Projektovanje-podzemnih-rudnika

UNIVERZITET U TUZLI RUDARSKO-GEOLOŠKO-GRAĐEVINSKI FAKULTET U TUZLI

Dr. sc. Omer Musić, vanr. prof.

PROJEKTOVANJE PODZEMNIH RUDNIKA -Skripta-

Tuzla, 2014. godina

1

2

OSNOVE PROJEKTOVANJA U RUDARSTVU.......................................................1 1.1

Osnovna načela projektovanja..............................................................................1

1.2

Zakonska regulativa iz projektovanja i izgradnje rudarskih objekata i postrojenja 4

1.2.1

Istraživanje mineralnih sirovina....................................................................5

1.2.2

Eksploatacija mineralnih sirovina..................................................................6

1.2.3

Izgradnja rudarskih objekata i postrojenja.....................................................8

1.2.4

Investicijski program.....................................................................................8

RUDARSKI PROJEKTI............................................................................................11 2.1

3

Glavni rudarski projekt.......................................................................................11

2.1.1

Opšti dio.......................................................................................................12

2.1.2

Projektna rješenja izvođenja rudarskih radova............................................12

PROJEKTI RUDNIKA..............................................................................................19 3.1

Naučno – tehničke osnove izrade rudarskih projekata........................................19

3.1.1

Projektovanje kao razvojni proces...............................................................19

3.1.2

Projektovanje u rudarstvu kao kreativni radni proces.................................21

3.1.3

Program realizacije naučnog projekta.........................................................23

3.1.4

Kompjuterski programi pri projektovanju...................................................23

3.1.5

Vremenski planovi.......................................................................................24

4 OSNOVNE VELIČINE KOJE UTIČU NA RUDARSKO PROJEKTOVANJE I MJERILO PRODUKTIVNOSTI.......................................................................................27 4.1

Uticaj rudišta.......................................................................................................27

4.2

Vrednovanje kvalitete mineralnih sirovina za proizvodnju................................28

4.3

Geografski uticaji na rudarske objekte...............................................................33

4.4

Kadrovi u rudarstvu............................................................................................34

4.5

Granice rizika u rudarstvu...................................................................................35

4.6

Produktivnost u rudnicima..................................................................................36

4.7

Organizacija izrade projekta...............................................................................37

4.8

Racionalizacija u procesu projektovanja.............................................................38

4.9

Vremenski planovi u projektima.........................................................................40

4.9.1

Grafički način prikazivanja vremenskog plana...........................................41

4.10

Eksploatabilnost rudišta..................................................................................41

4.11

Tehničko – ekonomski uslovi eksploatacije....................................................42

4.12

Rudarsko – ekonomska politika......................................................................43

5 OSNOVE PLANIRANJA, PROGNOZIRANJA I PROJEKTOVANJA U RUDARSTVU...................................................................................................................43

6

5.1

Vrste rudarskih planova......................................................................................44

5.2

Metode naučno – tehničke prognoze..................................................................45

5.3

Metode projektovanja rudnika............................................................................49

5.3.1

Metode na empirijskim osnovama...............................................................50

5.3.2

Metode na teorijskim osnovama..................................................................54

5.3.3

Metode na hipotezama (intuitivne)..............................................................57

PROCES NASTAJANJA RUDNIKA........................................................................57 6.1

Neophodna istraživanja.......................................................................................57

6.1.1

Istraživanja mineralne sirovine....................................................................57

6.1.2

Istraživanje tržišta........................................................................................58

6.1.3

Istraživanje tehnologije................................................................................59

6.1.4

Druga istraživanja........................................................................................59

6.2

Organizacija projektovanja.................................................................................59

6.2.1 6.3

7

Dokumentacija kao podloga za projektovanje.............................................59

Rudarska razmatranja..........................................................................................63

6.3.1

Uvodno........................................................................................................63

6.3.2

Načela organizacije rudarskog preduzeća....................................................64

6.3.3

Projektovanje kapaciteta proizvodnje rudnika.............................................66

6.3.4

Mali rudnici.................................................................................................73

6.3.5

Problemi finansiranja rudarskih projekata...................................................74

6.3.6

Ocjena vrijednosti rudarskih objekata.........................................................75

6.3.7

Osvrt na proizvodnju i tržište mineralnih sirovina u svijetu........................76

6.3.8

Rudarska gledišta s obzirom na razvoj........................................................82

ODREĐIVANJE OPTIMALNE LOKACIJE GLAVNIH OBJAKATA OTVARANJA 85 7.1

Faktori koji utiču na izbor lokacije prostorija otvaranja.....................................85

7.2

Određivanje lokacije objekata otvaranja grafičkim putem.................................87

7.2.1

Lokacija objekta otvaranja kod slojevitih ležišta.........................................87

7.2.2

Lokacija objekta otvaranja kod ležišta sastavljenih od više rudnih tijela....88

7.2.3

Lokacija objekta otvaranja kod ležišta nepravilnih morfoloških oblika......91

7.3

Određivanje lokacije objekata otvaranja analitičkim putem...............................95

7.3.1 Određivanje koordinata lokacije objekata otvaranja na osnovu težišta masa rudnih tijela.................................................................................................................95 7.3.2 Određivanje koordinata lokacije objekata otvaranja na osnovu kvaliteta rude (sadržaja metala u rudnim tijelima)....................................................................97 7.3.3 8

ODREĐIVANJE OSNOVNIH PARAMETARA RUDNIKA..................................100 8.1

9

Određivanje lokacije objekta otvaranja iterativnim postupkom..................98

Određivanje kapaciteta rudnika........................................................................100

8.1.1

Opšti pristup određivanju kapitala rudnika................................................100

8.1.2

Faktori koji utiču na izbor kapaciteta rudnika...........................................101

8.1.3

Određivanje kapaciteta po rudarsko – tehničkim mogućnostima..............102

8.1.4

Određivanje godišnjeg kapaciteta rudnika na osnovu ekonomskih faktora 103

8.1.5

Pristup određivanju kapaciteta od strane naših autora...............................106

8.2

Određivanje dimenzija eksploatacionog polja..................................................109

8.3

Određivanje visine horizonta............................................................................114

8.4

Određivanje dužine otkopnog bloka.................................................................118

8.5

Određivanje dužine širokog čela.......................................................................122

8.6

Opšti pristup pri izboru granice između površinske i podzemne eksploatacije 124

DIMENZIONISANJE PROSTORIJA OTVARANJA.............................................130 9.1

Numerisanje izvoznog okna..............................................................................130

9.1.1

Orijentaciona kinematika izvoza i izbor korisnog tereta jedne vožnje......130

9.2

Dimenzionisanje servisnog okna......................................................................135

9.3

Dimenzionisanje ventilacionog okna................................................................136

9.4

Dimenzionisanje poprečnog presjeka hodnika, potkopa, rampi.......................137

9.5

Dimenzionisanje navozišta...............................................................................140

9.6

Dimenzionisanje vodosabirnika........................................................................142

9.7 Dimenzionisanje jamskog magacina eksplozivnih sredstava i izbor njegove lokacije.........................................................................................................................143 9.8

Dimenzionisanje jamske radionice za popravke dizel mehanizacije................146

9.9

Dimenzionisanje i izbor lokacije jamskog skladišta dizel goriva i maziva......147

9.10

Projektovanje transporta u jami.....................................................................148

9.11

Projektovanje provjetravanja jame................................................................151

9.12

Projektovanje odvodnjavanja jame...............................................................159

10

PODZEMNA EKSPLOATACIJA KAMENIH BLOKOVA................................164

11 EKONOMSKO – MATEMATIČKO MODELIRANJE PRI PROJEKTOVANJU I REKONSTRUKCIJI RUDNIKA....................................................................................167 11.1

Određivanje stepena rekonstrukcije rudnika na osnovu tehničkog nivoa.....167

11.1.1

Kvalitativni i kvantitativni parametri.........................................................167

11.1.2

Metode i osnovni pojmovi pri određivanju tehničkog nivoa rudnika........168

11.1.3

Osnovne postavke pri određivanju stvarnih i baznih pokazatelja.............169

11.1.4 Primjer određivanja stvarnih i baznih pokazatelja kod kvantitativnih i kvalitativnih parametara rudnika uglja.....................................................................173 11.1.5

Određivanje parametarskih pokazatelja i koeficijenta važnosti................184

11.1.6

Određivanje tehničkog nivoa rudnika........................................................185

11.1.7

Određivanje stepena rekonstrukcije...........................................................185

11.2

Opšta metodološka postavka pri ekonomsko – matematičkom modeliranju 186

11.2.1

Područje istraživanja i teorijski pristup.....................................................186

11.2.2

Kriterijum i period optimalizacije.............................................................190

11.2.3

Izbor elemenata i parametara pri projektovanju rudnika...........................191

11.2.4

Prikaz ograničenja optimizirajućih parametara.........................................194

11.2.5

Izbor i broj varijantnih rješenja kvalitativnih parametara..........................195

11.3 11.3.1

Postupak ekonomsko – matematičkog modeliranja......................................199 Proračun tehničkih pokazatelja..................................................................200

11.3.2 Struktura troškova pri projektovanju novog ili rekonstrukciji postojećeg rudnika 211 11.4 Opšti algoritam ekonomsko – matematičkog modela pri projektovanju rudnika 227

1 OSNOVE PROJEKTOVANJA U RUDARSTVU

1.1 Osnovna načela projektovanja U prošlosti se projektovanje rudnika smatralo umjetnošću. Stvaranje prododžaba o stukturi podzemlja, omogućavanje proizvodnje i neprestano izbacivanje rude na površinu zemlje svakodnevni čovjek teško je shvaćao. U razdoblju početnog tehnološkog i organizacijskog razvoja rudarstva vjerovalo se da je dobar i ekonomski ostvariv onaj projekat rudnika koji je dosta sličan nekom uspješnom pogonu u praksi. Savremeni pristup projektovanju rudarskih jama i površinskih kopova osniva se na usklađivanju načina eksploatacije i cjelokupne mehanizacije s prirodnim karakteristikama ležišta kao i s postavljenim tehnološko-ekonomskim zahtjevima. Realizacija takvog pristupa zahtjeva širi naučno-istraživački rad uz postojeća iskustva, ispitivanja u laboratoriju te neposredna opažanja u rudarskim jamama i na površinskim kopovima. Kako se u tehnologiji otvaranja i eksploataciji ležišta mineralne sirovine može primjeniti više varijanti, zadatak projektovanja je pronalaženje optimalnog rješenja kroz razmatranje najbitnijih prirodnih, tehnoloških i ekonomskih faktora kao što su: veličina, položaj i oblik ležišta, fizičko-mehanička svojstva stijena u ležištu, proizvodni kapacitet, kvaliteta sirovine, produktivnost rada, opseg osnovnih ulaganja, vrijeme investicijske izgradnje rudnika, rentabilnost poslovanja i dr. Za utvrđivanje međusobne ovisnosti i stepena uticaja tih činioca pri izboru optimalnih projektnih rješenja sve se više koriste savremene numeričke metode i kompjuterski programi. Na taj se način traže izvorna projektna rješenja koja najbolje odgovaraju specifičnostima svakog ležišta. Naučna znanja se obogaćuju, a inventivnost u primjeni tehnoloških rješenja eksploatacije poprima sve više stvaralački značaj. Može se utvrditi da niti kod jedne djelatnosti nije toliko složeno i toliko potrebno pravilno izrađivati i primjenjivati projekte, kao u rudarstvu. Rudnici su stalno izloženi raznim prirodnim pojavama, najčešće neugodnim, s velikim nepoznanicama, uz veći postotak rizika pri izvođenju radova nego kod drugih djelatnosti. Projektovanje u rudarstvu i geotehnici obuhvaća široku lepezu od jednostavnih projektnih zamisli do projekata velikih rudarskih bazena, te od kompleksnih geotehničkih istražnih radova i dokumentacije o terenu do različitih sanacija i provedbenih zahvata s povišenim rizikom. Gledano u cjelini, projektovanje u rudarstvu zahtjeva multidisciplinarni pristup, jer u širem naučnom smislu ulazi u područje tehničkih, prirodnih i društvenih nauka.¸

U rudarskoj tehnologiji uključene su i mnoge druge djelatnosti, kao što su: geologija, mašinstvo, elektrotehnika, geodezija, građevinarstvo, ekologija i dr. Sva tehnološka rješenja iz navedenih djelatnosti i rudarske djelatnosti, koje sadrži rudarski projekat, moraju biti tako koncipirana i međusobno usklađena da čine jedinstvenu cjelinu. Rudarski proizvodni proces sastoji se od više tehnoloških faza, kao što su: otvaranje rudnika, pripremni i otkopni radovi, jamski transport, izvoz, provjetravanje, odvodnjavanje u jamama. Radovi na otvaranju ležišta, dobivanju i transportu jalovine i mineralne sirovine, odlaganju jalovine i odvodnjavanju odvijaju se na površinskim kopovima. Projektovanje svake faze zahtjeva posebna tehnološka rješenja, ali i potpunu međusobnu usklađenost, kako bi se postigao optimum u procesu proizvodnje u jami ili na površinskom kopu. U tehnološkom procesu proizvodnje sve su izraženiji zahtjevi za masovnom proizvodnjom, većim iskorištenjem ležišta, primjenom savremene mehanizacije većeg kapaciteta, uvođenjem automatizacije, poboljšanjem uslova rada i ostalih proizvodnih parametara, kako bi se postigla veća uspješnost rada te omogućilo iskorištenje i siromašnijih ležišta. Takva složenost, raznovrsnost i specifičnost rudarske djelatnosti zahtjeva od projektne organizacije naučnu razinu, savremenu opremljenost te iskusne i visokostručne projektante iz različitih područja. Projektantima se nameće obaveza da iz uopštene dokumentacijske podloge izrade funkcionalno tehničko rješenje jame ili površinskog kopa, s optimalnim kapacitetom proizvodnje, racionalnim iskorištenjem mineralne sirovine iz ležišta, povoljnim tehnološkim i ekonomskim parametrima, a sve uz sigurne uslove rada i očuvanje čovjekova okoliša. Zbog toga se postavljeni zahtjevi ne mogu realizirati samo korištenjem iskustva iz postojećih rudnika, već se moraju primjenjivati i savremene naučne metode i numerički proračuni. Svaki rudarski projekat donekle znači novi doprinos rudarskoj nauci i praksi, jer skoro svako ležište karakterišu specifičnosti koje uslovljavaju pronalaženje optimalnih tehničkih rješenja, isključujući pri tome primjenu određenih šablona. Taj kreativni projektantski nemir ne traje samo u razdoblju rada na projektu, već postoji i kasnije tokom izgradnje i u fazi proizvodnje. Prilikom izrade projekta valja znati da je životna dob rudnika duga te da će tokom eksploatacije biti prijeko potrebno uvoditi određene promjene radi osavremenjivanja tehnološkog procesa, opremljenosti i organizacije rada. U tabeli 1. date su osnove za projektovanje i izgradnju rudnika.

1.2 Zakonska regulativa iz projektovanja i izgradnje rudarskih objekata i postrojenja Rudnim bogatstvom, prema odredbama zakona, smatraju se sve organske i neorganske mineralne sirovine, koje se nalaze u čvrstom, tečnom ili gasovitom stanju u prvobitnom ležištu, u nanosima, jalovištima, talioničkim troskama ili prirodnim otopinama, a razvrstavaju se na: - Energetske mineralne sirovine – sve vrste fosilnog uglja, ugljikovodici u čvrstom, tečnom ili gasovitom stanju, sve vrste bitumenskih i uljnih stijena, ostali gasovi koji se nalaze u zemlji i radioaktivne mineralne sirovine, - Mineralne sirovine iz kojih se mogu proizvoditi metali i njihovi spojevi, - Nemetalne mineralne sirovine – grafit, sumpor, magnezit, fluorit, barit, azbest, tinjac, fosfat, gips, kalcit, kreda, bentonitna glina, kremen, kremeni pijesak, kaolin, keramička i vatrostalna glina, feldspat, talk, tuf, sirovine za preradu cementa i vapna, te karbonatne i silikatne sirovine za industrijsku preradu, - Arhitektonsko – građevinski kamen, - Sve vrste soli i solnih voda, - Mineralne i geotermalne vode iz kojih se mogu dobivati mineralne sirovine ili upotrebljavati akumulirana toplota u energetske svrhe, osim mineralnih i termalnih voda koje se upotrebljavaju u ljekovite, balneološke i rekreacijske svrhe ili vode za piće, - Tehnički građevinski kamen, građevinski pijesak i šljunak, te ciglarska glina. Rudarska djelatnost obuhvaća istraživanje, eksploataciju i oplemenjivanje mineralnih sirovina. Istraživanjem mineralnih sirovina smatraju se radovi i ispitivanja kojima je cilj utvrditi postojanje, položaj i oblik ležišta mineralnih sirovina, njihovu količinu i kvalitetu te uslove eksploatacije. Eksploataciom mineralnih sirovina, prema Zakonu o rudarstvu, smatra se njihovo vađenje iz ležišta i oplemenjivanje. Svraha oplemenjivanja je izdvajanje korisnih komponenti iz mineralnih sirovina primjenom tehnološkog procesa: odabiranje, sortiranje, drobljenje, mljevenje i sušenja mineralne tvari, odvajanja korisnog minerala od prateće jalovine te odvajanja pojedinih mineralnih komponenata. Istraživati i ekspoatisati mineralne sirovine na određenom području mogu samo preduzeća registrovana za obavljanje te djelatnosti (rudarska preduzeća) i građani koji obavljaju tu djelatnost osobnim radom (samostalni poduzetnici) na osnovu odobrenja organa uprave nadležnog za poslove rudarstva. Rudarsko preduzeće i samostalni poduzetnik dužni su racionalno iskorištavati ležišta mineralne sirovine.

Za eksploataciju mineralnih sirovina rudarsko preduzeće i samostalni poduzetnik plaćaju naknadu u iznosu utvrđenom odredbama Zakona o rudarstvu.

1.2.1

Istraživanje mineralnih sirovina

Istraživanje mineralnih sirovina radi osiguranja dostatnih količina odgovarajuće kvalitete izvan granice odobrenog eksploatacijskog polja obavlja se unutar granica istraživačkog prostora na osnovi odobrenja nadležnog organa koje sadrži: -

-

-

-

naziv rudarskog preduzeća kome se odobrava istaživanje, oznaku prostora na kojem će se obavljati istraživanje i granice istraživačkog prostora, mineralne sirovine koje će se istraživati i količine mineralnih sirovina koje se mogu vaditi radi ispitivanja i utvrđivanja uslova eksploatacije, najmanji opseg i vrstu istražnih radova koji se moraju izraditi, dan do kojeg se mora početi s istraživanjem, uslove i ograničenja kojih se mora nosioc prava istraživanja pridržavati pri izvođenju istražnih radova, rok važenja odobrenja, naziv organa i preduzeća kojima se mora prijaviti početak radova na istraživanju, rokove za podnošenje izvještaja o istraživanju.

Tehničku dokumentaciju za obavljanje istraživanja čini program istražnih radova, a za određene slučajeve istraživanja nadležni rudarski organ određuje i izradu odgovarajućeg rudarskog projekta. Nakon završetka ili trajne obustave istražnih radova nosioc istražnog prava – u skladu sa izdatim odobrenjem – podnosi izvještaj sa kompletnom dokumentacijom o rezultatima istraživanja nadležnom organu za poslove rudarstva. Utvrđene rezerve mineralne sirovine dokumentiraju Elaboratom o rezervama, čiji je detaljni sadržaj propisan u pravilnicima o klasifikaciji i kategorizaciji rezervi mineralnih sirovina. Rezerve čvrstih mineralnih sirovina razvrstavaju se u kategorije A, B, C 1, C2, D1, D2 na osnovu stepena istraženosti i poznavanja kvalitete sirovina. Rezerve A, B i C1 , ovisno o mogućnostima njihove eksploatacije, klasificiraju se u bilansne i izvanbilansne klase, dok se rezerve C2, D1, D2 kategorije smatraju potencijalnima i ne razvrstavaju se u klase. U bilansne rezerve uvrštavaju se utvrđene mase mineralnih sirovina u ležištu, kojima se postojećom tehnologijom eksploatacije i prerade može rentabilno koristiti. Bilansne rezerve mineralnih sirovina iskazuju se na temelju tehničko – ekonomske ocjene, koja čini sastavni dio elaborata. Stepen rentabilnosti eksploatacije i prerade

utvrđuje se na osnovu analize geoloških, genetskih, tehničko – eksploatacijskih, tehnoloških, regionalnih, tržišnih i društveno – ekonomskih faktora. Količinu i kvalitetu rezervi mineralnih sirovina ovjerava komisija koju osniva nadležni rudarski organ na prijedlog rudarskog preduzeća iskazanog u Elaboratu o rezervama. Bilansne rezerve A+B+C1 kategorije čine podlogu za izradu rudarskih projekata eksploatacije ležišta mineralnih sirovina. Odbijanjem gubitaka koji nastaju pri eksploataciji od bilansnih rezervi, dobiju se eksploatacijske rezerve.

1.2.2

Eksploatacija mineralnih sirovina

Eksploatacija ležišta mineralnih sirovina polazi od uslova da su istraživanjem na određenom prostoru utvrđene dostatne količine kvalitetnih rezervi koje osiguravaju rentabilnu proizvodnju. Odredbom Zakona o rudarstvu uvjetuje se eksploatacija mineralnih sirovina odgovarajućim odobrenjima za eksploataciju, koja čine: -

rješenje kojima se odobrava eksploatacijsko polje, odobrenje za izvođenje rudarskih radova, građevinska dozvola za izgradnju rudarskih objekata i postrojenja, upotrebna dozvola za rudarske objekte i postrojenja.

Eksploatacija mineralnih sirovina dopuštena je samo unutar odobrenog eksploatacijskog polja. U postupku izdavanja odobrenja za eksploataciju, prema odredbama Zakona o prostornom planiranju i uređivanju prostora, utvrđuju se uslovi uređenja prostora u kojima se određuju sanacijski radovi, koje je potrebno provesti kako bi se uklonili poremećaji u prostoru nastali zbog rudarske eksploatacije. Zbog toga je investitor obavezan prije toga izraditi Studiju o uticaju eksploatacije na okoliš. Na osnovu podataka o utvrđenim količinama i kvaliteti mineralnih sirovina te uvjeta eksploatacije, rudarsko preduzece mora izraditi dugoročni program eksploatacije i godišnje planove izvođenja rudarskih radova. Prije početka eksploatacije obavezna je izrada rudarskih projekata za izvođenje rudarskih radova i izgradnju rudarskih objekata i postrojenja. Za izvođenje radova na novom rudarskom pogonu, odnosno novom ležištu mineralne sirovine i za izgradnju određenih objekata i postrojenja, izrađuje se glavni rudarski projekat. To je primarna projektna dokumentacija za sva naknadna projektovanja. Dopunski rudarski projekat izrađuje se za izvođenje rudarskih radova i za izgradnju određenih rudarskih objekata i postrojenja na postojećim ležištima u eksploataciji, ako

njihovo projektovanje nije obuhvaćeno glavnim rudarskim projektom, ili ako se provode bitne promjene prema rješenju u glavnom projektu. Za detaljniju operativnu razradu pojedinih dijelova glavnog ili dopunskog rudarskog projekta izrađuje se pojednostavljeni rudarski projekat. Glavni i dopunski rudarski projekti podliježu reviziji radi rješenja o racionalnom iskorištavanju mineralnih sirovina te o mjerama i normativima zaštite na radu, sigurnosti pogona i ljudi, podzemnih, površinskih i susjednih objekata. Reviziju glavnog i dopunskog projekta obavlja komisija koju osniva organ uprave ovlašten za poslove rudarstva koji je izdao odobrenje za eksploataciju. Za izvođenje rudarskih radova potrebno je odobrenje, a za izgradnju rudarskih objekata i postrojenja potrebna je građevinska dozvola. Odobrenje za izvođenje rudarskih radova i građevinsku dozvolu za građenje rudarskih objekata i postrojenja koji su neposredno vezani za radove na istraživanju i eksploataciji, izdaje državni organ uprave nadležan za poslove rudarsva. Građevinske dozvole za objekte i postrojenja koji su posredno vezani za radove na istraživanju i eksploataciji, izdaje opštinski organ nadležan za poslove rudarsva, odnosno građevinarstva. Odobrenje za izvođenje rudarskih radova prema pojednostavljenom rudarskom projektu izdaje odgovorna stručna osoba rudarskog preduzeća. Za mikrolokaciju rudarskih objekata i postrojenja, pri eksploataciji mineralnih sirovina, potrebno je ishoditi odobrenjem nadležnog opštinskog organa. Dokumentacija za dobivanje odobrenja za izvođenje rudarskih radova i za dobivanje građevinske dozvole iz djelokruga državnog organa uprave za poslove rudarstva obuhvaća: -

rudarski projekat sa revizijskom klauzulom, uvjerenje o uvjetima uređenja prostora.

Organ koji je izdao odobrenje za eksploataciju mineralnih sirovina oduzet će odobrenje za eksploataciju, ako se: 1. unatoč upozorenju, neracionalno iskorištava ležište mineralne sirovine, 2. eksploatacijom ugrožava život i zdravlje radnika i drugih osoba, imovina veće razmjere ili čovjekov okoliš, a druge mjere nisu dostatne da se to spriječi, 3. unatoč pismenom upozorenju, ne plaća naknada za eksploataciju mineralne sirovine, 4. istodobno sa eksploatacijom ne obavlja istraživanje mineralne sirovine radi obnavljanja i održavanja rezervi, 5. ne počne s izvođenjem rudarskih radova i izgeadnjom rudarskih objekata i postrojenja u roku određenom u odobrenju, osim ako je do odgode došlo zbog više sile.

1.2.3

Izgradnja rudarskih objekata i postrojenja

Kada se rudarski objekti i postrojenja, vezani neposredno ili posredno za radove na istraživanju i eksploataciji mineralnih sirovina izvode na površini (građevinski objekti, radionice, skladišta, separacije, floatacije i dr.), grade se na osnovu građevinske dozvole u skladu sa Zakonom o izgradnji objekta. Rudarski objekti i postrojenja mogu se početi upotrebljavati, odnosno staviti u pogon, nakon što nadležni organ, koji je izdao građevinsku dozvolu, izda i upotrebnu dozvolu.

1.2.4

Investicijski program

Zakonom o rudarstvu nije regulisana obaveza izrade investicijskog programa prije donošenja investicijske odluke o otvaranju novih jama ili površinskih kopova, ali ta obaveza jasno proizlazi iz drugih zakonskih odredbi o investicijskoj izgradnji, koje se svakako odnose i na rudnike. Svrha ivesticijskog programa je dobijanje odgovora na pitanje je li investicija realna i opravdana te treba li joj pristupiti bez obzira na to iz kojih će se sredstava finansirat. Zbog toga investicijski program mora biti detaljno i dokumentirano izrađen, jer u suprotnom može dovesti do pogrešne ocjene s neželjenim posljedicama za cjelokupnu izgradnju rudarskog objekta. To je posebno važno i zbog toga što se kasnije, pri izradi glavnog rudarskog projekta eksploatacije, uglavnom razrađuje tehnološka rješenja bez detaljnijeg utvrđivanja ekonomskih kriterija i učinaka. Prije investicijskog programa potrebno je istražiti predinvesticijsku studiju, koja redovno sadrži više razrađenih varijanti investicijske izgradnje, onovanih na rezultatima do tada provedenih istraživanja i analiza. Time se stvaraju uslovi za dobivanje i detaljno odrađivanje samo jedne varijante investicijskog programa, i to one za koju se utvrdi da nudi optimalna rješenja. Takvim pristupom izrade u provedbi prethodnih radova istraživačkog karaktera, investicijski program predstavlja sintezu najboljih rješenja svih razmatranih pitanja relevantnih za uspjeh investicije i pruža solidnu osnovu za uspješnu realizaciju. Investicijski program u principu sadrži: -

naziv investitora, opis projekta i svrhu investiranja, rezultate istražnih radova sa analizom sirovinske osnove, analizu tržišta i mogućnost plasmana predviđene proizvodnje,

-

-

analizu odabranog tehnološkog procesa, kapaciteta proizvodnje i troškova proizvodnje, popis predviđenih rudarskih i građevinskih objekata te popis opreme, vremenski plan izgradnje, analizu uslova za uređenje prostora i ostalih uslova izgradnje, analizu ekonomske, društvene, tehničke i tehnološke opravdanosti izgradnje, podatke o broju i kvalifikacijskoj strukturi djelatnika, ekološke aspekte investicije, analizu energetskih izvora, strukturu i dinamiku investicija, izvore finansiranja investicija i obaveze prema njima, obračun ukupnog prihoda, ocjenu finansijske i društveno – ekonomske uspješnosti projekta.

Na kraju investicijskog programa daju se prilozi, elaborat i situcije izrađeni u sklopu ranijih radova, koji su poslužili kao podloga za izbor najpovoljnije varijante, kao i ostali materijali za koje se smatra da mogu biti korisni onima koji će analizirati i ocjenjivati investicijski program. Na tabeli 2. šematski je prikazan razvojni proces rudnika od početnih istražnih radova do završne eksploatacije.

2 RUDARSKI PROJEKTI Rudarski projekti čine osnovu za izvođenje radova na otvaranju i eksploataciji ležišta mineralnih sirovina. Vrste rudarskih projekata, njihov sadržaj i postupak revizije propisani su odredbama Zakona o rudarstvu i Pravilnika o sadržaju dugoročnog programa i rudarskih projekata za istraživanje i eksploataciju mineralnih sirovina. Prema namjeni i sadržaju, rudarski se projekti dijele na: -

glavne, dopunske i pojednostavljene.

2.1 Glavni rudarski projekt Glavni rudarski projekat izrađuje se za eksploataciju jednog ležišta ili skupine ležišta na novome jamskom pogonu ili površinskom kopu, te za izgradnju rudarskih objekata i postrojenja vezanih za eksploataciju mineralnih sirovina podzemnim načinom. Izrada tog projekta temelji se na dugoročnom programu razvoja rudnika, elaboratu o rezervama ležišta mineralne sirovine i investicijskom programu otvaranja ležišta. Glavni rudarski projekt sadrži tehnološka rješenja cjelokupnog procesa eksploatacije ležišta mineralne sirovine i izvođenja svih rudarskih radova od otvaranja, razrade i postizanja pune proizvodnje, pa sve do likvidacije, te čini osnovu za sva projektovanja. Osim detaljnih tehnoloških rješenja, mora sadržavati i rješenja o mjerama i normativima zaštite na radu, sigurnosti pogona i ljudi, podzemnih, površinskih i susjednih objekata, sanacijskih radova koje je potrebno provesti da bi se uklonili poremećaji u prostoru nastali pri eksploataciji, zaštite od požara, zaštite okoliša, te rješenja o primjeni savremenih dostignuća i metoda rudarske znanosti i tehnike. Sva ta rješenja moraju biti usklađena sa odredbama postojećih propisa, normativa i standarda. Zbog složenosti i opširnosti posla, najčešće se u rudarskoj praksi glavnim rudarskim projektom obrađuje samo jedna varijanta tehnološkog procesa, koja je kao optimalna usvojena detaljnim analizama provedenim u prethodnim studijskim razmatranjima pojedinih faza eksploatacije (Studija otvaranja i razrade ležišta, Studija otkopavanja, Studija izbora mehanizacije i opremei dr.). Glavni rudarski projekat sastoji se od 3 osnovna djela: -

opšteg dijela, projektnih rješenja izvođenja rudarskih radova,

-

2.1.1

tehničkih rješenja izgradnje rudarskih objekata i postrojenja.

Opšti dio

Na osnovu rezultata dobivenih istraživanjem ležišta, u opštem dijelu prikazuju se njihove prirodne karakteristike opisivanjem zemljopisnih obilježja, rudarsko – geoloških, tektonskih i hidrogeoloških prilika, geomehaničkih svojstava mineralne sirovine i pratećih stijena, količine i kvalitete mineralne sirovine, kao i ostalih svojstava koja bitno utiču na izbor tehnoloških rješenja eksploatacije. U tom se dijelu ukratko prikazuju načini i uvjeti eksploatacije uz objašnjenje eventualnih odstupanja od idejnih rješenja iz dugoročnog programa. Grafička dokumentacija iz tog dijela projekta sadrži pregledne topografske, geološke i situacijske karte te određene geološke profile koji pružaju jasnu predstavu o karakteristikama ležišta.

2.1.2

Projektna rješenja izvođenja rudarskih radova

U projektnim rješenjima izvođenja rudarskih radova u jami ili na površinskom kopu detaljno se obrađuju sve faze tehnološkog procesa eksploatacije, sa analizom i tehničkim opisom, proračunima, specifikacijom opreme i mehanizacije, normativima radne snage i potrošnog materijala te posebnim mjerama zaštite. Prema redoslijedu projektne razrade pojedinih tehnoloških faza eksploatacije u ležištima čvrstih mineralnih sirovina, moguća je sljedeća klasifikacija projektnih rješenja: -

-

rudarsko – tehnološki dio, otvaranje i razrada ležišta, faze tehnološkog procesa eksploatacije, snabdjevanje pogonskom energijom, industrijskom i pitkom vodom, telefonske veze i signalizacija, sanacija i rekultivacija područja devastiranog rudarskim radovima, prikaz potrebne radne snage, učinaka te utroška materijala i energenata za svaku tehnološku fazu i ukupno za jamu ili površinski kop, prikaz mjera zaštite na radu i zaštite od požara, projektna rješenja pripreme i oplemenjivanja mineralnih sirovina.

U sklopu grafičke dokumentacije prilažu se situacione karte i nacrti pojedinih tehnoloških faza, tehnološke šeme, crteži tehnoloških detalja, dijagrami i sl.

Rudarsko – tehnološki dio Sadržaj rudarsko – tehnološkog dijela dosta se razlikuje za jamu i površinski kop, zbog velikih razlika u načinu eksploatacije. Kod podzemne eksploatacije u ovom dijelu daje se prikaz tehnoloških parametara ležišta kojima se definišu konstruktivne dimenzije i proizvodne mogućnosti jame, a to su: -

-

granice jamskog polja s proračunom količina i kvalitete mineralne sirovine u okviru tih granica, podjela ležišta na revire, odkopna polja i horizonte, proizvodni kapacitet jame i životna dob, koncepcija rješenja tehnoloških faza eksploatacije sa dinamikom razvoja jame.

Granice jamskog polja utvrđuju se, uglavnom za slojevita ležišta većih dimenzija, primjenom matematičko – analitičkih metoda, dok je za ležišta ograničenog prostiranja bitno definisati podjelu po visini na horizonte i etaže. U postupku ograničenja ležišta nužno je jasno izdvojiti dijelove koji ne dolaze u obzir za eksploataciju zbog tankog sloja ili nepovoljne kvalitete. To značajno utiče na izbor načina i lokacije otvaranja, a time i na ostale tehničke i ekonomske parametre proizvodnje. U sklopu granica jamskog polja, odnosno ležišta, proračunavaju se prisutne rezerve i kvalitet mineralne sirovine te eksploatacijske rezerve nakon odbitaka sigurnosnih stubova i procjenjenih gubitaka pri eksploataciji. Pri tome se iskazuje i koeficijent iskorištenja ležišta. Količine rezervi s kvalitetom treba prikazati po revirima, otkopnim poljima, horizontima i etažama, što je bitno za dinamiku eksploatacije pojedinih dijelova ležišta, kao i vremenskog plana njihove razrade i pripreme za eksploataciju. Proizvodni kapacitet jame može odrediti investitor ili ga može definirati projektant kao optimalni, i to analizom raznih utjecajnih faktora vezanih za prirodne karakteristike ležišta, tehnološke uvjete eksploatacije i ekonomske pokazatelje. Ako je visina proizvodnje zadana, a optimalno rješenje pokazuje bitna odstupanja, projektant je dužan upozoriti na to investitora, pa obostrano moraju tražiti novo rješenje što bliže optimalnom. Količine eksploatacijskih rezervi i godišnji kapacitet proizvodnje određuju životnu dob eksploatacije jamskog polja, odnosno ležišta mineralne sirovine. U koncepcijskim rješenjima tehnoloških faza eksploatacije opisuju se jamski radovi ( otvaranje, priprema, otkopavanje, transport, provjetravanje, odvodnjavanje i dr.) i rudarski objekti na površini. Postavljena rješenja pojedinih tehnoloških faza moraju biti međusobno usklađena po ujednačenim kriterijima te u cijelosti zadovoljavati osnovne parametre eksploatacije cijele jame. Pri površinskoj eksploataciji u rudarsko – tehnološkom dijelu obrađuju se: -

granice površinskog kopa i visinska podjela ležišta na etaže, obračun količina otkrivke i mineralne sirovine po razvojnim fazama i etažama,

-

kapacitet proizvodnje i životna dob površinskog kopa, izbor mehanizacije i opreme, koncepcijska rješenja otvaranja i razvoja površinskog kopa, lokacije odlagališta jalovine i deponije mineralne sirovine, lokacijei sadržaja rudarskih objekata i dr.

Ograničenje površinskog kopa uključuje kriterije vezane za granice rudnog tijela i eksploatacijskog polja, granični koeficijent otkrivke, geomehaničku stabilnost kosina u jalovini i mineralnoj sirovini kao i zadate uslove sanacije i uređenja prostora. Otvaranje i razrada ležišta Pristup rješavanju otvaranja i razrade ležišta također se bitno razlikuje kod jama i površinskih kopova. Projektovanje otvaranja jame sadrži opis ramatranih varijanti te izbor najpovoljnije, s obzirom na svrsishodnost rudarskih prostorija, troškove izrade i troškove u fazi eksploatacije. Razrada jame usklađuje se sa načinom otvaranja, tehnološkim zahtjevima otkopne metode i odabranim rješenjima transportnog sistema. Za sve rudarske prostorije otvaranja i razrade jame detaljno se obrađuje tehnologija izvođenja rudarskih radova, potkrijepljena tehničkim proračunima te prikazom organizacije rada i posebnih zaštitnih mjera. Otvaranje površinskog kopa sadrži detaljni opis izabrane varijante, čiji se izbor mora temeljiti na utvrđivanju i analizi najuticajnih faktora kao što su: zemljopisni, geološki, rudarsko – eksploatacijski, ekološki, ekonomski i dr. Zatim slijedi obrada tehnologije izvođenja radova otvaranja sa detaljnim tehničkim proračunima, prikazom ukupnih masa jalovine, izborom mehanizacije, vremenskim planom izrade i posebnim zaštitnim mjerama Faze tehnološkog procesa eksploatacije Za podzemnu eksploataciju u ovom se poglavlju obrađuju tehnička riješenja i opis tehnološkog procesa izvođenja radova s detaljnim proračunima, nacrtima i šemama te prikazom posebnih zaštitnih mjera u svim fazama rada. Faze tehnološkog procesa u jami sastoje se od pripreme, otkopavanja, transporta, provjetravanja, odvodnjavanja i raznih pomoćnih radova. Za projektovanje otkopavanja obrađuju se otkopne metode, kojima se definišu: dimenzije otkopnog polja i otkopa, raspored i dimenzije pripremnih otkopnih prostorija, tehnologija i organizacija rada na otkopnim radilištima (miniranje, provjetravanje, podgrađivanje, utovar i transport nakopine), upravljanje krovinom kao i ostali detalji bitni za pravilno vođenje cjelokupnog tehnološkog procesa i stvaranje sigurnih uslova rada. Uvodi li se u jamu nova otkopna metoda, nužno je projektovati koja sve opažanja i praćenja valja provoditi u razdoblju pokusnog rada radi postizanja odgovarajućih tehnoloških parametara i sigurnosti izvođenja radova.

U sklopu transpotra u jami obrađuje se tehnologija transporta mineralne sirovine, jalovine, potrošnog materijala i radnika s prikazom količina i vrsta materijala, proračunom kapaciteta i izborom opreme. Provjetravanje jame sadrži proračun potrebne količine zraka na pojedinim radilištima i ukupno u jami, način razvođenja vjetrene struje, položaj svih objekata provjetravanja te proračun i izbor glavnih i pomoćnih ventilatora, kao i ventilatora za posebno provjetravanje. Navedene proračune valja osnivati na analizama plinonosnosti i ugroženosti od opasne mineralne prašine, opasnosti od jamskog požara, količini i opasnosti od štetnih plinova koji se razvijaju u tehnološkom procesu pri miniranju, od rada dizelskih mašina i ostalih izvora. Odvodnjavanje jame obuhvaća tehnička rješenja zaštite od podzemnih i površinskih voda. Proračun odvodnjavanja, dimenzionisanje kapaciteta objekata i izbor opreme valja temeljiti na podacima o količini i svojstvu podzemne vode i vode koja se može očekivati sa slivnog područje na površini. Za projektovanje površinskog kopa u ovom poglavlju daju se tehnološka rješenja, detaljan opis i tehnički proračuni svih faza rada kojima pripada: dobivanje otkrivke i mineralne sirovine, utovar i transport otkrivke i mineralne sirovine, odlaganje jalovine, deponovanje mineralne sirovine, odvodnjavanje i pomoćni radovi na površinskom kopu. Tehnološka rješenja navedenih faza rada moraju biti međusobno usklađena zbog zahtjeva dinamike razvoja kopa, vrsta i kapaciteta mehanizacije, te projektiranih kapaciteta otkrivke i proizvodnje mineralne sirovine. Snabdjevanje pogonskom energijom Za jame ili površinske kopove projektuju se sve vrste potrebne energije, imajući na umu uvjete njihove racionalne potrošnje. Pri obradi snabdjevanja električnom energijom daje se prikaz: postojeće elektroenergetske mreže, proračun snage i izvora napajanja, lokacija trafo – stanice i proračun razvoda do pojedinih potrošača, mjesta sa stalnom rasvjetom, specifikacije glavnih električnih uređaja i opreme, primjene zaštite od dodirnog napona, kratkog spoja, atmosferskog pražnjenja i dr. Tehnički opis snabdjevanja komprimiranim zrakom sadrži: -

proračun potrebnih količina, način i proračun razvođenja, osnovne parametre kompresora, lokaciju i osnovne karakteristike potrošača.

Snabdjevanje industrijskom i pitkom vodom

Glavni rudarski projekat za jamski pogon ili površinski kop mora sadržavati tehnička rješenja za snabdjevanje industrijskom i pitkom vodom sa proračunom potrebnih količina vode, opisom načina dovođenja vode, lokacijom crpnih postaja i uređaja za pročišćavanje vode te specifikacijom glavne opreme i instalacije. Telefonske veze i signalizacija Rješenja telefonskih veza i signalizacija sadrže podatke o postojećim telefonskim vezama, način priključka jamskog pogona ili površinskog kopa na postojeću mrežu, program automatizacije i kontrole tehnološkog procesa, program signalizacije, odgovarajuće nacrte i šeme kao i specifikaciju potrebne opreme. Projektna rješenja pripreme i oplemenjivanje mineralnih sirovina Pri projektovanju jame ili površinskog kopa, gdje se mineralne sirovine nakon vađenja iz ležišta moraju podvrgavati procesu oplemenjivanja, potrebno je posebno obraditi tehnološka rješenja tog procesa. Ta rješenja u načelu sadrže: -

opis tehnološkog procesa s proračunom kapaciteta i izborom opreme, prikaz razmještaja objekata s komunikacijskim vezama, snabdjevenost pogonskom energijom i industrijskom vodom, mjesto i način odlaganja jalovine, prikaz potrebne radne snage, učinaka te utroška materijala i energenata, posebne mjere zaštite u sklopu tehnološkog procesa i mjere zaštite od štetnog utjecaja na okoliš.

Uz tekstualni dio projektnih rješenja treba priložiti odgovarajuću grafičku dokumentaciju koju čini : -

situaciona karta šireg područja sa ucrtanim objektima oplemenjivanja, nacrti detalja pojedinih dijelova tehnološkog procesa, tehnološke šeme i dijagrami i ostali crteži.

Tehnička rješenja izgradnje rudarskih objekata i postrojenja Za rudarske objekte i postrojenja čija je tehnologija obrađena u projektnim rješenjima glavnog rudarskog projekta, potrebno je posebno izraditi kompletna tehnička rješenja na osnovu kojih će se oni graditi. U tu skupinu objekata i postrojenja mogu se svrstati: -

izvozno postrojenje, ventilatorska, pumpna i kompresorska postrojenja, utovarni bunkeri, klasirnice, separacije, flotacije i dr.

Tehnička rješenja tih objekata projektuju se u posebnoj tehničkoj dokumentaciji, a sadrže opise, proračune i nacrte sa prikazom zaštite na radu u sklopu građevinskog, mašinskog i električnog dijela. Dopunski rudarski projekat Dopunski rudarski projekat izrađuje se za izvođenje rudarskih radova na ležištima ili dijelovima ležišta na postojećem jamskom ili površinskom pogonu te za izgradnju rudarskih objekata i postrojenja vezanih za eksploataciju mineralnih sirovina ako njihovo izvođenje, odnosno izgradnja, nije obuhvaćena glavnim rudarskim projektom. Sadržaj projektnih rješenja koja se obrađuju dopunskim rudarskim projektom u svemu je identičan sadržaju propisanom za glavni rudarski projekat, samo je potrebno obraditi još: -

-

obrazloženje izrade dopunskog projekta, tehničko rješenje uklapanja tehnološkog dijela, koji se obrađuje ovim projektom, u postojeći način eksploatacije, posebne mjere zaštite na radu.

Pojednostavljeni rudarski projekat Pojednostavljeni rudarski projekat izrađuje se za razradu pojedinih dijelova glavnog, odnosno dopunskog rudarskog projekta, koji, zbog prilagođavanja ležišnim uvjetima tokom izvođenja rudarskih radova, se nisu mogli navedenim projektima. Takođe se izrađuje i za rekonstrukciju rudarskih objekata i postrojenja ako se bitno ne mjenja koncepcija glavnog ili dopunskog rudarskog projekta. Tako se, naprimjer, u jami pojednostavljenim projektom detaljizira izrada vodosabirnika, vodnih vrata, posebnog provjetravanja, postavljanje prenosivih postrojenja na novoj lokaciji kada se koristi tipskim projektnim rješenjem i sl. Na površinskim kopovima izrađuje se pri određenim manjim izmjenama u tehnološkom procesu, izazvanim promjenama u ležištu ili uvođenjem novog stroja sa različitim tehničkim karakteristikama u odnosu prema projektovanom, zatim pri naknadnom izvođenju dodatnih manjih radova kao što su premještanja pojedinih dijelova prometnica, presipnih mjesta, depoa, vodosabirnika i sl. Pojednostavljeni i rudarski projekat sadrži: -

obrazloženje izrade projekta sa dokumentacijskom podlogom za projektanje, tehnološka riješenja sa opisom načina izrade, odnosno izvođenje radova, energetska rješenja, predmjer i predračun radova, vremenski plan radova,

-

uklapanje projektnog rješenja u postojeće stanje radova, prikaz mjera zaštite na radu i zaštite od požara.

Tipski rudarski projekat Glavnim i dopunskim rudarskim projektima može se koristit i kao tipskim tada kada se pri izvođenju radova na više ležišta primjenjuje ista tehnologija. Tipskim se projektima često koristi pri površinskoj eksploataciji manjih ležišta sličnih karakteristika na istom rudonosnom području ili pri identičnoj primjeni pojedinih tehnoloških faza u više jama kao što su: otkopna metoda, tehnologija izrade rudarskih prostorija (okna, sipke, vodosabirnici i dr.). U slučaju primjene tipskih rješenja na nekom novom ležištu ili jami, treba izraditi projekat prilagođavanja novoj lokaciji, što se obično čini u obliku pojednostavljenog rudarskog projekta. Pojednostavljeni projekat tada mora dodatno sadržavati: -

-

-

tehničko obrazloženje sa oisom tipskog rješenja te uslove i način njegove primjene, dispoziciju radova i način njihova uklapanja u postojeću tehnologiju eksploatacije, posebne mjere zaštite na radu.

Projektni zadatak za izradu rudarskih projekata Zadatak za izradu projekata razrađuje i zadaje investitor. U složenijim situacijama, npr. za projektiranje sanacije rudnika ili u specijalnim zahvatima, dobro je da projektni zadatak daje investitor, uz konsultaciju sa projektantom. Projektni zadatak je dokument prema kojem ovlaštena projektna organizacija pravovoljno pristupa izradi projekta. Satavni je dio ugovora i obvezan je za obje ugovorne strane. Projektni zadatak za proizvodni pogon mora sadržavati: -

-

karakter projekta (novi projekat, rekonstrukcija, sanacija, posebna namjena), vrstu projekta (glavni rudarski, dopunski, pojednostavljeni, tipski), ograničenje područja eksploatacije, broj radnih dana godišnje, životnu dob rudnog objekta, uslove i ograničenja iskazana u odobrenju za eksploataciju, posebne uslove sa obzirom na plasma (kvaliteta, čistoća rude, granulacija i dr.) koji ovise o rudarskom radu i tehnici oplemenjivanja, raspoloživu dokumentacijsku osnovu o sirovinskoj osnovi i ekspoatacijskom polju, koja se pruža na raspolaganja projektantu, podatke o snabdjevanju

-

električnom energijom, kvalifikacijskoj strukturi djelatnika u preduzeću i gravitacijskom području, mehanizaciji i opremi kojom preduzeće raspolaže i dr. , izuzeća iz razrade projekta (npr. pristupni put, skladište eksploziva, vanjski građevinski objekti, ekološka problematika i dr.).

Projektni zadatak, a u proširenom smislu i ugovor, zaslužuju punu pozornost pri izradi kako bi bili nedvosmisleno sastavljeni za ograničenje rada i za zahtjev o čuvanju vlasničke tajne. U ugovoru se mora napisati u koliko se primjeraka projekat mora izraditi i predati investitoru, do kojeg roka mora projekat biti irađen i predan, kolika je cjena izrde projekta i u kojima se radnim situacijama isplaćuje. Ugovorom je potrebno obuhvatiti obveze za izradu projekta u sklopu postojećih propisa i standarda te primjene savremene tehnologije. Uz tehničke sadržaje u ugovoru je potrebno navesti i pravnu formulaciju za višu silu, odbranu projekta pred recenzijskom komisijom i postupak u slučaju spora. Zahtjevaju li projektna rješenja odstupanje od projektnog zadatka, projektant će uz dokumentirano objašnjenje suštine promjena predložiti promjenu projektnog zadatka i dobiti saglasnost investitora. Nastane li neko odstupanje pri izradi projekta zbog nekih novih podataka iz istraživanja, odnosno u pripremnim radovima, investitor je obavezan upozoriti projektanta da dopuni projekat u smislu novog projektnog zadatka. Korisno je da projektant ima i ugovornu obavezu o saradnji i nadzoru pri izgradnji rudarskih objekata, jer je odgovoran i za valjanost projekta, funkcionalnost datih tehnoloških rješenja te tehničku usklađenost izvođenja radova.

3 PROJEKTI RUDNIKA

3.1 Naučno – tehničke osnove izrade rudarskih projekata 3.1.1

Projektovanje kao razvojni proces

Projektovanje otvaranja i eksploatacije ležišta mineralnih sirovina, posebno podzemnom tehnologijom, završni je doseg u rudarskoj struci. Razrada arhitekture podzemlja u složenim geološkim uvjetima ležišta i postizanje planirane proizvodnje iz dobro

organizovanog jamskog pogona, smatra se najvišim dosegom projektanta, odnosno projektantske ekipe. Svako rudno ležište karakteriziraju određene specifičnosti, koje uslovljavaju pronalaženje novih tehnoloških rješenja otvaranja i drugih faza proizvodnog procesa radi prilagođavanja svojstvima ležišta i postizanja savremenije, podobnije i racionalnije eksploatacije. Usporedno s takvim pristupom projektiranja, tokom dugoročnog rada, svaki rudnik treba podvrgnuti kritičnoj analizi rada unaprjeđenja tehnološkog procesa te postizanja ekonomičnijih i sigurnijih uslova rada. Tehnološki i organizacijski promašaji pri projektiranju bilo koje faze podzemnog proizvodnog procesa eksploatacije rudnog ležišta mogu imati trajno nepovoljne i štetne uticaje na tehničko – ekonomsku uspješnost i sigurnost izvedbe radova. Uporedo sa rudarskim radovima na proizvodnji mineralnih sirovina, nužno je projektovati i odgovarajući opseg istražnih radova, kako bi se osigurao pouzdan razvojni proces rudarske eksploatacije, naročito ako se predviđa dugoročno povoljno stanje na tržištu. Tržišne prilike i dugoročne potrebe za mineralnom sirovinom uveliko utiču na projektovanje kapaciteta proizvodnje, investicijskih ulaganja i na brojne druge proizvodne tehnološke i ekonomske pokazatelje. Kapacitet proizvodnje potrebno je uskladiti i sa nemirima na tržištu, uz mogućnost brzih oscilacija promjenom odgovarajućih tehnoloških i organizacijskih rješenja, bez bitne izmjene osnovne koncepcije eksploatacije. Primjeri iz prakse pokazuju da je, zbog nedovoljnog poznavanja karakteristika rudnog ležišta i pratećih naslaga u fazi projektovanja, te izmjenjenih uslova eksploatacije, u brojnim rudnicima bilo potrebno tokom radova provoditi veće tehnološke promjene, koje su često bile fatalne za daljni rad, npr. : -

-

-

-

u malim rudnicima lignita sa povećanjem dubine bilo je potrebno savladati znatno veći dotok vode, uvoditi pojačano podgrađivanje jamskih prostorija zbog povećanog podzemnog pritiska, rješavati problem smanjivanja izvoznog kapaciteta okna, a time i smanjenja proizvodnje rudnika te povećanja proizvodnih troškova, u srednje velikim rudnicima smeđeg ugljena pri povećanju dubine eksploatacije bilo je potrebno rješavati nastale probleme transportnog i izvoznog kapaciteta, metode otkopavanja, provjetravanje rudnika i podgrađivanje jamskih prostorija, u rudnicima kamenog ugljena povećanjem dubine zahvata rudarenja pojavljuje se problemi povećanja dimenzija jamskog polja, pa se racionalne granice postižu spajanjem nekoliko jamskih polja, zatim potreba objedinjavanja izvoza na jedno produbljeno središnje izvozno okno, pa rješavanja provjetravanja rudnika u novim uvjetima, koncentracije masovne proizvodnje na što manji broj dobro mehaniziranih otkopa, te problemi izolacije pojedinih dijelova jame od velikog dotoka vode, u rudnicima žilnih i žičnih metalnih i nemetalnih ležišta javljaju se problemi upoznavanja saržaja i kvalitete rude, tačnih granica prostiranja ležišta i utvrđivanja veličine jamskog polja te izrade prostorija razrade i pripreme.

Navedena iskustva iz višegodišnje rudarske prakse te praćenje razvijenijih rudarskih pogona upozoravaju na potrebu pridržavanja sljedećih preporuka pri projektiranju: -

-

-

-

-

3.1.2

kapacitete glavnih prijevoznih i izvoznih postrojenja treba projektovati za 10 do 20 % iznad planiranog kapaciteta proizvodnje profila jamskih glavnih i pripremnih prostorija potrebno je planirati tako da su komotni za prolaz, da se mogu dostatno provjetravati te da omogućavaju prihvat nove opreme i mehanizacije, na relacijama koje iznose više od 1,5 km treba projektovati prijevoz ljudi, na odmor rudara u jami tokom smijene treba projektovati ugodne i prikladne prostorije, dobrim provjetravanjem osigurati udobnu i podnošljivu jamsku klimu sa sniženim procentom vlage, rudar mora na svakom mjestu u rudniku imati osjećaj sigurnosti, regulisati umanjenu, odnosno podnošljivu buku na otkopima i prometnicama, projektna rješenja, kao i sigurnosne mjere od raznih opasnosti koje bi se mogle pojaviti, moraju biti dokazani u praksi.

Projektovanje u rudarstvu kao kreativni radni proces

U izgradnji rudarskih investicionih objekata projektovanje ima za cilj izradu investiciono – tehničke dokumentacije sa dovoljno elemenata za pristup fizičkoj realizaciji izgradnje objekta. Cijena izgradnje investicionog objekta zavisi u prvom redu od kvaliteta projekta i roka izgradnje, te se opravdano može reći: dobar projekat – dobra investicija, loš projekat – loša investicija. Projektovanje u rudarstvu se bitno razlikuje od projektovanja drugih industrijskih objekata, imajući u vidu da je rudarstvo prema svojoj suštini univerzalno i zahtijeva produbljavanje i sintezu brojnih naučnih oblasti. Radi efikasnijeg iskorišćenja prirodnih mineralnih sirovina i proizvodnih kapaciteta sa savremenim nivoom primjenjene tehnike i tehnologije, projekti novih i projekti rekonstrukcije postojećih rudnika treba da predvide optimalna tehničko – ekonomska rješenja koja će da obezbijede maksimalno moguću rentabilnost, tj. takav dohodak koji obezbjeđuje najpovoljniji odnos raspodjele u osnovne fondove rudnika. S obzirom na kompleksnost i univerzalnost rudarstva, u projektovanju je uvijek prisutan timski rad sa zastupljenim kadrovima odgovarajuće stručnosti, što je slučaj i kod izgradnje projektovanog investicionog objekta, odnosno dalje eksploatacije ležišta mineralnih sirovina. U fazi projektovanja je uvijek prisutna stalna koordinacija članova projektantskog tima, a u slučaju izrade projekta proširenja kapaciteta, odnosno

rekonstrukcije rudnika, tim projektne organizacije obavezno koordinira i sa odgovarajućim stručnim kadrovima radne organizacije (investitor). Radi kvalitetnog i uspješnog rada u odgovarajućim fazama izrade projekta neophodno je učešće iskusnih i visoko stručnih kadrova za određene oblasti koji će raspoloživim nivoom znanja i kreativnim mogućnostima direktno da utiču na optimalna rješenja i smanjenje ukupnih troškova investicionog objekta. Ilustracije radi, na slici 3.1.2. daje se dijagram uticaja pojedinih faza troškova izgradnje novih kapaciteta na osnovu istraživanja i analize na većem broju objekata (podaci na bazi investicija iz prakse u Švedskoj).

Slika 3.1.2.– Uticaj troškova po fazama na rizik pri izgradnji rudnika

Pojedine faze (I, II i III) koje se odnose na izradu predinvesticione studije, idejnog projekta i projektovanje, a koje predstavljaju najstručniji dio posla u procesu investiranja, kao što se iz dijagrama na slici 3.1.2. vidi, iako učestvuju u stvarnim troškovima investiranja sa svega 15 % (5+10), utiču na ukupne troškove investiranja sa 90 % (65+25). Na osnovu podataka iz naše prakse kod investiranja izgradnje izvijesnih rudarskih objekata, uočava se da su investiciona sredstva po obimu znatno veća, jer se često puta ne poklanja dovoljna pažnja momentima koji se odnose na kvalitetno obavljeni posao u

prethodnim pripremnim fazama I, II i III, od kojih zavise ukupni troškovi investiranja, odnosno efikasnost korišćenja uloženih investicionih sredstava. Savremeni rudnik sa podzemnom eksploatacijom predstavlja danas visokomehanizovan i automatizovan objekat na dobijanju i preradi rude u kome su međusobno povezani složeni proizvodni procesi koji se odvijaju u jami i u kompleksu površinskih pogonskih objekata. Porast kreativne aktivnosti projektanata dobija svoje dimenzije uvođenjem u praksu projektovanja progresivnih tehničkih rješenja i rezultata naučno – istraživačkih radova realizovanih u neposrednoj saradnji projektanata i naučno – istraživačkih institucija. Ovakav pristup rješavanju određenih problema od strane projektantskih organizacija omogućava izbor i organizaciju savršenijeg tehnološkog procesa, planiranja radova i izgradnje objekata, a isto tako i sniženja specifičnih investicionih troškova po jedinici proizvodnje, što se u svakom slučaju odražava na tehnički nivo projekta sa najcjelishodnijim tehničko – ekonomskim pokazateljima.

3.1.3

Program realizacije naučnog projekta

Naučno – istraživački projekti u mnogo čemu se razlikuju od standarnog projektovanja na bilo kojoj razini razrade. Dok je u uobičajnim rudarskim projektima potrebno detaljno prikazati karakteristike rudnog ležišta i definisati proizvodne uslove i tehnološke parametre eksploatacije, naučno istraživački projekti sadrže brojne nepoznanice i vremnski su puno neodređeniji. Ponekad se istraživački rad nemože ni završiti u cjelosti na zadovoljavajući način.

3.1.4

Kompjuterski programi pri projektovanju

Primjena kompjuterske tehnike pri projektovanju u rudarstvu omogućila je šira razmatranja te složenije i brže proračune. Spajaju se ideje, podaci i vizije, tako da taj elektonički genij otvara sasvim nova i određenija projektna rješenja. Prve primjene matematičkih metoda i računarske tehnike odnosile su se na obradu podataka o ležištima mineralnih sirovina (obračun rezervi i geotehničkih svojstava), zatim na planiranje i rad rudarskog preduzeća, tehnološko – ekonomske ocjene, prognoze rizika, iskazivanja normativa te na primjenu statističkih metoda. Primjena računara u rudarskoj praksi kasnije se proširuje na traženja rješenja za razne projektantske probleme, statičke proračune složenih konstrukcija te na vođenje i upravljanje tehnološkim sistemima. Ogromni fond podataka u rudarskom bazenu iz brojnih istražnih radova zahtjeva njihovo prikupljanje i pohranu te brzo korištenje u projektanskoj praksi. Kontrolno – upravljački

računarski sitemi kompletiraju se u cjelovitu operativu rudarskog pogona i koriste se za prikupljanje svih potrebnih podataka iz područja tehnologije i organizacije izvođenja radova, nadzora ugroženosti pogona i prognozama od opasnih plinova, gorskih udara i dr. U projektovanju, gdje postoje brojni uticajni faktori za razna tehnološka rješenja ili postizanje optimuma, upotreba računarskih pomagala je prijeko potrebna, kako za velike rudarske bazene tako i za kompletno stručno vođenje i manjih pogona. Rudarska teorija i praksa nastoje primjenom računarske tehnike optimirati razna tehnološka rješenja i omogućiti brzo prikupljanje i korištenje potrebnih pouzdanih podataka.

3.1.5

Vremenski planovi

Vremenski planovi omogućavaju jasan i određen uvid u radne operacije i zahvate koji se projektuju ili izvode u rudarskoj operativi. Razvitak projektnih rješenja i poslovnosti omogućili su primjenu numeričkog i grafičkog izražavanja redoslijeda izvedbe rudarskih radova od istraživanja, otvaranja i razrade rudnika pa sve do njihove likvidacije. Vremenskim planom mogu biti prikazani odnosi radova i vremena izvedbe te racionalna organizacija u pogledu učestalosti radova. Vremenskim prikazom označava se početak i završetak izrade rudarskih prostorija, međusobna ovisnost izvođenja radova, potreba za opremom i određenom kvalifikacijskom strukturom radnika, te cjena izrade pojedine jamske prostorije, odnosno objekta. Također se mogu prikazati ciklusi rada na pripremnim i otkopnim radilištima. U novije vrijeme napuštaju se stari načini prikaza vremenskog plana po Gantu te primjenjuju novi mrežni planovi izrađeni za univerzalnu primjenu, kao i za specijalne namjene u izgradnji. Bit je novih mrežnih planova da se u svakom trenutku može dobiti potpuna informacija o izgradnji, čime se omogućava pravovremeno donošenje meritornih odluka. Mrežni planovi ne odlučuju o projektnoj obradi, nego čine cjelokupni sistem planiranja i praćenja realizacije projektnih rješenja. U manjim rudarskim projektima korisna je primjena mrežnog planiranja, odnosno metode, čak i bez upotrebe računara. Na slici 3.1.5.1. i 3.1.5.2. može se uočiti stanovita krutost starog sistema u odnosu na nove metode mrežnog prikazivanja. Prema Gantovom prikazu važan faktor je vremensko razdoblje uzduž kojeg su smješteni određeni zadaci kao cjeline. Veze između zadataka nisu izražene pa se i ne vide, npr. unutar zadatka B su unešeni 2,5 i 7 kao važni radovi ili cjelina radova prelomnih za uspjeh cijelog posla, ali nije prikazana uzročna veza sa zadatkom A, odnosno C i njihovim detaljima. Za rigorozno i složeno planiranje to nije zadovoljavajuće, jer se može raditi o vrlo mnogo ovisnosti.

Slika 3.1.5.1. Gantov vremenski plan

Na mrežnom prikazu izostavljeni su pravougli okviri, a naznačen je tok i smjer zadataka. Na grafikonu su prikazane veze unutar cjelovitih zadataka i pojedinih skupnih izvršenja. Tako npr., da se ispuni sklop poslova za 5 treba najprije uraditi one pod 1 i 2, ali treba ispuniti i vezu 3 do 5. Prema tome, za sklop poslova 5 treba ispuniti oba puta, tj. 1-2-5 i 1-2-3-5.

Slika 3.1.5.2. Mrežni planovi

Slijed radova često se prikazuje mrežnim planom bez osi za vrijeme, koje može biti izraženo u sedmicama ili mjesecima, ovisno o trajanju radova. Tumačenje mrežnog plana Mrežni plan (slika 3.1.5.3.) prikazuje cjelokupni životni vijek rudarskog pogona od projektovanja, izgradnje i proizvodnje do likvidacije. Plan obuhvaća osnovne grane odnosno tokove događaja i aktivnosti i to: -

-

linija projektovanja, otvaranja, priprema pogona, puna proizvodnja, te likvidacija pogona i odgovarajuća inženjersko – ekološka provedba i eventualna rekultivacija, petlja izgradnje, odnosno montaže vanjskih objekata i postrojenja, petlja izbora i nabave rudarske opreme.

Slika 3.1.5.3. Mrežni plan rudarskog pogona

Događaji slijede prema brojevima: 1-2 početak aktivnosti na projektima 2-3 sređivanje imovinsko – pravnih poslova 2-4 izbor rudarske opreme 2-5 projektovanje vanjskih objekata 2-10 ugovori sa izvođačima radova 2-11 revizija projekata i dobivanje saglasnosti 3-5 uslov dobivanja imovinskog prava

4-12 nabavka rudarske opreme 5-6 izgradnja prometnica 6-7 dovođenje električne energije 6-8 izgradnja izvoznog postrojenja 6-9 izgradnja pratećih objekata 7-8 uređenje i prijem električnih uređaja 8-9 montaža izvozne mašine 9-11 kompletiranje vanjskih objekata 10-11 uključivanje izvođača 11-13 otvaranje jame 12-13 dobivanje atesta za rad pogona 13-14 pripremni radovi za otkopavanje 14-15 proizvodnja 15-16 likvidacija pogona i rudarsko – ekološke obaveze. Mrežni plan prema CPM (kritični put) daje tok i smijer događaja, a prema prikazanom PERT-u dobiva se mrežni plan sa događajima. Mrežni plan MPM (Metra potencijal metoda) ima stanovite prednosti, jer prikazuje događaje u nekom projektu sa svim podacima, terminima i vremenskom kontrolom. Prema metodi MPM prikazuje se najraniji mogući početak, najkasniji završetak i vrijeme trajanja događaja u nekom čvoru. Daljna podjela plana može imati podatke o kapacitetu, troškovima i o izravnavajućim vremenima pojedinih događaja. Prednost te metode je jednostavni prikaz uslova u mrežnom planu i veća mogućnost upotrebe računarskih mašina.

4 OSNOVNE VELIČINE KOJE UTIČU NA RUDARSKO PROJEKTOVANJE I MJERILO PRODUKTIVNOSTI

4.1 Uticaj rudišta Pri eksploataciji rudišta u tehničo – ekonomskom pogledu najvažnija je količina i kakvoća mineralne sirovine. U tehnologiji podzemne eksploatacije najveći dio proizvodnje, tj. 70-90%, dobiva se iz otkopa, ali ne treba zanemariti ni proizvodnju iz rudarskih prostorija pripreme i razrade ležišta. U rudnim ležištima s debelim rudnim naslagama te prostorije izrađuju se u samoj korisnoj supstanci pa se troškovi izrade umanjuju za vrijednost dobivene rude. Tamo gdje su rudne naslage tanke, pri izradi tih

prostorija mora se uzimati i dio jalovih popratnih naslaga krovine ili podine, čime rudarski rad poskupljuje. Izgradnja jamskih prostorija i njihovo osiguranje podgrađivanjem te uspješna primjena otkopne metode, ovise o naravi rudišta, tj. o fizičko – mehaničkim osobinama rude i popratnih stijena, tektonskim uticajima, dotoku vode i pojavi jamskog plina. Proizvodnju mineralnih sirovina često karakteriziraju visoki eksploatacijski gubici, koji nastaju zbog složenih uslova proizvodnje i prerade ili zbog neotkopavanja nekih dijelova ležišta loše kvalitete. Nepotpuno iscrpljena rudišta ili jalovnici, s većim sadržajem korisne supstance mogu biti zanimljivi radi primjene nove tehnologije, strateške važnosti rude ili znatnijeg povišenja prodajne cjene. Svojedobno se u rudnicima galenita odbacivala ruda sfalerita, pa je u kasnijem razdoblju postala zanimljiva njezina proizvodnja i iz jalovnika. Limitirajući faktor u rudnicima srebrne rude bio je prevelik dotok vode, što u novije vrijeme više ne postoji kao tehnološki problem. Svaka mineralna sirovina (od njih nekoliko stotina) ima svoje genetske, pa i ležišne specifičnosti važne za projektovanje optimalne proizvodnje. Dosadašnja iskustva iz projektovanja upućuju na potrebu što bolje upoznavanja karakteristika rudnog ležišta, stalnog uzorkovanja i praćenja kvalitete, strateškog osiguranja ugrožavanja rudnika od vode i plinova te postizanje tehničko – ekonomskog optimuma eksploatacije.

4.2 Vrednovanje kvalitete mineralnih sirovina za proizvodnju Razvoj tehnike i potrebe civiliziranog društva neprestano povećavaju potražnju mineralnih sirovina na svjetskom i domaćem tržištu. Geološki resursi, koji količinom i kakvoćom mineralne sirovine u ležištu zadovoljavaju tehničke i ekonomske standarde za uspješnu rudarsku proizvodnju, zovu se rezerve mineralnih sirovina. Iskopana i oplemenjena mineralna sirovina prodaje se na tržištu uz uslove ponude i potražnje, ali u posebnim slučajevima i kao strateški važna ili prijeko potrebna za održavanje i razvoj neke privredne grane. Često su ležišta mineralnih sirovina sastavljena od nekoliko korisnih i nekorisnih komponenti, pa njihova količina i kakvoća nisu jednake u cijelom tržištu. Zato utvrđivanje sirovinske osnove rudnog ležišta i projektovanje eksploatacije jesu odgovoran radni zadatak. Snizuje li se kvaliteta mineralne sirovine u ležištu, ili se pri proizvodnji razblažuje sa pratećom jalovinom, tada se postupkom oplemenjivanja nastoji iz veće mase dobiti još uvijek kvalitetan proizvod. Navode se okviri u kojima se ocjenjuju pojedine mineralne sirovine za rudarsku prizvodnju u relativno povoljnim uslovima rada.

Željezo Sadržaj željeza (Fe) u bogatoj rudi iznosi 55-72%, a u siromašnoj rudi 25-40%. Korisna primjesa je mangan, a svaki postotak vrednuje se kao dvostruki postotak željeza. Štetne primjese za preradu željezne rude čine titan (više od 1%), sumpor (više od 0,3%), bakar (više od 0,5%), zatim arsen, klor i fosfor. Bakar Bakar (Cu) pojavljuje se u mnogim sulfidnim, oksidnim i karbonatnim rudama. Bogate rude sadrže 3-10 % Cu, a zahvaljujući uspješnim metodama oplemenjivanja, eksploatišu se i siromašne rude koje sadrže 0,2-2 % Cu. Korisne su primjese zlato i srebro, a štetne su cink (više od 5%), arsen (do 2%), kositar (do 2%), bizmut (do 0,5%) i antimon (do 1%). Prosječni sadržaj Cu u rudi iz rudnika bakra u SAD-u iznosio je: 1940. godine 1,6%, 1950. godine 1%, 1960. godine 0,75%, a 1975. godine 0,6%. Aluminij Boksit je ruda iz koje se dobiva aluminij (Al). Kvalitetan boksit sadrži više od 55% Al2O3, a manje od 5% SiO2 kao štetne komponente. Donja granica Al2O3 u boksitu je 45%, a gornja granica SiO2 je do 10%. Dopušta se i sadržaj CaO do 1,5%. Kvalitetan boksit proizvodi se u Hrvatskoj, Bosni i Hercegovini, Mađarsko, Francuskoj i Grčkoj. Olovo i cink Olovna ruda galenit (PbS) i cinkova ruda sfalerit (ZnS) javljaju se u rudištima zajedno. Sadržaj olova u rudi iznosi 2-30%, cinka 3-20%, a korisna je primjesa Ag, čiji sadržaj iznosi i do 260 g/t. Štetne su primjese: Bi (do 0,25%), As (do 2%), Sn (do 1,5%), Sb (do 2%) i BaSO4 (do 2%). Srebro Srebro (Ag) se pojavljuje samorodno i u rudama s olovom, bakrom i zlatom. Prosječni sadržaj srebra u bogatoj rudi iznosi 2-3 kg/t. U zlatonosnim rudama dostatno je 0,1 do 0,15 kg/t. Štetne su primjese: As (do 1%), Bi (do 1%), Sn (do 1,5%), Fe (do 8%). Zlato Zlato (Au) se pojavljuje samorodno te u rudama bakra i pirita. Prosječni sadžaj zlata u naplavinama iznosi od 0,05 do 2 g/t, a u stijeni od 5 do 30 g/t. Štetne primjese su: As i Bi (do 1%), Sn i Sb (do 1,5%), Fe (do 8%). Prosječni sadžaj zlata u rudi iz rudnika Kettle River (SAD) iznosi 6,6 g/t, a u rudi iz rudnika El Indio (Čile) 4,5 g/t. Platina

Platina (Pt) se javlja samorodno u rudi i naplavama te u rudama nikla i bakra. Prosječni sadržaj platine u rudi iznosi od 1 do 8 g/t, a u nanosima 100-500 miligrama na 1m 3. Ruda platine iz rudnika u Zimbabveu sadrži: 2,7 g/t Pt, 2 g/t Pd, 0,21% Ni, 0,14% Cu. Živa Ruda žive je cinabarit (HgS) s prosječnim sadržajem žive od 0,6 do 1%. Kositar ili kalaj Ruda kasiterit (SnO2) sadrži od 0,3 do 1% kositra, a u nanosima ga ima i do 60 g/t. Štetne primjese su: Sb, Cu, Bi, As (ako ih ima više od 0,25%). Antimon Ruda antimonit (Sb2S3) sadrži od 4 do 15% antimona (Sb). Štetne su primjese: As, Pb, Cu, Zn i Bi. U prvorazrednoj rudi tolerira se ukupni sadržaj štetnih primjesa do 1,5 %, a u drugorazrednoj rudi do 3,5%.

Krom Ruda kromit (FeCr3O4) sadrži od 20 do 55% kroma (Cr). Štetna primjesa je SiO 2, a tolerira se od 4 do 8%. Mangan Od manganovih je ruda najvažnija piroluzit (MnO2), koji sadrži 20-54% mangana. Ruda koja osim mangana sadrži željezo, smatra se do 12% mangana željeznom rudom, a 12 – 30 % mangana željezno – manganovom rudom, a s više od 30% mangana manganovom rudom. Štetne primjese su: SiO2 (do 20%), i fosfor (do 0,3%). Nikal Rude nikla su sulfidne – pentlandit (Fe, Ni) S, silikatne – garnierit i arsenidne – nikolit (NaAs). Kvalitetna ruda sadrži od 0,5 do 9% nikla. Molibden Molibden (Mo) dobiva se iz molibdenita (molibdenskog sjajnika) MoS 2. Molibdenska ruda sadrži prosječno oko 1% molibdenita, a oplemenjivanjem se dobivaju koncentrati sa 75-85% MoS2. Magnezij

Magnezija (Mg) ima u morskoj vodi, silikatnim stijenama (serpentin, olivin, azbest), karbonatnim stijenama (magnezit, dolomit) i u ležištima soli. Magnezit (MgCO 3) je ekonomski najvažniji mineral magnezija. Hemijski čist magnezit sadrži 47,6% MgO i 52,4% CO2. Volfram Glavna ruda za dobivanje volframa (W) je volframit, željezo – mangan – volframat (Fe, Mn) WO4, a vezan je za granite. Gline Prema sastavu gline su alumosilikati. Najvažnije vrste glina su: kaolin porculanska glina (smjesa minerala kaolinita sa nešto kremena, tinjca i glinenca), lončarska glina ( malo željeza i stranih primjesa), ciglarska glina (više primjesa željeznih i magnezijskih minerala), vatrostalna glina (malo željeza, magnezija, kremena i alkalija), uma ili suknarska glina (puno magnezijskih soli), bentonitska glina ( sadrži više od 50% montmorilonita). Kremeni pijesci Kremeni pijesci čine kvalitetnu industrijsku mineralnu sirovinu sa širokom i raznovrsnom upotrebom u staklarskoj industriji, metalurgiji, keramičkoj industriji, proizvodnji abraziva i sl. Kremeni pijesak koji se koristi u industriji stakla mora u svom sastavu imati 93 do 99% SiO2, uz mogućnost povećanja na 97 do 99% u postupku oplemenjivanja, te povoljan granulacijski sastav s pretežnom veličinom zrna od 0,10 do 0,30 mm. Štetne primjese su magnetit, ilmenit, limonit, aluminijski oksid i dr. Uran Od oko 80 uranskih minerala desetak ih se ubraja u mineralne sirovine od kojih su najvažnije: uranski smolinac, klevit i torit (sadrži i do 22% U3O8). Azbest Serpentinske stijene sadrže 5-10% azbesta. Fosfor Apatiti su glavni sastojci fosfornih ruda ili fosforita. Nalazišta na otocima u okeanima nastala su od guana. Fosforit je organogeni mineral, kalcij – fosfat ima oko 23% P2O5. Vermikulit i perlit

Primjena tih mineralnih sirovina postaje u novije vrijeme sve zanimljivija. Zagrijavanjem povećavaju obim za više od dvadeset puta. Upotrebljavaju se kao najbolji temperaturni izolatori te prigušivači buke. Materijali koji se koriste u cementnoj industriji Za proizvodnju cementa koriste se klasične naslage sastavljene od laporovitih vapnenaca, lapora, vapnenačkih lapora, zaglinjenih lapora, vapnenaca, numulitnih breča, kalkarenita i drugih glinovito – laporovitih i vapnenačko – glinovitih mineralnih sirovina. Osnovni je preduvjet da se njihovim mješanjem postigne ujednačeni sastav mineralne sirovine sa prosječnim sadržajem CaCO3 od oko 70-75%. Arhitektonsko – građevinski kamen Arhitektonsko – građevinski kamen se koristi kao dekorativno – zaštitna i funkcionalna osnova građevinskih objekata, u arhitekturi i kiparstvu. Arhitektonsko – građevinskom kamenu pripadaju: graniti (magmatske i metamorfne stijene), mramori (posebne vrste karbonatnih stijena), vapnenci (posebnih vrsta i boja).

-

Kamen u građevinarstvu mora ispunjavati određena fizičko – mehanička svojstva (čvrstoću, otpornost na habanje i vatru, postojanost na mraz i hemijske agense). Boja kamena i dobra obradivost u pilani, kao i zdravost, vrlo su važni elementi pri odlučivanju za njegovu upotrebu. Ugljen Na osnovu parametara iz tehničke analize (ukupna vlaga, toplinska vrijednost ugljena bez vlage i pepela, hlapljive tvari, izgled i svojstva koksnog ostatka) izdvajaju se ove vrste uglja (tabela 3): Tabela 3. Vrste uglja

Vrsta uglja

Ukupna vlaga (%)

Lignit Mrki i lignit Mrki ugalj Kameni ugalj Antracit

40 30 – 40 10 – 30 10 10

Donja toplotna vrijednost bez vlage i pepela (kJ/kg) 23,020 – 25,121 25,121 – 25,928 25,928 – 30,145 29,726 – 35,588 35,169 – 36,006

Prethodnim su prikazom obuhvaćene glavne mineralne sirovine, a dosta njih, iako vrlo važnih u industriji, geađevinarstvu nisu spomenuti (beril, cirkon i dr.). Proučavanjem

kvalitete pojedine mineralne sirovine može se odrediti koliko se rude mora iskopati da se dobije određena količina korisne supstance. Mineralne sirovine koje se proizvode površinskim kopom, uz rudu odstranjuju i pokrovnu jalovinu, pa se cjena iskopa znatno povećava. Zato pri projektovanju rudarskih objekata, posebno njihovih kapaciteta, treba dobro poznavati rudište i prilike na tržištu, kako bi se osigurala uspješna prizvodnja u određenom razdoblju rada rudnika.

4.3 Geografski uticaji na rudarske objekte Rad rudnika i ekonomski uspjeh zavise i o geografskom položaju i demografskim prilikama. Uticaj klime i nadmorske visine na rad rudnika očituje se u postizanju radnog učinka uposlenika, u dopremi i otpremi materijala i proizvedene sirovine, u napučenosti područja u kojem je rudnik i u plasmanu proizvodnje. Najpovoljniji je umjereni pojas do oko 800 m nadmorske visine (rudarska naselja, plodnost tla, kraće zime). Raditi se može uglavnom cijele godine s maksimalnim fondom radnih dana. Na velikim visinama, zbog nepovoljnih geografskih i klimatskih uticaja, smanjuje se fond radnog vremena na sezonski rad tokom 6-7 mjeseci. Slične neprilike pojavljuju se u polarnim predjelima, na puno nižim nadmorskim visinama (psihološki uticaj polarnih noći, izoliranost i dr.). Poznati su rudnici na velikim nadmorskim visinama u Austriji (željezne i manganove rude), u Italiji (arhitektonsko – građevinskog kamena), u Čileu (bakrene rude), u Boliviji (kositra). Rudnici na velikim visinama ili u hladnim pojasima moraju imati bogata rudišta, jer troškovi proizvodnje su uveliko povišeni. U tropskim područjima pojavljuju se posebni radni uslovi, glede nedostatka vode, specifične prehrane rudara, transportnih poteškoća i monsunskih razdoblja. Učinak je u tim rudnicima i za 40% manji od učinka u rudnicima koji se nalaze u umjerenom klimatskom pojasu. Napučenost područja utiče na uspješan rad rudnika, životni standard rudara, sređenost njihovih životnih prilika i dr. U novije se vrijeme nastoji rudare nastaniti na povoljnoj udaljenosti od oko 20 do 50 km od rudnika, u naseljima gdje neće osjetiti režim rada pogona. Ako se u blizini rudnika kao stalni potrošač nalazi industrijska sredina, poslovanje će biti učinkovitije. Saobraćajne su veze posebno važne za svaku rudarsku proizvodnju. To se naročito odnosi na ugalj, željeznu rudu, boksit, bakarnu rudu kao i na ostale „masovne rude“. Najčešće ti rudnici moraju graditi i održavati vlastite saobraćajnice, ali i dio javnih cesta i pruga. Za manje rudnike koji bi radili na granici rentabilnosti zbog siromašnijeg rudišta (lignit slabije kvalitete ili boksi), nedostatak saobraćajnica može onemogućiti eksploataciju.

Ruda se prevozi na različite načine, a njezin je prijevoz važna komponenta u poslovanju rudnika. Za plemenite se rude (zlato, srebro, platina, drago kamenje) isplati svaki način modernog prijevoza. Rude poput nikla, kroma, kositra, bakra, olovno – cinčane rude, arhitektonsko – građevinskog kamena, često se prevoze kamionima, žičarama i vozovima. Prijevoz masovnih mineralnih sirovina do neposrednog potrošača, ili do oplemenjivačkog postrojenja, mora bit jeftin. Pojedini rudnici „masovne rude“ imaju vlastite željezničke pruge sa brzim teretnim vozovima i specijalnim vagonima (Kiruna – Narvik). Za rudarske bazene izgrađene su pruge normalnog kolosijeka (Brčko – Banovići i Šamac – Sarajevo u BiH, te Lupoglav – Štalije u Istri). Posebnu važnost imaju vodeni putevi (mora, rijeke i kanali). To je i najjeftiniji prijevoz, a naročito ako je jeftina nafta. Zbog tih razloga, cijena ugla iz Australije, Kolumbije i Amerike, koji je proizveden u boljim prirodnim uslovima iz bogatijih ležišta, konkurira na europskom tržištu. Takve mogućnosti ima i željezna ruda iz Južne Amerike. Izgradnja utovarnih luka za brzi utovar brodova iz velikih rudnih depoa i velikog kapaciteta istovara, vrlo je važan ekonomski faktor pri prijevozu.

4.4 Kadrovi u rudarstvu Središte vrijednosti u rudarstvu pripada čovjeku. Stručnost, i disciplina te snalažljivost, kao i stanovita požrtvovanost, odlikuje rudare pri njihovu radu. Razvoj rudarske djelatnosti tokom dužih razdoblja popraćen je sve većom zamjenom fizičkog rada stručnim, što je uvjetovalo dopunsko školovanje rudarskog kadra. Tehnološkim razvojem u rudnicima mijenja se način proizvodnje u smjeru mehanizacije i sve veće automatizacije tehnološkog procesa. Rezultat toga je prijeko potrebna izmjena kadrovske strukture uz veći stepen školovanja iz rudarske, mašinske i elektrotehničke struke, kao i ostalih pratećih djelatnosti u rudarstvu. Takav razvoj rudarske djelatnosti i strukture zaposlenih temelji se na uvjerenju da će u budućnosti trebati više mineralnih sirovina za razvoj civilizacije i povećanu populaciju te da će nova tehnologija biti osnovana u okvirima „humanizacije života i rada rudara“. Humanizacija rudarskog rada temelji se na smanjenju teških i opasnih radnih procesa te na poboljšanju radne sredine (prašina, klima, svjetlost, buka, zaplinjenost), smanjenju rizika i bolesti. Poseban je problem stanovanje te povlastice za rudara ako stanuje u rudarskoj koloniji, odnosno naselju. Rudar zaslužuje određene povlastice, a jedna od njih je i standard stanovanja. S obzirom na veća radna opterećenja, standard stanovanja mora biti viši od prosječnog. Prema tome, moderna stambena izgradnja mora biti potpuno zastupljena u investicijskim programima i projektima rudnika.

U tehničkoj strukturi kadrova izrazit je rast udjela kadrova u istraživanju i razvoju, a smanjuju se kadrovi u izravnoj operativi. Sve je više potrebno povezivati školske institucije, imajući na umu plan permanentnog školovanja, koje postaje sve skuplje. U strukturi sistema školovanja treba jačati istraživačku i informacijsku funkciju te modernizovati sva tehnička pomagala. Za mjerenje stepena tehničke razvijenosti rudarskog proizvodnog objekta i stepena osposobljenosti kadrova pri obavljanju rudarske djelatnosti, mogu poslužiti makroekonomske analize, kao što su: -

produktivnost rada, brzina širenja tehničkih inovacija, intenzitet investiranja, stepen mehanizovanosti i automatizacije, naučno – istraživačka aktivnost, strogost mrežnog planiranja.

U analizi o kvalitetama rudara u njemačkim ugljenokopima bilo je istaknuto da je osim visoke stručnosti te profesionalnog odnosa i odgovornosti, rudar potaknut na svladavanje nekog rudarskog problema u radu jednostavno zato da dokaže svoju intelektualnu i fizičku, gotovo sportsku sposobnost. Prema tome, utvrdilo se da je uz školovanje potrebno poticati i takmičarski duh. Cjelokupni projektovani sistem potrebne „posade“ rudnika proizilazi iz tehničkih zahvata, organizacijskih potreba i nadzora. Potreban broj rudara iskazuje se po kvalifikacijama specijaliziranim za svaki proizvodni proces za podzemni i površinski posao. Razradu treba pokazati po radnim mjestima, specijalnostima i radnim smjenama. Pregled potrebnog broja rudara treba projektovati za razvoj pogona u investicijama (prema vremenskom planu), a posebno za rad rudnika od početka pune projektovane proizvodnje. Rudara mora biti za oko 15% više od stvarno zaposlenih prema radnim mjestima, radi dopusta, bolesti, izostanaka i sl. Pogonska evidencija i statistika kontroliraju proizvodnju za svaki radni dan, odnosno smjenu, sa učenicima na otkopima u jami i rudniku. Uporedo se prate i normativi materijala i energije. Sve to služi za praćenje realizacije i za poduzimanje pravodobnih intervencija zbog veće uspješnosti rada. Prema tome, tehničko – ekonomski pokazatelji su osnove rudarske politike svakog rudnika i služe za uspoređivanje proizvodnih pogona.

4.5 Granice rizika u rudarstvu U rudarskoj se praksi svakodnevno mijenja izgled radilišta, a mijenjaju se i prateće opasnosti. Nova situacija zahtijeva veliku prilagodljivost u radu, a rudari neprestano rade u granicama razumnog rizika.

Osavremenjivanjem tehnološkog procesa i uvođenjem sve više mehanizacije, čovjek postupno napušta prirodnu sredinu, a okružuje se tehničkom sredinom. Primjena tehnike načelno je u njezinoj raumnoj i opreznoj upotrebi uz uslov mehanizacije i uspostave pravilnih odnosa u sistemu: čovjek – predmet i sredstvo rada – okoliš. Svaki je rudnik opterećen stanovitim stepenom nesigurnosti, jer tehnički razvoj donosi i određene opasnosti: -

-

-

rad vrlo snažnih mašina kao zagađivača na površinskim kopovima i dizelskih mašina u jami, razvoj velikih površinskih kopova uz poremećaj akumulacije prirodne podzemne vode i deformacije terena te narušavanje ravnoteže topografskih masa, stvaranje novih industrijskih struktura i naselja uz velike površinske kopove, rudarske nesreće kao posljedica više sile, organizacijskih slabosti ili ljdskog uticaja.

Rizik je u rudarstvu povezan i sa rezervama, proizvodnjom, tržištem, političkom stabilnošću područja, promjenama u inostranstvu, višom silom, realizacijom projekta i pouzdanošću partnera.

4.6 Produktivnost u rudnicima Pri organizaciji rada u rudniku, određivanju proizvodnosti uvijek se pridavala posebna pažnja. Promatranjem razvoja rudarstva od razdoblja u kojem se radilo bez mehanizacije i polumehanizovano, razumljivo je da je za velik broj rudnika bilo i te kako važno odrediti normalan učinak za pojedinca ili za radnu skupinu. Danas je organizaciona i i tehnološka realnost u rudnicima uvođenje što više mehaniziranog rada. Sve više se primjenjuje automatizacija i robotizacija, kao i indirektne metode eksploatacije siromašnijih i manjih rudnika, koja se klasičnim rudarskim radom ne bi isplatilo iskorištavati. U rudarstvu ipak još uvijek postoje različite tehnologije, manji i veći rudnici te raznolika mehanizacija. Zato je potrebno znati kako se utvrđuje učinak na radilištima i u rudniku. Postoji nekoliko načina utvrđivanja radne norme. Prema pristupu i razradi to su: statistički, iskustveni i analitički. Statistički način utvrđivanja norme sadrži niz nasljednih pogrešaka, jer je riječ o raznim radnim mjestima i prirodnim uslovima. Iskustvo normiranja ili empirijski način osniva se na ocjeni i iskustvu poslovnih ljudi u rudniku i sadrži više ili manje okvirne norme za određeni način rada. Tehničko normiranje utvrđuje normu na osnovu snimanja procesa

rada u organizacijskoj radnoj sredini. Ciljevi tehničke norme su: usavršavati metode rada, olakšati rad, platiti rad prema stvarnom učinku, provesti dobru organizaciju na radnome mjestu i u rudniku, povećati radni zanos te ukloniti tehničke i organizacijske prekide u radu. Pri analizi vremena snimanog procesa i operacija, razlikuje se radno vrijeme od prekida, korisno vrijeme od nekorisnog, glavno vrijeme rada od pripremno – završnog. Nakon rezultata snimanja i analitičkog nalaza, prilazi se projektovanju strukture vremena i donošenju norme. Tehnička norma može biti uspješna u dobro organizovanom pogonu, uz relativno visok standard i stabilan nadzor. Određivanje i planiranje učinka otkopa i otkopnih polja, revira, odnosno sekcija jeme i cijelog pogona (u jami i na površini), vrlo je složen posao koji zadire u stalnu operativu rudarskog preduzeća. Rezultate primjene rudarske opreme (kombajna, utovarnih mašina, otkopnih i zasipnih mašina, bušilica i dr.) treba utvrđivati prema tehnološkom sustavu i po mogućnosti pokusno u radnoj sredini. Deklarirana efikasnost mašina izražena je u širokom rasponu, pa je za optimalnu primjenu prijeko potrebna njihova prilagodba radnoj sredini, odnosno usklađivanje tehnoloških uslova rada njihovim tehničkim karakteristikama. Prema tome, snimanje i normiranje mašinske opreme mora se verifikovano provesti, jer je nabavna cijena uvijek vrlo visoka, a njihova uspješna primjena zahtjeva niz pratećih promjena te opravdanje smanjenjem broja zaposlenog osoblja. Unutar rudnika pojedinog bazena, gdje su uslovi jednaki, učinak je dobar pokazatelj uspješnosti rada. No, u raznim bazenima uvijeti rada se najčešće toliko razlikuju da je usporedba bezuspješna.

4.7 Organizacija izrade projekta Pri savremenom projektovanju, projekte izrađuje skupina stručnjaka specijalista s vodećim, odnosno odgovornim glavnim projektantom na čelu. Osim rudara, u radnoj ekipi nalazi se geolog, geotehničar, mašinac, električar, ekonomist, matematičar, ekolog i ostali stručnjaci iz pratećih djelatnosti, što ovisi o projektu. Radi kompletiranja saznanja i provedbe potrebnih korekcija važna je i saradnja projektanta iz instituta sa stručnim ljudima koji rade u rudniku. Radna ekipa koordinira rad projektanata na postizanju optimalnih rješenja cjelokupnog tehnološkog procesa.

Polazna osnova za izradu rudarskih projekata eksploatacije ležišta mineralnih sirovina čine ovjerene bilansne rezerve A+B+C1 kategorije. Pregled, dobro upoznavanje karakteristika ležišta te konfiguracije terena obavezno je za projektante i ne smije se zanemariti ni pri projektovanju najmanjeg rudarskog objekta. Za uspješnu organizaciju izrade projekta potrebna je dobra informisanost i poznavanje naučnih i praktičnih dostignuća iz rudarske tehnologije, rudarske opreme i mehanizacije. Izrada cjelokupnog projekta i njegova uspješna realizacija izazov je projektantima. To je dokazivanje dostignuća rudarske struke u domaćoj i inostranoj praksi. Idejna koncepcija projekta zaslužuje najveću pažnju, jer je presudna za sve vrijeme dok projekat vrijedi, za njegovu izvornost i uspješnost. Taj dio projekta osnovna je dužnost rada glavnog projektanta. Glavni projektant mora biti univerzalni poznavatelj rudarske struke i ostalih pratećih djelatnosti te imati odgovarajuće poslovne sposobnosti. Pri izradi projekra, predviđanjem djelatnosti rudnika i bogatstva koje se stvara, razmatranja treba usmjeriti i na relativno viši standard razvoja te za poučanstvo koje živi u široj zajednici rudnika. Odvajanje tzv. rente, izgradnja i održavanje saobraćajnica, razvoj kulturnog života i ostale pogodnosti uživaju svi saradnici u modernom rudarstvu. Treba pomišljati i na to šta će biti sa rudarskim naseljem nakon iscrpljenja rudnika (turizam prerada itd.) te pravovodno obaviti preorjentaciju.

4.8 Racionalizacija u procesu projektovanja Naučno – tehnički napredak na povećanju efikasnosti rudnika provodi se kvalitetnim i pravodobnim ponavljanim projektovanjem (reprodukcijski proces projektovanja). Napredak u tehnici projektovanja zadnjih godina očituje se u primjeni novih sredstava i metoda razrade te u brzoj pripremi i u upotrebi podataka o istraženosti ležišta. Zadaci na projektnom radu rastu progresivno sa potrebama za novim mineralnim sirovinama, povećanim zahtjevima za količinama prizvodnje i kakvoće, kao i zbog složenosti geoloških struktura i sve većih dubina rudarenja. Zato je opravdano nastojanje da se poveća uspješnost projektovanja, a smanji vrijeme i napori za izradu projekta. Pri projektovanju postoje dvije velike skupine glavnih informacija, a to su: -

saznanje o prirodnim karakteristikama ležišta i saznanje o racionalnim tehnološkim uslovima eksploatacije i oplemenjivanja.

Organizacija izvedbe procesa projektovanja teži za time da se brojne aktivnosti, analize, saznanja, varijante i odluke izvode uporedno, a sređivanje velikog broja informacija i podataka obavlja digitalnom tehnikom. Postupci projektovanja načelno ovise o načinu obrade: -

izvorno rješenje kao rezultat lične kreacije, ponovljeno rješenje primjenom tipiziranja.

Rješavanje projektnih rudarskih zadaća zahtijeva povećani udio duhovno – stvaralačkog rada. Intenziviranje procesa projektovanja može se provesti pomoću ovih aktivnosti: -

-

racionalnom nabavkom, pohranom i upotrebom informacija u prikladnom obliku od jednostavnih do kompleksnih projektnih rješenja, racionalnim planiranjem i vođenjem procesa za pripremu i realizaciju investicija, racionalnim izborom i obradom optimalnih tehničkih rješenja, primjenom odgovarajućih matematičkih sredstava i elektronskih obrađivača podataka.

Tokom projektovanja donose se različite odluke koje mogu bitno ticati na idejnu koncepciju projekta. Lične kvalitete projektanta također uveliko utiču na orginalnost i realizaciju projekta. Kao što se postupa u svakodnevnom životu, takav se postupak preporučuje i pri donošenju odluka o budućem radu rudarskog objekta: Pristup -

skupiti što više informacija o problemu, utvrditi odlučujuće faktore, sređivati činjenice za pripremu koncepcije projekta, utvrditi ima li projekt zdravu osnovu za realizaciju;

Konstatacije -

da se zna dostatno o problemu, da su kvalifikacije i fizička sposobnost takve da omogućavaju realizaciju projekta, da ima dosta kontrole u radu pojedinaca i ekipe, da su mišljenja i emocije usmjerene prema izradi zadatka;

Dokazi -

da se projektna zamisao može realizovati, da postoje realni izgledi za ostvarenje rješenja,

-

utvrđivanje rizika u radu i u slučaju neuspjeha;

Alternative -

razrada zadatka, varijante projekta, cjelokupna analiza varijanti i izbor najpovoljnije varijante;

Odluka -

o razradi najpovoljnije alternative u projektu.

4.9 Vremenski planovi u projektima Izgradnja novog rudnika i sav rad za vrijeme eksploatacije mora se vremenski odvijati prema unaprijed utvrđenom planu. Prema tome, vremenski plan je sastavni dio svakog projekta. Pri projektovanju izgradnje novog rudnika vremenski plan određuje uglavnom slijedeće: -

-

redoslije izvedbe te vrijeme početka i završetka svakog projektovanog rada, potreba broj djelatnika po radnim mjestima i kvalifikacijama u određenim vremenskim razdobljima, bez prenaglog povećanja ili smanjenja, prestizanje pripremnih radova u odnosu prema otkopima, redoslijed i opseg otkopavanja, dinamika utroška finansijskih sredtava za investicijsku izgradnju.

Pravilan redoslijed izvedbe pojedinih radova mora se planirati, jer često završetak jednog rada omogućava početak drugog, a usporedna izvedba uveliko skraćuje vrijeme izgradnje rudnika. Osim navedenog, vremenskim planom mogu se izraziti i količine dobivene iskopine, utrošak pogonskog materijala i energije za svako razdoblje izgradnje. Vremenski plan može se prikazati brojkama ili grafički. Brojčani prikaz pokazuje za svako vremensko razdoblje koliko je metara nekog rada potrebno izraditi ili koliko je prostornih metara potrebno izbiti za pojedinu rudarsku prostoriju. Taj način prikaza nije dostatno uočljiv i pregledan, pa se daje prednost grafičkom vremenskom planu. Pri izradi vremenskog plana rudarskih radova preporučuje se uzimati nešto nižu brzinu izvedbe radova od računski dobivene, zbog realnih tehničkih i organizacijskih smetnji. Pri projektovanju novog rudnika potrebno je izraditi ove vremenske planove: -

osnovni plan cjelokupne izgradnje rudnika, plan svih kapitalnih rudarskih radova, plan izgradnje površinskog objekta,

-

4.9.1

plan redovne pune proizvodnje, skupni plan za kompletnu životnu dob rudnika.

Grafički način prikazivanja vremenskog plana

Različiti su načini vremenskog prikazivanja rada. Za menje rudarske projekte koristi se gantogramom, tj. Gantovim načinom prikazivanja. Spomenuti način prikazivanja karakteriše jednostavnost i preglednost. U tom planu daje se redoslijed izvedbe rudarskih radova, kvalifikacija i broj izvođača pojedinog rada, organizovanost izvedbe, trajanje propremnih radova i pune proizvodnje rudnika. Plan može biti napravljen u vrlo grubim pokazateljima za pojedine cjeline unutar projekta, a može ulaziti i u potankosti za svaku rudarsku prostoriju. Za izvedbu većih i komplikovanijih projekata u zadnje vrijeme primjenjuje se mrežno planiranje. Razvijeno je nekoliko oblika tog planiranja, koji imaju stanovitu prednost u specifičnim rudarskim i građevinskim izgradnjama s velikim investicijskim ulaganjima. U mozaiku vrlo složenih mreža nastoji se dobiti što više operativnih podataka za izvedbu i stalnu kontrolu. Metoda tzv. kritičnog puta daje slijed potrebnih radova, njihovih trajanja i međuovisnost te izraženih preduvjeta kako bi se mogao postići racionalniji, ali i pouzdaniji put realizacije plana. Pristup svakom mrežnom planiranju izgleda ovako: 1. Strukturna analiza – određuju se pojedine operacije o cijelom kompleksu plana, međusobni uticaji operacija i redoslijed izvedbe, finansijska sredstva i oprema potrebna za svaku operaciju, analitička struktura svakog detalja o kome ovisi izvršenje plana. 2. Planiranje toka radova u mreži s terminima. 3. Kontrola tokom izvedbe radova te vrednovanje izvršenja plana. Svaki mrežni plan sastoji se od elemenata, i to događaja (a to je početak, odnosno kraj neke radne operacije) i aktivnosti, odnosno operacije.

4.10 Eksploatabilnost rudišta Istraženost rudišta propisana je za pojedine mineralne sirovine, ovisno o skupini i podskupini, u pravilniku o klasifikaciji i kategorizaciji rezervi mineralnih sirovina i vođenja evidencije o njima. Osim tih normativa, u ležištima složene geološke strukture moraju se provoditi i dopunska istraživanja.

Relativno pouzdaniji rad obavlja se na površinskim kopovima zbog preglednije situacije uslijed većeg opsega izvođenja rudarskih radova. Prema tome, rudarskim radovima i naknadnim studijima potpunije se upoznaje rudište.

4.11 Tehničko – ekonomski uslovi eksploatacije Pri projektovanju rudnika nastoje se postići optimalni tehničko – ekonomski uslovi eksploatacije na osnovi usklađivanja prirodnih karakteristika, tehnoloških uslova eksploatacije i tehničke opremljenosti. U ugljenokopima sa više slojeva različitih debljina nastoji se istodobno eksploatisati debele i tanke slojeve zbog što racionalnijeg iskorištenja ležišta. Tehničko – organizacijske rekonstrukcije u rudnicima uveliko omogućuju ekonomski uspješnije rudarske pogone i bazene. Poznata su nastojanja da se iz koncentrisanih otkopa i priprema pojedinih jama postigne što veća prizvodnja. Savremeni način širokočelnog otkopavanja u ugljenokopima, metode blokovskog rušenja u rudnicima metala, masovna bušenja i miniranja na površinskim kopovima, samohodna dizelska oprema osposobljena za više radnih operacija – tehnička su dostignuća koja su uveliko promjenila rudarsku tehnologiju i ekonomiku. U savremenom rudarstvu dobro prosperiraju mineralne sirovine koje sadrže više korisnih komponenti, kao što su Cu, Au, Ag ili Pb, Zn, Ag. Tehnika oplemenjivanja sa boljim iskorištavanjem pojedinih sastojaka sasvim mijenja ekonomsku strukturu rudnika. Uz rudarsku proizvodnju u pojedinim se rudnicima iskorištavaju i mineralne sirovine pokrovne jalovine. Budući da se hemijska tehnologija i metalurgija neprestano razvijaju, sve se više vrsta mineralnih sirovina prerađuje za industrijske potrebe, što neprestano potiče rudarstvo na istraživanja i eksploataciju. Sve do početka 19. stoljeća dubina rudarskog dosega bila je ograničena zbog sve većeg prodora podzemnih voda u rudarske prostorije i nemogućnosti mehaničkog crpljenja. Danas pumpe različitih konstrukcija i vrlo velikih kapaciteta crpljenja jamske vode te specijalne metode zaštite od prodora podzemnih voda (izrada dijafragme, injektiranja okolnih stijenskih naslaga) uveliko omogućava rudarske zahvate i u vrlo složenim radnim uslovima. No ipak odvodnjavanje može biti stalni visoki trošak u cijeni koštanja mineralne sirovine. Poznato je svladavanje ugroženosti od prodora podzemnih voda u mostarskim rudnicima ugljena, predodvodnjavanje dubokim bunarima (bušotine velikog promjera) u krekanskom lignitskom bazenu, kombinovana odvodnjavanja bunarima i spuštajućim

filtrima u Velenju, zatim tehnička sanacija glineno – cementnim injektiranjem i kaverne u ugljenokopu „Raša“ na horizontu 145 m, gdje je voda prodirala oko 16 m3/min. Velike je teškoće izazivao tekući pjesak i bujajuće gline u ugljenokopima Hrvatskoga zagorja, gdje su rudarski radovi u tanjim slojevima ugljena dosezali samo do 120 m dubine.

4.12 Rudarsko – ekonomska politika Svaka zemlja nastoji što potpunije dokazati i racionalno se što duže koristiti svojim rudnim blagom. Izgradnja rudarskih pogona, ovisno o veličini i tehnologiji rada, traje od 2-6 godina, a većih rudarskih bazena i 10-12 godina. Projektovana proizvodna životna dob manjih pogona boksita kreće se od 3-5 godina, a većih rudnika ugljena od 20-40 godina. Velika investicijska ulaganja u rudnike odražavaju se i na ostale industrijske grane koje se koriste proizvedenim mineralnim sirovinama. Tako se državnom planskom politikom razvijala energetika na osnovi uglja, nafte, uranske rude i vodenih potencijala. Teška i laka industrija gradile su se na temelju raspoloživih ruda metala. Nemetalne mineralne sirovine osnova su cementne, građevinske i hemijske industrije. Problemi današnje rudarsko – ekonomske politike uglavnom su: -

-

-

-

osiguranje dostatnih količina svih potrebnih mineralnih sirovina, a posebno strateški važnih za dugoročni razvoj društveno – ekonomskih zajednica, nemir na svjetskom tržištu mineralnih sirovina zbog djelovanja multinacionalnih kompanija velike moći kapitala na prodajne cijene, dumping, eliminacija konkurencije nekih proizvođača, pritisak na tržište i dr., velika ponuda mineralnih sirovina, posebno iz zemalja u razvoju, dovodi do nestabilnosti tržišta, neprestana prisutnost političko – ekonomskog faktora na svjetskoj sceni, relativno jeftin prekomorski transport mineralnih sirovina, što omogućava da veća rudarska produktivnost na ostalim kontinentima konkurira neposredno na europskom tržištu (ugalj, željezna ruda, boksit).

5 OSNOVE PLANIRANJA, PROGNOZIRANJA I PROJEKTOVANJA U RUDARSTVU

5.1 Vrste rudarskih planova Organiziranje i definiranje proizvodnog procesa u sklopu optimalnih tehničkih i ekonomskih parametara cilj je planiranja razvoja i projektovanja eksploatacije mineralnih sirovina kao sastavnog dijela rudarske nauke. U rudarstvu, ako i u ostalim djelatnostima izrađuju se slijedeći planovi: -

prognozni (strategijski) plan, dugoročni (desetogodišnji) plan, srednjoročni (petogodišnji) plan, godišnji (tekući) plan.

Podacima perspektivnog planiranja šireg područja koristi se kao polaznom osnovom za izradu detaljnih planova i obrnuto; na temelju detaljnih planova koriguju se dugoročni i prognozni planovi. Koncepcije postavljene prognoznim, dugoročnim i srednjoročnim planovima razvoja rudarske proizvodnje detaljno se razrađuju u glavnom rudarskom projektu po svim tehnološkim fazama, dinamici i organizaciji eksploatacije. Prognozni i dugoročni planovi u rudarstvu najčešće se izrađuju pod zajedničkim nazivom dugoročni program, čija izrada je propisana i odredbama Zakona o rudarstvu. Dugoročnim programom utvrđuje se perspektivni razvoj eksploatacije na cjelokupnom području koje pripada jednoj rudarskoj organizaciji. Taj se program radi redovno prije rudarskih projekata, jer se u njemu definišu smjerovi razvoja i veličina proizvodnje te prosječna kvaliteta mineralne sirovine, redoslijed i dinamika otvaranja i eksploatacije pojedinih ležišta, odnosno jamskih i otkopnih polja, struktura odnosa podzemne i površinske eksploatacije kao i ostali važni parametri za dugoročni rad rudnika. Takvim kompleksnim razmatranjem cjelokupnog rudišta kao cjeline usmjerava se razvoj rudnika ravnomjerno glede kapaciteta proizvodnje, kakvoće mineralne sirovine, kao i tehnoloških uslova eksploatacije, što garantuje ostvarenje optimalnih efekata proizvodnje u dužem periodu. Zbog toga programom treba predvidjeti kompletnu izgradnju rudnika sa svim proizvodnim jamskim i površinskim pogonima, kao i građevinskim, elektro – energetskim, mašinskim i ostalim objektima vezanim za buduću eksploataciju. U dugoročnom programu, shodno njegovoj ulozi i namjeni, sva se rješenja daju na idejnoj razini, a njihovom razradom upozorava se i na određena dopunska istraživanja i radove koje je potrebno izvesti prije izrade rudarskog projekta. Godišnji plan radova čini najdetaljnije tekuće, operativno planiranje, te sadrži opis i dinamiku svih radova kojima će se ostvariti planirana godišnja proizvodnja uz prikaz mjera zaštite na radu i čovjekova okoliša te sanacijskih radova koje je potrebno izvesti da bi se uklonili poremećaji u prostoru nastali zbog eksploatacije.

5.2 Metode naučno – tehničke prognoze Naučno – tehnička prognoza razvoja rudarske eksploatacije zasniva se na saznanjima o prirodnim karakteristikama ležišta i uslovima uz koje će se obavljati buduća eksploatacija te o razvoju rudarske opreme i mehanizacije. Pri tome je prijeko potrebno raspolagati podacima o količini i kakvoći mineralne sirovine, tržišnim uslovima i dugoročnim potrebama za takvom mineralnom sirovinom, kao i saznanjima o postojećim tehničko – tehnološkim dostignućima i smjerovima tehničkog progresa iz područja eksploatacije i oplemenjivanja. Interval dubine i pouzdanosti prognoze ovise o složenosti objekata prognoziranja objektivnosti usvojenih kriterija, koji se temelje na inženjersko – ekonomskim i ekonomsko – matematičkim analizama, razvojnoj politici pripadajuće grane rudarstva i dr. Ovisnost efektivnosti projektnih rješenja (c) i pouzdanosti (δ) o dubini prognoziranja prikazana je grafički na slici 5.2..

Slika 5.2. Ovisnost efektivnosti projektnih rješenja i pouzdanost prognoze o dubini prognoziranja

Efektivnost projektnih rješenja raste po paraboli (krivulja 1) tako što je do 15 godina rast vrlo intenzivan, a u intervalu od 15-30 godina lagano se snižava, dok je kod dubine ocjene više od 30 godina rast minimalan. Krivulja pouzdanosti prognoze (2) u prvih 15 godina opada približno linearno do vrijednosti od 50%, nakon čega se do tačke minimuma (27 godina) taj trend opadanja nešto smanjuje, dok je u daljnjem toku prisutan rast s povećanim intenzitetom. Na osnovu navedene ovisnosti uticajnih faktora, uz promatranje još naučno – tehničkih i demografskih ciklusa, reprodukcije osnovnih sredstava, uključivanja prirodnih resursa u proizvodnju i sistem planiranja, preporučuju se ove dubine prognoziranja u rudarstvu:

-

sirovinska osnova 30 godina potrebe za mineralnim sirovinama i tehnologija eksploatacije 20 godina oprema, tehničko – ekonomski pokazatelji, smjerovi naučnih istraživanja 10-15 godina.

Model naučno – tehničke prognoze razvoja eksploatacije mineralnih sirovina prikazan je u tabeli 4.

Tabela 4.

Osnovu naučne ocjene razvoja rudarske eksploatacije u svakoj etapi iskazanoj na modelu, čine savremene inženjerske i matematičke metode, dopunjene naprednim idejama naučnika i bogatim iskustvima projektanata i inženjera u praksi. Metode prognoziranja mogu se razvrstati u ektrapolaciju i ekspertizu (tabela 5).

tri osnovne skupine: modeliranje,

Tabela 5.

Modeliranje je jedna od najuspješnijih metoda naučno – tehničkog prognoziranja. Posebno je razrađeno ekonomsko – matematičko modeliranje, kojim se obuhvaćaju svi osnovni uticajni faktori potrebni za dobivanje kvantitativnih odgovora o njihovoj međusobnoj ovisnosti, uticaju na neovisne faktore, što sve omogućava postizanje najveće pouzdanosti rješenja. Primjena metoda eksploatacije i interpolacije temelji se na pretpostavci nepromjenjivosti, odnosno stabilnosti tendencija razvoja i funkcioniranja promatrane pojave, a definiše se na osnovi statističkih analiza prikupljenih podataka. Pouzdanost metoda zavisi od izbora područja eksploatacije i širine funkcionalnih veza između činjeničnih i rezultirajućih obilježja, kao i o osnovanosti logičkih hipoteza koje otkrivaju fizičku suštinu procesa eksploatacije. Metoda ekspertnih ocjena sastoji se od prikupljanja i statističke obrade mišljenja stručnjaka o razmatranom (istraživanom) problemu.

5.3 Metode projektovanja rudnika Projektovanje rudnika složen je stvaralački proces u kojem se pronalaze rješenja različitih problema. Ta su rješenja najčešće multivarijantna, jer se na svakom ležištu može organizovati eksploatacija na više načina, primjenom različitih tehnoloških rješenja i proizvodnih parametara. To proizilazi iz činjenice da na izbor projektnih rješenja utiču brojni faktori vezani za prirodne karakteristike ležišta, tehnološke uslove eksploatacije, ekonomske kriterije i geografska obilježja, a često postoje i razna prirodna i tehnička ograničenja kao i posebni zahtjevi projektnog zadatka. Mnogi od tih faktora nisu komplementarni, pa se njihovi međusobni odnosi ne mogu tačno definisati. Stoga se pronalaženje optimalnih projektnih rješenja mora temeljiti na ukupnosti kvantitativne i kvalitativne ocjene međusobne ovisnosti svih bitnih uticajnih faktora. Pri projektovanju, zbog velikog broja uticajnih faktora, potreban je odabir rješenja primjenom određenih metoda, kojima se postupno sužava broj realnih varijanti. Pri tome je prijeko potrebno koristiti se najnovijim saznanjima iz teorijskih i eksperimentalnih istraživanja te primjeniti takve metode proračuna kojima će se već u početnoj fazi isključiti nepodobna rješenja i omogućiti da se projekat ne optereti brojnim suvišnim proračunima. Složena struktura i dinamička međuovisnost uticajnih faktora uslovljavaju primjenu velikog broja metoda projektovanja koje se međusobno dopunjavaju, a uopšteno se osnivaju na empirijskim i teorijskim osnovama kao i na hipotezama (tabela 6). Tabela 6.

5.3.1

Metode na empirijskim osnovama

Metodama na empirijskim osnovama, tj. metodama koje se koriste samo informacijama o projektovanom ležištu (empirijske), pripadaju tzv. klasične metode, kao što su: metode varijanti, analitičke metode, grafičke metode, grafo – analitičke metode te metode laboratorijskih i prirodnih eksperimenata. Metoda varijanti Metoda varijanti (tehničko – ekonomska analiza konkurentnih varijanti) jedna je od osnovnih metoda koja se primjenjuje pri projektovanju u rudarstvu. Suština primjene te metode temelji se na izboru najpovoljnijeg rješenja usporedbom tehničko – ekonomskih pokazatelja od više odabranih varijanti. Postupak obrade po metodi varijanti sastoji se od slijedećih aktivnosti: -

-

izbor i obrada varijanti, izbor ekonomskih kriterija za ocjenu i usporedbu varijanti, proračun varijanti zbog određivanja vrijednosti pokazatelja koji čine ekonomske kriterije, kvalitativna i kvantitativna ocjena varijanti te izbor najpovoljnije varijante na osnovi međusobne usporedbe.

Izbor varijante treba osnivati na razrađenim konkretnim uslovima, kako bi detaljni proračuni bili ograničeni samo na tehnički realno izvodiva rješenja. Veći broj varijanti

omogućuje veću tačnost izbora rješenja ali zahtjeva dugotrajni i teži rad, pa treba nastojati da se razmatra minimalan, ali dostatno potreban broj varijanti. Posebnu pažnju potrebno je obratiti tačnosti polaznih podataka i realnosti izbora ekonomskih kriterija, jer o njima u velikoj mjeri ovisi opseg poslova i tačnost rješenja zadatka. Svi se razmatrani podaci i kriteriji moraju svesti na jedan zajednički vremenski trenutak, jer se samo tako mogu međusobno uspoređivati izabrane varijante. Varijante se ocjenjuju i uspoređuju prema tabličnom prikazu apsolutnih varijanti proračunatih pokazatelja (ekonomskih kriterija) i prema njihovim relativnim vrijednostima – u postocima od najmanjeg pokazatelja. U praksi projektovanja varijante su kvalitativno iste vrijednosti ako razlika zbirnih proračuna među njima ne prelazi 10 %. Tada se prednost daje varijanti podobnijoj s organizacijskog, tehničkog i sigurnosnog stajališta. Prednosti metode varijanti iskazuju se kroz veliku tačnost proračuna, očitost vrijednosti rezultata proračuna i univerzalnosti primjene. Prikaz varijanti u tabličnoj formi ne ograničava se samo na izbor optimalne varijante, nego omogućava i njihovu međusobnu usporedbu kao i ocjenu kvalitativnih faktora koji nisu podobni za neposrednu kvatitativnu ekonomsku ocjenu. Takve prednosti omogućavaju široku primjenu ove metode pri projektovanju u rudarstvu, pa se koristi za: određivanje kapaciteta proizvodnje, izbor načina otvaranja ležišta, izbor opreme i mehanizacije, utvrđivanje granica površinskog kopa, određivanje parametara opreme u jami i dr. Nedostatak metode je prisutnost opsežnog rada, naročito pri uključenju u obradu većeg broja varijanti, ali se primjenom računara uveliko ublažuje uz veću tačnost proračuna i veće jamstvo izbora najpovoljnijeg rješenja. Analitičke metode Analitičke metode projektovanja osnivaju se na primjeni matematičke analize pri pronalaženju optimalnih parametara. Pri rješavanju se najprije tehničko – ekonomskim analizama utvrđuje funkcionalna ovisnost između tražene veličine x i vrijednosnog pokazatelja S, tj.: S=f (x) Funkcija je neprekidna i izražena u konkavnoj ili konveksnoj formi (slika 5.3.1.).

Slika 5.3.1. Grafički prikaz funkcije S = f (x) (a) – troškovi ili cijena koštanja, (b) – prihod ili rentabilnost

Optimalna vrijednost tražene veličine x odgovara ekstremnoj vrijednosti veličine S, što znači da se rješenje zadatka svodi na pronalaženje maksimuma ili minimuma funkcije. Za rješavanje tih funkcija potrebna je primjena diferencijalnog računa. Tražena veličina ekstrema dobije se izjednačenjem prve derivacije funkcije s ništicom, odnosno: dS 0 dx

Neprekidnost funkcije provjerava se njezinom drugom derivacijom. Ako je taj izraz različit od ništice, znači da je funkcija neprekidna, i to sa minimalnim ekstremom kod pozitivnog izraza i maksimalnim ekstremom kod negativnog. Grafički prikaz funkcije omogućava lako otkrivanje pogreške i kod polaznih podataka i kod konačnog rješenja zadatka. Praktična iskustva na primjeni analitičke metode pokazuje da je formiranje funkcionalnih ovisnosti i postavljanje matematičkih formula dosta težak proces, koji zahtjeva puno pažnje pri analizi uzajamnih veza između uticajnih parametara i proučavanja tehničkog i ekonomskog značenja dobivenih matematičkih ovisnosti. Uzrok tome su veoma različite prirodne karakteristike ležišta i tehnološki uslovi eksploatacije, čija složenost i raznovrsnost često onemogućava postavljanje tačnih matematičkih ovisnosti između traženih parametara. Nasuprot tome, uključivanje velikog broja faktora dovodi do formiranja glomaznih formula bez praktične primjene pri projektovanju. Zbog toga je kod primjene ove metode prijeko potrebno idealizirati pojedine uslove i pojednostaviti međusobne veze parametara te zanemarivati one nebitne faktore koji su izvan područja tačnosti proračuna. Uprkos dosta ograničenoj primjeni, analitička metoda ima značajne prednosti, kao što su: -

-

brzina proračuna i dobivanje konačnog rezultata, jednostavnost pripreme polaznih informacija, čiji je opseg najčešće puno manji u odnosu prema metodi varijanti, matematičko izražavanje međusobne ovisnosti uticajnih faktora dopušta lagano otkrivanje načina i stepena njihovog uticaja na proračun,

-

analitičke ovisnosti lako se podvrgavaju računarskim programima, rezultatima proračuna može se koristiti za potrebe ostalih numeričkih metoda i pridonijeti značajnom smanjenju broja varijanti.

Analitička metoda čini osnovu naučno – istraživačkih radova u rudarstvu, pa se pri projektovanju jama koristi za određivanje dimenzija jamskog polja, veličine otkopnog polja, dužine otkopa, kapaciteta jame i dr., a pri projektovanju površinskih kopova za određivanje racionalne zapremine bagerske kašike, granične dubine površinskog kopa, koeficijenta otkrivke, visine etaža, širine radnih površina i dr. Grafička metoda Grafičkom metodom rješavaju se određeni zadaci pri projektovanju primjenom grafičkih konstrukcija. Osnovna prednost te metode nalazi se u jednostavnosti primjene i očitosti rješenja. Najčešće se primjenjuje za dobivanje prvih približnih rješenja, koja se kasnije dopunjavaju drugim metodama. Pri projektovanju jama grafičkom metodom se koristi za određivanje optimalne lokacije prostorije otvaranja, pri izboru sistema razrade ležišta, utvrđivanja dimenzija otkopnog polja i dr., a pri projektovanju površinskih kopova tom se metodom koristi u geometrijskoj analizi uslova eksploatacije, za određivanje granične dubine, opsega otkrivke i mineralne sirovine, sistema eksploatacije i dr. Grafo – analitičke metode Grafo – analitičke metode udružuju prednosti analitičkih i grafičkih metoda. Karakteriše ih jednostavnost i očiglednost rješenja, koja se dobivaju grafičkim konstrukcijama te postavljanje zakonitosti i uzajamnih veza uticajnih faktora primjenom matematičke analize. Primjena grafo – analitičke metode veoma je raširena pri geometrijskoj analizi površinskog kopa, pri istraživanju režima rudarskih radova, određivanju brzine pripreme novih horizonata, određivanju lokacije prostorija otvaranja jame i dr. Budući da ta metoda zahtijeva puno rada, njezina je primjena u novije doba uveliko olakšana upotrebom računarskih metoda i za numeričke proračune i za izvođenje složenih grafičkih konstrukcija. Time se uveliko proširilo područje primjene grafo – analitičke metode pri projektovanju u raznim područjima rudarske struke. Metode laboratorijskih i prirodnih eksperimenata Laboratorijski i prirodni eksperimenti pri projektovanju upotrebljavaju se radi dobivanja tačnijih podataka i informacija koje nedostaju. U novije doba za projektovanje u rudarstvu češće se upotrebljavaju metode modeliranja. Klasifikacija tih metoda prikazana je u tabeli 7. Tabela 7.

Modeli se dijele prema stepenu sličnosti realnoj pojavi na: potpune, nepotpune i približne. Kod potpunog modela proučavane procese karakteriše sličnost promjena prema vremenu i prostoru, dok kod nepotpunih modela postoji sličnost samo prema vremenu ili u prostoru. Približni modeli isključuju ili samo približno modeliraju određene faktore koji nisu bitni ta tok procesa. Prema postupku izbora faktora koji utiču na istraživački proces, modeliranje može biti determinirano, stohastičko i statističko. Kod determiniranog modeliranja faktori su poznati, za razliku od stohastičkog modeliranja gdje neki od faktora sadrže i nedefinisane elemente, dok se kod statističkog modeliranja njihov izbor zasniva na statističkim kriterijima. U rudarstvu se uglavnom primjenjuje prirodno, fizičko i matematičko modeliranje. Kod prirodnog modeliranja istražuje se u prirodnoj sredini, za razliku od fizičkog modeliranja gdje se upotrebljavaju ekvivalentni materijali uz brže odvijanje istraživanog procesa. Matematički se modeli upotrebljavaju za istraživanje složenih proizvodnih procesa primjenom računara uz prethodno utvrđivanje vrijednosti bitnih parametara za rješavanje određenog problema.

5.3.2

Metode na teorijskim osnovama

Metode na teorijskim osnovama se koriste informacijama iz naučnog područja rudarske struke i ostalih tehničkih područja, a temelje se na zacrtanim smjerovima razvoja nauke, tehnike i tehnologije. U tu skupinu mogu se ubrojati ove metode: prognoza razvoja tehnike i tehnologije, progresivno iskustvo, statističke, interpolacija i ekstropolacija, metode operacijskih istraživanja i dr. Prognoza razvoja tehnike i tehnologije

Prognoza razvoja tehnike i tehnologije jedna je od značajnijih metoda iz te skupine i čini osnovu dugoročnog i operativnog planiranja rudarske operacije. Metoda progresivnog iskustva Metoda progresivnog iskustva zasniva se na korištenju logičnim postupcima: analize, sinteze, usporedbe i apstrahiranja. Na taj se način omogućava u cjelosti utvrđivanje procesa te otkrivanje međusobnih ovisnosti određenih faktora, što je posebno važno u postupku utvrđivanja optimalnih, tehničkih i ekonomskih parametara eksploatacije. Statističke metode Statističke metode primjenjuju se za proučavanje pojava koje se ponavljaju te se pri projektovanju upotrebljavaju za obradu praktičnih podataka i rezultata istraživačkih radova. Odgovarajućom obradom prikupljenih podataka mogu se utvrditi kvantitativne ovisnosti između tražene vrijednosti parametara i faktora koji na njega utiču. Tako se, na primjer, može izračunati racionalnost primjene pojedinih transportnih i izvoznih sistema u jami, zatim cjena koštanja mineralne sirovine u funkciji kapaciteta rudnika, granični koeficijent otkrivke, ovisnost mase bagera o njegovom kapacitetu i dr. Budući da statistički podaci održavaju pokazatelje prošlog vremena, pri progresivnom planiranju i projektovanju u rudarstvu, gdje se traže nova i racionalnija rješenja, njihova je primjena često ograničena. Metode operacijskih istraživanja Nastajanje i primjena metoda operacijskih istraživanja tijesno su vezani za razvoj tehnike, tehnologije i rudarske nauke uosšte. Suština primjene tih metoda čini naučna priprema neke odluke u smislu zauzimanja stava o nekom pitanju, odnosno regulisanju neke akcije. Zbog toga se operacijska istraživanja ponekad nazivaju i metodama odlučivanja ili naukom rukovođenja. Osnovna primjena metoda operacijskih istraživanja zasniva se na novim aktivnostima: prikupljanju podataka o procesu koji se razmatra, utvrđivanju relevantnih faktora i njihovih međusobnih odnosa u procesu, određivanju kriterija usporedbe i veza između faktora, određivanje algoritma za pronalaženje optimalnog rješenja i provjera valjanosti dobivenih rješenja. Ovisno o značenju i širini analiziranih sistema, izdvajaju se makro i mikro zadaci operacijskih istraživanja. Makrozadaci obuhvaćaju probleme šire granske djelatnosti kao i prognoziranje perspektivnog razvoja eksploatacije, dok se u sklopu mikrozadataka rješavaju konkretni tehnološki, organizacijski i proizvodni problemi rudnika. Rješavanje zadataka metodom operacijskih istraživanja redovno se svodi na optimalizaciju određenog kriterija uz ispunjavanje zadatih uslova svih ostalih parametara

ili na prognoziranje promjena matematičkim proračunima. Pritom se koristi metodama matematičkog programiranja: linearno, nelinearno, dinamičko, stohastičko i diskretno. Izbor metode matematičkog programiranja određuje se za svaki konkretni zadatak na osnovi strukture traženog kriterija i ograničenja unutar matematičkog modela. Zadaci operacijskih istraživanja mogu se podijeliti na osnovne razrede: raspodjela, upravljanje rezervama, masovno posluživanje, regulacija, kombinirani i drugi. Zadaci su raspodjele pronalaženje takvog rasporeda resursa (ljudi, materijala, opreme, novca) pri kojem se operacija izvodi najuspješnije. Pri projektovanju u rudarstvu može se koristiti za izbor opreme i mehanizacije, utvrđivanje redoslijeda eksploatacije pojedinih ležišta ili revira u bazenu, definisanje dinamike razvoja površinskih ili podzemnih radova i sl. Zadaci upravljanja rezervama razumjeraju neiskorištene resurse, zbog čega nastaju određeni faktori koji se s povećanjem rezervi povećavaju ili smanjuju. Za rješavanje tih zadataka razrađena je teorija naučnog upravljanja rezervama, a perspektivne su i metode statističkog modeliranja u kombinaciji sa dinamičkim programiranjem. U rudarstvu se njima može koristiti pri izboru režima otkrivke za uslove maksimalnog iskorištenja opreme i minimalnih troškova za jednu tonu mineralne sirovine, zatim za određivanje normativa otvorenih i pripremljenih rezervi mineralne sirovine, za određivanje rezervi mašina u tehnološkoj liniji i dr. Zadaci masovnog posuživanja temelje se na pronalaženju funkcionalnih ovisnosti parametara vezanih za kvalitetu sistema posluživanja i njihovom svođenju u optimalne vrijednosti, s ciljem povećanja iskorištenja, rentabilnosti i efikasnosti sistema. Primjenom teorije masovnog posluživanja mogu se riješiti brojni zadaci u rudarskoj proizvodnji vezani za optimalizaciju proizvodnog procesa i organizaciju rukovođenja, na primjer: organizacija proizvodnih procesa, utvrđivanje stepena pouzdanosti tehnoloških i transportnih sistema, određivanje propusne moći glavnih saobraćajnica, organizacija plansko – preventivnog remonta opreme i mehanizacije i dr. Zadaci regulacije bave se određivanjem redoslijeda izvođenja radova radi postizanja optimalnog kriterija uspješnosti. U rudarstvu se mogu odnositi na radove otvaranja i izgradnje rudnika, radove pripreme i posizanje planiranog kapaciteta proizvodnje, remonta i zamjene mehanizacije i dr. Zadatak se svodi na pronalaženje takvog redoslijeda i dinamike izvođenja navedenih radova kod kojih su troškovi i vremena izvođenja cijelog kompleksa minimalni. Ti se zadaci rješavaju primjenom raznih varijanti metoda mrežnog planiranja. Osim navedenih zdataka, mogu se navesti i zadaci ispitivanja, zadaci igara, kombinirani zadaci i ostali koji se sve više primjenjuju pri projektovanju, planiranju i rukovođenju u rudarstvu.

5.3.3

Metode na hipotezama (intuitivne)

Skupini intuitivnih metoda projektovanja u rudarstvu pripadaju logična inženjerska rješenja, rješenja prema analogiji i sručne ocjene. Logična inženjerska rješenja čine početak inženjerskog programiranja u projektovanju. Pouzdanost tih rješenja zavisi od kvalitete informacija, erudiciji i iskustvu projektanta te od složenosti postavljenog zadatka. Metoda rješenja po analogiji temelji se na zaključcima izvedenim na osnovu sličnosti s ostalim projektovanim ili aktivnim rudarskim jamama ili površinskim kopovima. Imajući na umu činjenicu da skoro svako ležište karakterišu posebne specifičnosti te da nema apsolutne sličnosti, razumljivo je da i kod ove metode važnu ulogu ima intuitivnost i erudicija projektanta. Metodom stručnih ocjena izvode se rješenja na osnovu mišljenja stručnjaka prema posebnoj statističkoj obradi prikupljenih podataka.

6 PROCES NASTAJANJA RUDNIKA

6.1 Neophodna istraživanja Prije nego što se pristupi ne samo izgradnji već i projektovanju jednog novog preduzeća (u našem slučaju rudnika), treba provesti niz istraživanja koja treba da pokažu da li uopšte postoje uslovi za njegovo poslovanje. To se ne odnosi isključivo na potpuno nov rudnik, već i na rekonstrukciju postojećeg. Za ovo je neophodno izvršiti veći obim istraživanja. 6.1.1

Istraživanja mineralne sirovine

Istraživanja sirovinske baze treba da pokažu s kojom se količinom sirovina može računati na eksploatacionom području, kojeg su kvaliteta te sirovine, rasprostranjenost i ostale relevantne parametre rudnog ležišta. Ta se istraživanja preduzimaju u više etapa koje se mogu sprovoditi i u većim vremenskim razmacima, i uglavnom se odnose na: a) b) c) d) e)

Satelitska snimanja; Geološka istraživanja; Geofizička istraživanja; Istraživanja bušenja; Rudarski istražni radovi.

Projektovanje novog rudarskog pogona neće se započeti dok se u najmanju ruku istražnim bušenjima ne dokažu rezerve koje opravdavaju otvaranje novog pogona. Međutim, da bi se pristupilo istražnim bušenjima, potrebna su i neka prethodna istraživanja navedena pod a), b) i c). a) Naravno da naše institucije nisu u mogućnosti da same spreovedu satelitska snimanja, već koriste rezultate koji su dobijeni aktivnošću inostranih institucija. Podaci vezani za ta istraživanja otkupljuju se i tako predstavljaju za naše korisnike trošak koji se svrstava u usluge drugih. b) Što se tiče geoloških istraživanja, ona se mogu provoditi u okviru rudnika, ali isto tako ta istraživanja obavljaju i za to specijalizovane ustanove, kao što su npr. geološki zavodi ili neka preduzeća kojima je to osnovna djelatnost. Ako ta istraživanja provode spacijalizovane institucije, onda će za naručioca takvog posla to biti takođe troškovi iz kategorije usluga drugih. Međutim, u slučaju da preduzeće to istražuje za sebe, onda će se troškovi tih istraživanja sastojati dijelom od materijalnih troškova (pogonskog goriva vozila, alata, putnih troškova i sl.), amortizacije osnovnih sredstava koja se koriste u procesu istraživanja i još nekih manje značajnih troškova. c) Geofizička istraživanja u većini slučajeva obavlja za to specijalizovana preduzeća, pa su u tom slučaju i ovi troškovi za naručioca radova troškovi iz kategorije usluga drugih. U slučajevima pak da takva istraživanja provode rudnici u sopstvenoj režiji, onda će u strukturi tih troškova veći dio predstavljati materijalni troškovi i amortizacija, a nešto manji dio lični dohoci. d) Veća rudarska preduzeća često u sopstvenoj režiji imaju svoje vlastite bušaće garniture, pa tako mogu i same obaviti potrebna istraživanja bušenja. Ipak, te radne organizacije vrlo često angažuju specijalizovana preduzeća da za njih provedu određena istražna bušenja, a to naravno čine i sve radne organizacije koje nemaju vlastite bušaće garniture. Ova faza istraživanja ima za cilj da se ležišta mineralnih sirovina istraže u toj mjeri kako bi se moglo pristupiti projektovanju rudnika ili pak da se usmjeri na doistrazivanje rudarskih radova radi otklanjanja nejasnoća i egzaktnijih saznanja. e) Rudarske istražne radove u većini slučajeva provode rudarska preduzeća u vlastitoj režiji jer raspolažu potrebnom opremom i kadrovima. Ovim radovima ležište se najpomodanijem istražuje, ali treba imati u vidu da je to i najskuplji vid istraživanja. Često se ovi radovi izvode i kao dodatna istraživanja dubinskom bušenju. Takođe treba napomenuti da posljednja dva vida istraživanja daju takve rezultate na osnovu kojih je moguće ući u proces projektovanja. Troškovi svih tih istraživanja mogu biti veoma visoki pa se samo po sebi postavlja pitanje njihovog finansiranja. U slučajevima kada se radi o namjeri otvaranja potpuno novog rudnika obično se ti istražni radovi finansiraju iz društvenih sredstava. Drugačija je situacija kada se radi o otvaranju novog rudarskog pogona u već postojećem rudniku.

6.1.2

Istraživanje tržišta

Ako za predviđenom proizvodnjom ne postoji potreba pa se ne može prodati, nema nikakvog smisla organizovati takvu proizvodnju. Stoga je potrebno utvrditi da li će se u bližoj i daljoj budućnosti moći prodati dobijene mineralne sirovine utvrđenog kvaliteta.

Istraživanje tržišta neće odgovoriti samo na pitanje o mogućnosti plasmana, već takođe i na još nekoliko značajnih pitanja: a) b) c) d)

6.1.3

Dinamika mogućeg budućeg plasmana po godinama; Prodajne cijene koje se mogu postići za proizvod određenog kvaliteta; Regionalni raspored potencijalnih kupaca; Traženi asortiman proizvoda.

Istraživanje tehnologije

Pošto je zahvaljujući prethodno provedenim istraživanjima sirovinske baze i tržišta poznato o kojoj će se razini proizvodnje raditi, koji će se asprtimani proizvoda ponuditi tržištu i pod kojim će se rudarsko – geološkim uslovima proizvoda obavljati, potrebno je ispitati tehničko – tehnološke mogućnosti proizvodnje u datim uslovima, kao i izbor tehnologije koja će biti najprikladnija u ovom slučaju. Ova istraživanja, prije svega daće odgovor na pitanje da li će se proizvodnja ostvariti jamskim i površinskim kopom, ili možda kombinovano. Istraživanja tehnologije pedstavlja kompleksan zadatak stručnjaka raznih struka i kvalifikacija i uglavnom se u ovom istraživanju rudnik sagleda kao cjelina sastavljena od niza podsistema koji treba da funkcionišu u fazi eksploatacije. Postupak istraživanja daće se u narednim poglavljima.

6.1.4

Druga istraživanja

Prethodne tri vrste istraživanja su obavezna, ali ima još nekoliko istraživanja koja se mogu po potrebi uključiti, a da li će se sprovesti zavisi od konkretnog slučaja. To su uglavnom sljedeća istraživanja: a) Istraživanju lokacije; b) Istraživanju izbora nabavke materijalom i energijom; c) Istraživanju mogućnosti osiguranja potrebnih kadrova, i sl.

6.2 Organizacija projektovanja 6.2.1

Dokumentacija kao podloga za projektovanje

Kod pristupa projektovanju rudnika, odnosno izradi tehničke dokumentacije investicione izgradnje, počev od idejnih rješenja predinvesticione studije, investicionog programa i odgovarajućih vrsta rudarskih projekata (glavni, dopunski, uprošćeni), bilo da se radi o projektovanju izgradnje novog rudnika ili rekonstrukciji aktivnog, potrebno je raspolagati

odgovarajućom dokumentacijom, odnosno polaznim materijalima i podacima kao podlogom za projektovanje, saglasno postojećim uredbama i propisima. Navedeni materijal i podatke investitor dostavlja na korišćenje projektnoj organizaciji kao obavezu obuhvaćenu projektnim zadatkom. a) Projektni zadatak

Za izradu odgovarajućih rudarskih projekata sastavlja se projektni zadatak od strane investitora, i služi za osnovni dokumenat koga investitor podnosi projektnoj organizaciji kao sastavni dio ugovora za obradu projekta. Preporučljivo je, da projektni zadatak sastavlja investitor zajedno sa projektom (projektnom organizacijom) u cilju jasnijeg i preciznijeg utvrđivanja zadataka koje će najcjelishodnijim rješenjima projektanta, sa korišćenjem savremenih dostignuća nauke i tehnike, obezbijediti najracionalnije iskorišćenje društvenoh rada, predmeta rada (u konkretnom slučaju ležišta mineralnih sirovina), sredstva za rad i potrošnog materijala, uz potpunu bezbijednost i sigurnost objekta i zaposlenog osoblja, kako pri izgradnji, tako i u eksploataciji projektovanog objekta. Sastavljanje projektnog zadatka se usaglašava predviđenom metodologijom obrade za odgovarajuću vrstu rudarskog projekta, shodno postojećim propisima, te se projektnim zadatkom uglavnom utvrđuje globalni sadržaj projekta u smislu davanja odgovarajućih rješenja i zahtijeva u pogledu načina izrade projekta. b) Podloga i podaci

Od posebnog je značaja utvrđivanje projektnim zadatkom podloge za projektovanje koja se stavlja na raspolaganje projektantu, a koja u širem smislu obuhvata neophodne opšte, tehničke, ekonomske i ostale podatke. A. Opšti podaci -

Predmet zadatka i vrsta projekta; Naziv basena, rudnika ili objekta i mjesto gradnje; Adresa investitora i ime lica koje će održavati vezu sa projektnom organizacijom; Karakter projekta (nov objekat, rekonstrukcija).

B. Tehnička podloga -

-

Topografska osnova (vojne topografske karte, katastarski planovi); Elaborat geoloških istraživanja sa prilozima (pregledne i detaljne geološke karte, rezultati geoloških i rudarskih istraživanja, geološki profili, strukturni planovi ležišta, karte kvaliteta i geoloških rezervi korisnog minerala, geološki opis o stratigrafiji i tektonici i dr.); Vrste rudarskih nacrta kao podloge za projektovanje. Rezultati hidrometeoroloških i hidrogeoloških istraživanja koj sadrže sljedeće podatke: a. temperaturi (granične i prosječne vrijednosti);

b. c. d. e. -

-

-

-

o vjetrovima (pravac, čestina, jačina); o vodenim talozima (kiša, snijeg); o stanju i porijeklu podzemnih voda; o nadzemnim tokovima (vodostaj, količine).

Geomehanička podloga sa terenskim i laboratorijskim ispitivanjima o fizičko – mehaničkim osobinama korisne supstance i oklnih stijena; Energetska osnova, szanje veze sa postojećim izvorima električne energije preko dalekovoda i trafostanica sa oznakom napona i snage; Transportni uslovi, udaljenost objekta od centra za snabdijevanje i prodaju. Način transporta (željeznički, drumski, riječni, žičare i dr.), propusna moć transporta i sl.; Proizvodnja (namjena), asortiman, kvalitet, tehnički normativi; Podaci o glavnim potrošačima.

C. Ekonomski podaci -

-

-

Podaci o raznoj snazi i moćnosti snabdjevanja radnom snagom iz lokalnih izvora, lični dohoci; Mogućnost snabdijevanja repromaterijalom iz lokalnih i drugih izvora, cijene materijala i pogonske energije; Normativi utroška materijala, postignuti učinci u rudarskim preduzećima sa sličnim uslovima eksploatacije, cijene izrade jamskih prostorija idr.

D. Posebni podaci

Ovi podaci odnose se prije svega na željene i sugestije investitora kod izbora eksploatacionog polja, mikrolokacije prostorija otvaranja ležišta i drugih pogonskih objekata, tehnike rada i stepena mehanizacije, lokacije društvenog standarda i dr. Podaci o eventualnim posebnim zahtjevima potrošača koji će biti u poslovnom odnosu sa rudnikom. Podaci koji se odnose na saglasnost, dokaze, potvrde i mišljenja nadležnih organa društvene zajednice. Topografska osnova U prikazu tehničke podloge potrebne za izradu rudarskih projekata obuhvaćena je i topografska osnova. Sve karte i planovi koji su u javnoj upotrebi, mogu se koristiti za potrebe projektovanja rudnika, najčešće su to: -

Vojne topografske karte; Katastarski planovi.

Vojne topografske karte se u rudarskom projektovanju koriste uglavnom za prikazivanje šire lokacije rudničkog objekta, odnosno njegove veze sa postojećim komunikacijama, a isto tako i za izradu geološki karata unošenjem lokacija izvršenih istražnih radova i granica ležišta mineralnih sirovina, kao i prikaz litološkog sastava ležišta i okolnih

stijenskih masa istraživanog područja. Radi što potpunijeg sagledavanja prostornog položaja i količine rezervi u ležištu rade se geološki strkturni profili. Vojne topografske karte izrađene su u poliedarskoj projekciji z cijelu teritoriju SFRJ, podjeljenu meridijanima i paralelama na trapeze. Teren je snimljen grafičkom polarnom metodom (geodetski sto) u razmjeri 1 : 25.000, a kao osnova je triangulaciona mreža trećeg reda. Na osnovu ovih topografskig sekcija (planšeta) izrađene su specijalne vojne topografske karte razmjere 1 : 50.000 i 1 : 200.000. Karte su izrađene sa četiri boje, gdje su objekti i komunikacije prikazane crnom, šume zelenom, vode (pootoci, rijeke, jezera) plavom, izohipse terena braon (sepija), a putevi crvenom bojom. Karte su snabdjevene Gaus – Krigerovim koordinatama i svaka karta nosi oznaku većeg mjesta sa te teritorije. Katastarski planovi prikazuju sliku terena u horizontalnoj predstavi sa snimljenim zemljišnim parcelama posjednika, a izrađeni su za cijelo područje naše države. Za rudarska projektovanja katastarski planovi imaju nedostatak jer nemaju vertikalnu predstavu terena. Radi dobijanja situacionih planova za projektovanje, katastarski planovi se naknadnim snimanjem terena dopunjuju vertikalnom predstavom, tj. izohipsama terena, naravno sa isključenjem granica individualnih parcela koje nisu potrebne kod projektovanja, mada se i one uzimaju u obzir, npr. kod eksploatacije terena u cilju investicione izgradnje potrebnih objekata, zatim plaćanja odštete, otkupa zemljišta nad produktivnim terenom, itd. Elaborati geoloških istraživanja Ovi su elaborati uvijek prisutni prije donošenja odluke o bilo kakvom projektovanju u rudarstvu, jer predstavljaju osnovu za analizu rezultata izvršenih istraživanja. Kod geoloških istraživanja ležišta mineralnih sirovina mogu se izdvojiti pet faza, međusobno povezanih, alo kod nekih ležišta broj faza može biti manji. Faze istraživanja su sljedeće: -

-

-

-

Prospekcija – niz radnji sa ciljem da se pronađe ležište i izvrši prospektivna ocjena rudne pojave na osnovu procjene zasnovane na opštim geološkim shvatanjima i na rezultatima manjih istražnih radova (raskrivke, bunari – plitka okna, nesistematsko oprobavanje); Prospekcjsko – istražini radovi se izvode neposredno po otkrivanju izdanka rudnog tijela, sa raskrivanjem većeg obima sa geološkim kartiranjem i geofizičkim ispitivanjem; Prethodno istraživanje – poslije radova pod (2) sa ciljem procjene razmjere (veličine rudnog ležišta, rezerve mineralnih sirovina) ležišta i približni kvalitet sirovine, tehnološke osobine i rudarsko – tehnički uslovi vezani za eksploataciju ležišta; Detaljna istraživanja – radi preciznijeg određivanja oblika rudnih tijela, promjene kvaliteta, razjašnjenja tektonike i rudarsko – tehničkih uslova na psnovu čega se vrši projektovanje investicione izgradnje;

-

Eksploataciona istraživanja – da se odrede detalji strukture rudnog tijela i ležišta, raspodjeljenost u prostoru pojedinih vrsta prema kvalitetu rude.

Pri izvođenju rudarskih istražinih radova najpouzdanije se utvrdi oblik, količina i kvalitet ležišta, na osnovu čega se donosi odluka o veličini godišnjeg kapaciteta proizvodnje i vijeka eksploatacije ležišta. U zavisnosti od ležišta, tj. njegovog oblika, veličine, regularnosti zelijeganja – primjenjuje se i odgovarajući način istraživanja, kao npr. u brdovitim terenima sa potkopima, u ravničarskim sa oknima, niskopima, bušotinama. Lokacije rudarskih istražnih radova, pored geološke koncepcije usmjerene isključivo na istraživanje ležišta, određuju se sa uzimanjem u obzir da se ovi radovi koriste i pri otvaranju rudnika, odnosno kasnijoj eksploataciji (za prolaz, ventilaciju, odvodnjavanje i dr.).

6.3 Rudarska razmatranja 6.3.1

Uvodno

Neobnovljivost rezervi mineralnih sirovina te složenost i posebnosti rudarske djelatnosti, kao i neprestano nove okolnosti na tržištu, zahtjevaju dobru organizaciju i racionalno vođenje rudarskih pogona u skladu sa privrednim i ekonomskim načelima. Rudarsko gospodarstvo obuhvaća široko područje rudarske djelatnosti, razmatrajući tehničku opravdanost, te ekonomičnost i racionalnost svih bitnih rudarskih aktivnosti, kao što su: rudarski istražni radovi, rudarski projekti i optimalnost projektnih rješenja, otvaranje i rad proizvodnih pogona, tržišni uslovi i dr. Domaće i svjetsko tržište mineralnih sirovina mijenja se, postaje sve veće i bogatije, ali i jeftinije, pa je nepovoljno za egzistenciju slabih rudarskih pogona. Nesigurnost u rudarstvu relativno je velika, kao zbog naravi posla, tako i zbog velikih ekonomskih uticaja na cjelokupan rad rudnika. Uloženi kapital u rudarsku djelatnost puno je dugoročniji nego u ostalim privrednim granama. Znatni su iznosi ulaganja u istražne radove, gdje se ne garantuje željeni uspjeh. Relativno je velik udio živoga rada. Rad je teži i opasniji, a ljudski je faktor neprestano nazočan, ponekad i fatalan. Rudnik je živi organizam i zahtjeva stalno praćenje i održavanje na projektnoj razini. Može donositi veliku dobit, ali i razočarenja zbog lošeg poslovanja, koje može nastati zbog prirodnih, tehnoloških, organizacijskih i tržišnih promjena. Zato je prijeko potrebno rad rudnika usklađivati s bitnim tehničkim i ekonomskim faktorima te trajno provoditi odgovarajuće promjene i unaprjeđenja.

6.3.2

Načela organizacije rudarskog preduzeća

Rudarsko preduzeće se organizira tako da može normalno i u cjelosti obavljati svoju djelatnost, odnosno da omogući produktivan, rentabilan i siguran rad rudnika. Rad rudnika u sklopu izvođenja projektnih tehnoloških procesa i planiranih proizvodnih zadataka organizuju i vode tehnički sektor te službe evidencije, računovodstva, statistike, komercijale i druge, ovisno o uslovima rada. Tehnički sektor nadzire projektovanu izgradnju i investicijski razvoj rudnika, organizuje rudarsku proizvodnju proizvodnih pogona, kao i rad drugih struka u sklopu rudarske djelatnosti: mašinske, elektro, geološke, građevinske, geodetske i dr. Komercijalna služba se brine o plasmanu rudarske proizvodnje te o nabavi potrebne opreme i pogonskog materijala. Poslovi proizvodnog jamskog pogona dijele se na organizacijske skupine: istražni radovi, gruba i uža priprema u jami, otkopavanje, jamski transport i pomoćni jamski radovi (uzdržavanje pogona, provjetravanje, odvodnjavanje, pogonsko skladište, tehnički i sigurnosni nadzor, izvođenje radova i dr.). vanjski poslovi jamskog pogona su: površinski transport, separacija, otprema proizvoda, skladišta pogonskog materijala, uzdržavanje i priprema podgrade, radionice, trafostanica, skladište eksploziva, spremište goriva, uprava i dr. Rudarsko preduzeće može se sastojati od jednog ili više manjih ili većih proizvodnih pogona s potrebnim brojem radnika, ovisno o kapacitetu proizvodnje, tehničkoj opremljenosti i organizaciji izvođenja radova. U područjima s velikim ležištima mineralne sirovine i organizovanom masovnom proizvodnjom praktično se razvijaju velika preduzeća s više proizvodnih pogona i složenom organizacijskom strukturom. Tehnička zaštita u velikim rudarskim preduzećima i rudarskim pogonima organizovana je sveobuhvatno i djeluje izvan proizvodnog procesa. U tabeli 8 prikazana je šema većeg rudarskog preduzeća. U sklopu svakog sektora navedenog u tabeli potrebna je naznačnost studijsko – razvojne aktivnosti radi unaprijeđenja cjelokupne djelatnosti rudarskog preduzeća.

6.3.3

Projektovanje kapaciteta proizvodnje rudnika

Mineralne sirovine proizvode se u velikim količinama. Uspješnost rudnika očituje se u visini proizvodnje i produktivnosti rada u određenim prirodnim i tehnološkim uslovima eksploatacije rudnog ležišta, odnosno ograničenog područja u ležištu. Velika rudna ležišta s velikim dimenzijama prostiranja dijele se na više eksplotacionih polja, racionalnih veličina, u kojima se posebno razvijaju rudniici optimalnih kapaciteta proizvodnje za određeno tehnološko razdoblje. Proizvodnja velikih ugljenih bazena kreće se od 30 do više od 200 milijuna tona godišnje. Tako je u Kuznjeckom ugljenom bazenu, koji je imao oko 70 jama i 20 površinskih kopova, proizvodnja dosezala više od 150 milijuna tona godišnje. Na površinskim kopovima proizvodilo se oko 30 % od ukupne proizvodnje, odnosno na svakom površinskom kopu prosječno 2-3 milijuna tona godišnje, a u pojedinim jamama 1-1,5 milijuna tona godišnje. Poznati su veliki ugljeni bazeni lignita kraj Kölna i Leipziga te kamenog uglja u Ruhru. Nadalje, dosežu se veliki kapaciteti proizvodnje rudnika u Poljskoj, Australiji, Kini, kao i u brojnim drugim zemljama. Razvoj optimalnih proizvodnih kapaciteta u velikim rudarskim bazenima zahtjeva široko studijsko razmatranje i razradu te duboko ulazi u privrednu strukturu pojedine zemlje. Osnovna vodilja pri projektovanju je usklađenje u cjelinu cjelokupnog rada rudnika sa glavnim i pomoćnim tehnološkim procesima i postizanje najboljih privrednih pokazatelja tokom planirane životne dobi rudnika, odnosno rudarskog bazena. Koncentracija proizvodnje na manjem broju visoko mehanizovanih i dobro organiziranih otkopnih radilišta daje najpovoljnije rezultate. U rudarskoj praksi utvrđivanje optimalnih kapaciteta rudnika razvijali su se različiti pristupi i metode, zavisno od specifičnosti ležišta i rudarskih bazena, stepena razvoja tehnologije, potrebe tržišta i sigurnosnih uslova eksploatacije. Osnovni pristup najčešće se utvrđuje u određenim okvirima rudarstva i ekonomike, ovisno o privrednoj strukturi i posebnosti svake zemlje. Na slici 6.3.3.1. prikazan je uticaj troškova proizvodnje na kapacitet rudnika. Uopšteno se drži da povišena proizvodnja do određene granice za 10 % smanjuje troškove proizvodnje za tonu u velikim rudnicima za do 1-1,5 %, a u malim rudnicima 2,5-3%. Brojni su se autori bavili projektovanjem optimalne visine proizvodnje, primjenjujući nekoliko metoda, pod veim ili manjim uticajem prakse u pojedinim rudarskim bazenima, kao što su: statistička metoda, metoda varijanti, normativna metoda, analitičke metode i dr.

Slika 6.3.3.1. - Uticaj troškova proizvodnje na kapacitet rudnika (1 i 2 – promjenjivi troškovi, 3 – zbirni troškovi, 4 – stalni troškovi, 5 – ukupna cijena koštanja za tonu proizvodnje, A – područje optimuma)

Statistička metoda (Boki) osniva se na primjeni formule

D  Q   nk   k r  k n   Gdje je: D – dobit za razdoblje cjelokupne proizvodnje rudnika, Q – proizvedene količine uglja (t), nk – prodajna cjena jedne tone uglja, kr – troškovi proizvodnje jedne tone uglja, kn – troškovi uglja za jednu tonu. Ta je metoda bila primjenjivana za određeni bazen, gdje se moglo koristiti potrebnim statističkim podacima, ali se može primjeniti i uz uslove kada nedostaju svi potrebni podaci i normativi, jer se mogu približno odrediti analizom, odnosno vremenskim snimanjima radnih procesa. Pri primjeni metode varijanti mogu se uključiti brojni geološki, rudarski i ekonomski faktori. Po toj je metodi izrađivana opsežna studija za Donecki bazen i služila je kao pragmatična osnova za projektovanje. Utvrđena je funkcionalna ovisnost između veličine

proizvodnje i pojedinih skupina troškova za 23 varijante. Varijante su razrađene za 10 grupisanih kapitalnih i eksploatacijskih troškova, koji se odnose na radove, opremu i objekte rudnika, za različite uslove proizvodnog kapaciteta okna, vremena eksploatacije rudnika te dubinu i nagib zalijeganja produktivne formacije ležišta. Zanimljivo je navesti da su ugljena ležišta bila podjeljena na tanka (1,3-3,5 m) i debela (više od 3,5 m), te ležišta sa blagim nagibom zalijeganja (do 25°), nagnuta (25-45°) i strma (više od 45°). metoda je široko primjenjivana pri izboru načina otvaranja i razrade, kao i pri utvrđivanju tehnoloških rješenja eksploatacije u rudnim ležištima u kojima se pri projektovanju može postaviti više realnih kocepcijskih mogućnosti. Normativna metoda (Ržiman) a osniva se na analizi faktora koji utiču na veličinu rudnika, kao što su: -

-

-

-

prirodne osobine ležišta uglja (ugljenonosnost, plinonosnost, samozapaljivost, tektonski poremećaji i dr.), posada rudnika (iskorištenost radnog vremena, ovisnost broja rudara u uslovima provjetravanja idr.), tehnička rješenja (oprema i postrojenje, kapacitet izvoza oknom, vrijeme rada pojedinih horizonata i dr.), ostali faktori koji se odnose na tehnološka rješenja i uslove eksploatacije.

Analitičke metode se takođe dosta primjenjuju, a naročito su povoljne za proučavanje unapređenja tehnologije eksploatacije i organizacije izvođenja rudarskih radova u jamskom polju, pa ih je razrađivalo nekoliko autora. Prema Ajdukiewiczu, primjenom te metode može se analizirati cjena koštanja dobivene tone uglja, kao funkcije uslova proizvodnje rudnika i pokazatelja koji proizilaze iz geoloških i tehničkih uslova eksploatacije. Polazi se od retpostavke da je proizvodna mogućnost rudnika, uz određene geološke i tehničke uslove, funkcija racionalne dužine aktivnih otkopa (širokih čela) ta da se njihovim međusobnim usklađivanjem može održavati ravnomjerno visoka proizvodnja. Troškovi proizvodnje dijele se na tri skupine: -

-

-

troškovi koji se umanjuju porastom proizvodnje (stalni troškovi) kao što su: amortizacija osnovnih sredstava, troškovi u službi okna, odvodnjavanje i upravna režija, troškovi koji se povećavaju sporastom proizvodnje (varijabilni troškovi), a to su troškovi radne snage, transport, provjetravanje, održavanja rudarskih objekata i sl., troškovi koji ne ovise o veličini jamskog polja, a to su troškovi transporta u otkopnom polju, održavanja energetske mreže, pumpnih postrojenja, utroška energije i drugi troškovi na površini rudnika.

Osim izrazito analitičke metode, Ajdukiewicz se u nekim slučajevima koristio i statističkim podacima, kao i određenim mormativima. Međutim, ne pridaje se dostatna

pažnja mehanizovanosti dobivanja ugljena u tehnološkom procesu eksploatacije, koja znatno utiče na intenzitet proizvodnje u ovoj metodi, izrazito primjenjivoj samo za velika (neograničena) jamska polja. Primjena analitičke metode (Krupinski) za ugljenokope u Poljskoj zasniva se na utvrđivanju optimalnih proizvodnih pokazatelja rudnika u detaljno istraženom ležištu. Ističe s eovisnost intenziteta eksploatacije i životne dobi ugljenog ležišta. Pri određivanju veličine jamskog polja razmatrani su uticajni tehnički i ekonomski kriteriji. Od tehničkih kriterija uzima se položaj izvoznog okna u središnjem dijelu jamskog polja te dužina transportnih i ventilacionih puteva jednaka za cijelo razdoblje eksploatacije. Od ekonomskih kriterija razmatrani su: troškovi za plate u ovisnosti o efektivnom radnom vremenu, troškovi provjetravanja vezani za ulazno okno, osnovne vjetrene hodnike u jami i izlazni otvor, međuovisnost troškova ulaganja, odnosno amortizacije, o veličini jamskog polja, idr. Investicijska ulaganja autor dijeli na dvije skupine. Osnovne skupine: rudarske i građevinske radove te objekte i ostale investicije s rokom otpisa ovisno o razdoblju eksploatacije (20, 30, 50 godina), mašine i instalacije s vremenom otpisa (2 – 25 godina). Köpen i Benthaus zastupaju mišljenje da je za dnevnu proizvodnju od oko 20.000 t kamenog uglja (poput Ruhra) potrebno jamsko polje veličine 20 do 40 km 2, a pri eksploataciji dubinskih ležišta potrebno je objediniti okna. Razmatraju optimalni odnos središnjih i perifernih okana u jamskom polju, troškove provjetravanja sa najvećom dužinom vjetrenog puta 7 km, te prolazom rudara kroz periferna okna. Drže da kapacitet okna treba povećati s porastom dubine rudnika u rudnicima s povoljnim rudarsko – geološkim radnim uslovima. Osim spomenutih metoda, Ševijekov navodi za potrebe projektovanja i snimanje proizvodnih procesa te provođenje eksperimenata unaprjeđenja (npr. jamski prevoz, prevoz eletričnom lokomotivomm i dr.). Osnovna načela utvrđivanja kapaciteta rudnika i vijeka eksploatacije su: težnja za visokom produktivnošću cjelokupnom radu rudnika, puna iskoristivost objekata, mašina, materijala i energije prijeko potrebnih za rad rudnika, postizanje najniže cijene koštanja za jedinicu proizvoda, potpuna provedba mjera sigurnosti na radu. Proračunima je utrvđeno da se stalnim rastom kapaciteta proizvodnje jame linearno ne smanjuje ukupna cijena koštanja za tonu proizvodnje. Sve veći kapaciteti jame

zahtijevaju viša investicijska ulaganja, a rastu i neki proizvodni troškovi (prevoz, provjetravanje, održavanje jame i instalacija, i dr.). Početkom 20 stoljeća u rudarstvu kamenog uglja, npr. u Njemačkoj, bila su mala jamska polja s posebnim oknima, koja su davala malu proizvodnju. Privredna kriza nakon I Svjetskog rata dovodi do spajanja više malih pogona u veliki zajednički visokoproizvodni rudnik. Neki mali pogoni su prestali raditi, a okna su upotrijebljena kao periferna za potrebe provjetravanja i prevoz ljudi. Središnja okna zadržana su za glavni izvoz jamke proizvodnje, a na površini su u sigurnosnom stubu dodatno izgrađeni potrebni pogonski objekti. Stalno povećanje troškova eksploatacije te troškova prijevoza i izvoza zahtijevali su sve veću proizvodnju uglja. To se moglo postići proširenjem jamskih polja i povećanjem stepena njihova iskorištenja. Optimalna veličina jamskog polja jednog rudnika počela se razmatrati nastapajućom krizon u ugljenokopima 60 – ih godina. Razrađene su studije kojima se određuje najbolji položaj središnjeg okna, uz redukciju perifernih okana za najnužniju potrebu. Veličina jamskih polja ovisile su o troškovima za prijevoz iskopine i ljudi te za provjetravanje jame glavnim hodnicima. Tim su troškovima dodati i kapitalni troškovi perifernih okana, dakako svedenih na troškove središnjeg okna. Kada se postignu najmanji troškovi za sve uskplađene tehnološke uslove, dobiva se najbolja veličina jamskog polja koja pripada jednom izvoznom oknu. U ovisnosti o stepenu iskoristivosti polja i dubine okna, za nove uslove dubokih okana u području Ruhra proračunate su veličine jamskog polja pd 40 – 120 km2 s proizvodnjom kamenog uglja od 16.000 – 24.000 t/dan. Na slici 6.3.3.2., kao primjer analize, prikazani su pogonski troškovi za glavno okno (uključivši i uređaje izvoza) u ovisnosti o dnevnoj proizvodnji i dubini ugljenokopa u Ruhru.

Slika 6.3.3.2. Pogonski troškovi glavnog okna

Na slici 6.3.3.3. prikazano je kako na transportne troškove utiče prijevoz glavnim transportnim hodnikom sa vagonetima od 1500 l i 4000 l. Novijim razmatranjima optimalnog kapaciteta proizvodnje rudnika nastoji se razviti metodološki pristup primjenljiv za ležišta različitih karakteristika.

Slika 6.3.3.3. - Troškovi prijevoza za vagonete različite veličine

Smatra se da je tehnički neizvodivo tačno definisanje optimalnog kapaciteta proizvodnje rudnika jednom tačkom, već jednim optimalnim područjem, zbog velikog broja uticajnih faktora koji ulaze u postupak, kao što su promjenljive veličine: karakteristike rudnog ležišta, produktivnost rada, plate, materijalni troškovi, opseg investicijskih ulaganja, kao i brojni drugi tehnološki i ekonomski pokazatelji. Pritom je bitno razmatrati i karakter veličine površine ležišta (ograničena ili neograničena), način otkopavanja, stepen iskoristivosti te intenzitet eksploatacije. Ograničena ležišta su manjih dimenzija prostiranja, pa se mogu kompletna racionalno eksploatisati samo jednim jamskim poljem i s jednim izvoznim oknom. Povoljni uslovi eksploatacije često opravdaju otvaranje rudnika sa malim kapacitetom proizvodnje. Prema Perišiću, optimalni kapacitet proizvodnje pri središnjem otvaranju ograničenih ležišta uglja, ovisno o koeficijentu eksploatacije (t/km2; t/km2/dan) iznosi za: kameni ugalj minimalno 1425 t/dan, a za 4,75 km2 jamskog polja, mrki ugalj minimalno 2400 t/dan, za 8,00 km2 jamskog polja, lignit minimalno 3350 t/dan, za 11,10 km2 jamskog polja. -

Optimalni kapacitet (t/dan) daje gornju granicu veličine jamskog polja, gdje je projektovan i prijevoz ljudi. Koeficijent eksploatacije se u praksi kreće oko 300 t/km 2/dan u rudnicima kamenog uglja, oko 450 t/km2/dan u rudnicima mrkog uglja i oko 800 t/km2/dan u rudnicima lignita. Na osnovu poznavanja optimalnog kapaciteta, intenziteta proizvodnje i rezervi uglja, određuje se životna dob rudnika u godinama sa po 300 radnih dana godišnje. Rezultati istraživanja pokazuju da je: ograničena ležišta opravdano otvarati do veličine jamskog polja od 12 km2, donja granica eksploatacije za male rudnike je 10 godina, najmanja debljina čistog uglja blažeg nagiba sloja 0,60 m za kameni ugalj, 1,55 m za mrki ugalj i 2,40 m za lignit, najniža dopuštena produktivnost u rudnicima kamenog uglja 0,41 t/nad, u rudnicima mrkog uglja 0,77 t/nad, i u rudnicima lignita 1,34 /nad. U novije se vrijeme optimalni kapacitet proizvodnje rudnika postavlja vrlo elastično, usklađivanjem s tehnološkim razvojem i tržišnim uslovima, a prema sljedećim načelima: razvijanje optimalnog kapaciteta proizvodnje za velika, neograničena ležišta mineralnih sirovina sa osiguranim tržištem, korigovanje kapaciteta proizvodnje ovisno o sezonskoj potražnji umalim rudnicima, razvoj malih mehanizovanih rudnika u povoljnim plitkim ležištima, razvijanje kapaciteta rudnika u skladu sa uticajem ekoloških kriterija (sadržaj sumpora u uglju, štetna devastacija terena, i dr.), razmatranje sigurnosti razvoja velikih kapaciteta rudnika zbog mogućnosti konkurencije drugih rudnika, odnosno drugih mineralnih sirovina. Investiranje u velike rudnike je vrlo veliko, pa je pri utvrđivanju kapaciteta proizvodnje i životne dobi u rudnicima metalnih ruda potrebno detaljno razmatranje kvaliteta rude, dugoročnih potreba tržišta te mogućnosti većeg variranja prodajne cijene. U rudnicima nematelnih mineralnih sirovina i sirovina za proizvodnju građevinskog materijala, vrlo raširena na našim prostorima, veličinu kapaciteta proizvodnje uglavnom regulišu tržišni uslovi, jer utvrđene rezerve u ležištima najčešće pružaju mnogo veće proizvodne mogućnosti. Uopšteno treba naglasiti da je određivanje optimalnog kapaciteta proizvodnje rudnika vrlo složen i dinamičan proces koji zahtijeva razmatranje i međusobno usklađivanje velikog broja uticajnih faktora. Određivanje optimalne veličine eksploatacijskih polja za jame, a posebno za površinske kopove, ovisi o raspoloživim kapacitetima i vrsti rudarske opreme, lokalnim i regionalnim uslovima eksploatacije, političkoj ekonomiji i dr., pa se ovdje detaljno ne razrađuje. Novija razmatranja pokazuju da se izbjegava rekordomanija u kapacitetu

velikih jedinica rudarske opreme, pa se velika pažnja pridaje dobroj istraženosti rudnog ležišta te da finansiranje u rudnike, uz dugoročno vraćanje uloženog kapitala, više nije toliko popularno.

6.3.4

Mali rudnici

U rudarstvu je stalno izražen problem veličine rudnika ili rudarskih pogona i mogućnosti postizanja povoljnog rentabiliteta proizvodnje. U zemljama sa razvijenim rudarstvom zapaža se sve veća nesigurnost i rizik pri razvoju velikih i kompleksnih rudarskih objekata i njihovo uvođenje u proizvodnju. Vlada uvjerenje da je u razdoblju istraživanja rizik obrnuto proporcionalan investiranom kapitalu. U početnoj fazi razvoja rudarstva u nekim područjima najviše su zastupljeni mali rudarski pogoni, koji se svojim dokazivanjem postupno razvijaju i povećavaju. Pri otvaranju i razvijanju rudarskih pogona redovno se očituje poslovni rizik, koji projektanti moraju poznavati, prediđati i ublažavati u određenim studijskim razmatranjima i projektnim tehničkim rješenjima. Uzroci rizika mogu biti vrlo različiti, a najčešće ih izazivaju nepovoljni tehnički i ekonomski uticaji, npr.: nepovoljan omjer istraženih bilansnih rezervi mineralnih sirovima u odnosu prema kapacitetu proizvodnje, uticaj promjena na tržištu mineralnih sirovina na visinu proizvodnje (ciklična i krizna razdoblja), nedostatna političko – ekonomska stabilnost zemlje, nepovoljni odnosi sa proizvođačima rudarske opreme (domeći ili inozemni partneri), loša tehnička razvijenost i smanjena radna sposobnost s obzirom na klimatske uslove, loša kvaliteta i nepotpuna obrada rudarskih projekata, nepouzdanost sudionika, odnosno udruženih proizvođača. Povišenje kapitalnih troškova i cijene energije te nesigurno tržište dovode do spoznaje da mali i srednje veliki rudnici postaju privlačniji za osnivanje i rad nego veliki rudnici. Mali rudnici s niskim kapacitetima proizvodnje i kratkom životnom dobi reaguju mnogo kritičnije na primjenu investiranja nego veliki rudnici, a promjena proizvodnih troškova ima manje značenje. Međuovisnost rudnih rezervi, kapaciteta proizvodnje i vijeka eksploatacije rudnika, te osjetljivost na promjenu ekonomskih pokazatelja upozoravaju da je u koncepciji malih rudnika potrebno ići na nista investicijska ulaganja s kratkim razdobljem otvaranja te postizanja projektovane proizvodnje u što kraćem razdoblju. Tehničko rješenje i ekonomičnost sistema transporta te izvoza iz rudnika često mogu biti presudni za visinu proizvodnje malih jama.

Za male rudnike važno je obavljati izbor proizvodne opreme primjenom postupka selektiranja, tj. usporedbom prednosti i nedostataka i određene opreme, tehničkih karakteristika, uslova primjene, uslova održavanja i servisa te sigurnosnih kriterija. Kao tehnička novost sve više se uvode pokretna drobilična postrojenja kao samohodna kompleksna oprema, odnosno kao kontejnerski površinski prijenosni objekti. Primjena malih računara proširena je u malim rudnicima u računovodstvu, tehnologiji i projektovanju. Zaštita okoliša sa troškovima mora biti razmatrana pri obradi projektnih rješenja eksploatacije, vijeka trajanja pogona i sanacijskih radova nakon završene eksploatacije. Tehnički razvoj i proširenje već postojećeg pogona ovise o mogućnostima modernizacije, uslovima unaprjeđenja metoda rada i tehnološkog procesa otkopavanja, stepena podizanja produktivnosti te o postojećem stanju rudnih rezervi. Mali rudnici ne podnose suvišno opterećenje neproizvodnim radnicima, tj. radnicima u neproizvodnoj režiji. Posebni oprez nameće situacija s rudnicima projektovanim na samoj granici rentabiliteta, u kojima je nužno skraćivati povremene prekide rada te smanjivati fluktuaciju radnika, pojave štrajka i dr.

6.3.5

Problemi finansiranja rudarskih projekata

Rudarski su projekti osnova za izvođenje radova na eksploataciji mineralnih sirovina i glavna su dokumentacija za dobivanje odobrenja za izvedbu rudarskih radova od mjerodavnog rudarskog organa. Danas je sve teže naći dobre rudarske projekte, koji osiguravaju povoljne ekonomske uslove poslovanja i vraćanja uloženih sredstava. Posebno je to otežano za projekte malih rudnika i u zemljama u razvoju, jer kapitalom se može raspolagati samo ako se dokaže da rudnik može uspješno poslovati. U inostranoj praksi bakna finansijski prati projekt rudnika i ovlaštena je da upravlja rudnikom za svoju sigurnost, ako bilo koji od iznosa zajma ili normativa bude prekršen. Banke, aktivne u rudarstvu, interno uključuju svoje eksperte za ocjenu projektne dokumentacije i rizika kreditiranja. Rudarska kompanija za novi rudnik ili za rekonstrukciju postojećeg, izrađuje prethodnu studiju koja se recenzira. Status dokazanih rezervi mineralnih sirovina je bitan, a negdje se još mogu uključiti i vjerovatne. Banka prati tržište i inflaciju, priprema finansijska sredstva za investiranje te određuje termine vraćanja zaduženosti koji se kreću uopšteno za rudnike od 5 – 10 godina, a za rudnike zlata od 3 – 5 godina. Izuzeci su veliki rudnici sa više projekata proizvodnje i prerade. Banka se, ovisno u kojoj se zemlji nalazi rudnik, osigurava od rizika u prodajnoj cijeni i od političkog rizika u „teškim“ zemljama. U ovakvim okolnostima uključuju se i osiguravajuće agencije te višestrani kapital. Vlade nekih zemalja možda nisu članice svjetske banke, pa nastaje problem uređivanja finansijskog duga. U postupku kreditiranja rudnika najvažniji su rizici:

-

-

tehnički (uspješnost tehnološkog procesa i nove opreme, produktivnost rada te cjena koštanja proizvedene rude i prodajna cjena), zaštita okoliša (posebno za površinske kopove i osjetljiva ekološka područja).

Finansiranje u male projekte i rudnike uveliko se razlikuju od finansiranja velikih rudarskih objekata. Projekat malog pogona može biti strogo recenziran te tehnološki i ekonomski vrednovan isto kao i projekt velikog rudnika. Provizije i vraćanje duga kod malih rudnika često mogu izgledati dosta privlačno, ali sigurnost vraćanja može biti brzo erodirana zbog promjena u proizvodnom planu i organizaciji rada. Pojavljuju se teškoće da su mali rudnici u razvoju stalno podfinansirani i bed sredstava, te da zbog angažovanja novih sredstava dolazi do prevelikog broja sudionika s malim iznosima. Iskustva stečena u radu malih rudnika glase: -

-

-

-

postiže se radinost svih sudionika, uz dobro razumjevanje tehničkih, finansijskih, ekonomskih i političkih pozadina projekta, upravljanje poslom je otežano ne samo kod svakodnevnih radnih zadataka, pa je potrebna i psihoviziča snaga zbog uspješnog rješavanja mnogih izvanrednih problema, postiže se povjerenje u projekt i poslovanje te struktuiranje investicija, osjećaj da je omogućen pouzdan rad, dotok i vraćanje novca te da se pogon pravilno vodi, za mala preduzeća pravi kapital se teško postiže, pa se zajmovi moraju dizati uz umjerene kamate.

Uopšteno se može reći da finansiranje i opstanak malih rudnika ovisi i o mjesnim privrednim i proizvodnim uslovima rudnika, kao što su: mogućnost osiguranja potrebne radne snage odgovarajućih kvalifikacija u bližem području rudnika, postizanje što manje fluktuacije radnika, mogućnost osiguranja projektovane proizvodnje i tržišta za sve asortimane i postojeću kakvoću mineralnih sirovina itd. Mali rudnici zahtjevaju povećanu poslovnu aktivnost, stručnost i smionost za osiguranje povoljnih uslova poslovanja, odnosno potrebne stabilnosti u egzistenciji i razvoju.

6.3.6

Ocjena vrijednosti rudarskih objekata

U rudarskoj je praksi često potrebno odrediti vrijednost ležišta mineralne sirovine ili rudarskih pogona s utvrđenim rezervama mineralne sirovine i izgrađenim proizvodnim kapacitetom. Razlog može biti planiranje rekonstrukcije, prodaja rudarskog objekta, izdavanje proširene koncesije i dr. Za ocjenu vrijednosti rudarskog projekta potrebno je izraditi kompletnu analizu geoloških, tehničko – eksploatacijskih, ekonomskih, ekoloških i svih ostalih uslova ranije eksploatacije.

Pri izradi takve analize treba se koristiti elaboratom o istraživanju i rezervama mineralne sirovine, glavnim i dopunskim rudarskim projektima eksploatacije ležišta, podacima o tržištu i rudarskoj posadi. Takođe je potrebno stručno razmotriti i utvrditi praktične uslove eksploatacije te ocijeniti stepen razlika za daljnje poslovanje. Metodološke postupke razradili su mnogi autori, no načela su različita, jer ovise o društveno – ekonomskom sistemu i standardu zemlje u kojoj su provedene ocjene. Tehnička i privredna ocjena rudarskog pogona može se pouzdano odrediti u relativnoj i apsolutnoj vrijednosti. Tržište može biti presudno u pojedinim razdobljima i privrednim okolnostima. Takođe mogu odudarati od uobičajene ocjene tzv. strateške mineralne sirovine presudne za privrednu strukturu neke zemlje.

6.3.7

Osvrt na proizvodnju i tržište mineralnih sirovina u svijetu

Mineralne sirovine su osnova razvoja svakog civilizovanog društva, pa njihova proizvodnja u svijetu ima prvorazrednu ekonomsku ulogu. Dnevno se u svijetu proizvede oko 25 milijardi t mineralnih sirovina. Prema kriterijima vrijednosti proizvodnje i prerade mineralne sirovine mogu se razvrstati, odnosno rangirati ovim redoslijedom: 1. nafta i plin 2. sve vrste uglja 3. rude bakra 4. željezne rude 5. zlato 6. soli Nadalje, to su rude cinka, nikla, olova, dijamanti, kositar, fosfati, boksit, uran, idr. Navedeni redoslijed se mijenja tokom dužeg razdoblja, ovisno o razvoju tehnologije i industrije, novim materijalima, tržišnim situacijama i uopšteno o trendu razvoja i izgradnje u svijetu. Prema ukupnoj masi proizvodnje (osim nafte i plina) najveći uticaj transporta na vrijednost proizvodnje izraženje za ugalj, željezne rude, fosfate, boksit, rude mangana, bakra, cinka i barita. Najpoznatiji svjetski proizvođači važnijih vrsta čvrstih mineralnih sirovina su: SAD: ugljen, zlato, srebro, bkar, aluminij, uranski oksid, cink i olovo; Zajednica Neovisnih Država: ugalj, zlato, željezna ruda; Kina: ugalj, bakar, željezna ruda; Australija: ugalj, bakar, željezna ruda, boksit, hromit; Indija: ugalj, željezna ruda, hromit, boksit, zlato; Njemačka: ugalj, soli, aluminij, uran; Južnoafrička Unija: ugalj, zlato, dijamanti, bakar, uranski oksid; Kanada: zlato, srebro, nikal, bakar, aluminij, uran, cink, olovo, azbest; -

-

Brazil: zlato, nikl, željezna ruda, hromit, boksit, fosfati; Čile: zlato, bakar.

Osim navedenih relativno bogatijih zemalja po proizvodnji, navode se još neke koje pripadaju najpoznatijim u ponekoj mineralnoj sirovini: Španija (živa, željezna ruda), Poljska (ugalj, bakar, soli, sumpor), Velika Britanija (ugalj), Finska (bakar i nikl), Filipini (zlato i nikl), Peru (zlato, olovo, cink), Kolumbija (ugalj, zlato, nikl), Gane (boksit), Francuska (aluminij, željezna ruda), Japan (zlato, srebro), Zimbabve (zlato, hromit), Meksiko (bakar, cink, srebro), Albanija (hromit, bakar), Indonezija (zlato, bakar, nikl), Gvajana (dijamanti), Namibija (dijamanti, bakar), Tanzanija (dijamanti), Južna Koreja (zlato, bakar), Norveška (aluminij, nikl), Švedska (željezna ruda, bakar, cink), Zambija (bakar), Zair (bakar), Grčka (boksit, hromit), Italija (aluminij, cink), Turska (aluminij, hromit), Portugal (uran), Iran (uran, olovo, cink), Alžir (živa, fosfati, sol), Češka (ugalj, kaolin). Pri nabrajanju zemalja većih proizvođača važnijih mineralnih sirovina treba napomenuti: Neke zemlje su u stalnim ratnim sukobima i previranjima, pa nisu mogle uspješno razvijati niti iskazivati svoju proizvodnju, iako su vrlo bogate pojedinim mineralnim sirovinama (Angola, i dr.); Neke zemlje su uključene u velika ujedinjenja, pa nemaju izraženu individualnost u proizvodnji i preradi svih mineralnih sirovina; Evropske zemlje su bile u prošlim desetljećima vodeće u proizvodnji i preradi većeg broja mineralnih sirovina, ali su pojedini resursi svremena iscrpljeni ili postali nekonkurentni na svjetskom tržištu; Neke federacije su u fazi političkih previranja ili raspadanju, pa se ne mogu posebno ni u ranijoj zajednici razmatrati i uključivati; Neke se zemlje u razvoju privremeno, ali značajno, javljaju na svjetskom tržištu; Reciklaža u razvijenim zemljama, posebno onim s jeftinom energijom, postaje sve značajnija; Zemlje sa velikomproizvodnjom nafte i plina su vrlo važne i kao potencijalni prerađivači uvezenih mineralnih sirovina. Cijene na tržištu metala, prema berzi u Londonu, ukratko su prikazane na graficima (slika 6.3.7.1. i 6.3.7.2.). Iz slike se vidi da cijene za osam najvažnijih metala dosta intenzivno variraju u relativno kratkom razdoblju (2 godina), ovisno o veličini proizvodnje i ponude na tržištu.

Slika 6.3.7.1. - Cijene na tržištu metala prema berzi u Londonu

Slika 6.3.7.2. - Cijene na tržištu metala prema berzi u Londonu

Proizvodnja zlata od 1986. do 1992. godine povećana je za više od 20 %, što dovodi i do pada cijena na tržištu, ali bez većih oscilacija. Posljednjih su godina otvoreni brojni rudnici zlata u svijetu, gdje se zlato dobiva kao primarni proizvod ili kao sekundarni u polimetalnim rudnicima. Srebro je pojeftinilo zbog uticaja visoke proizvodnje iz rudnika u čijem se sastavu, uz manje količine srebra, nalazi više drugih metala. Cijena aluminija na svjetskom tržištu dosta je varirala, ali u novije vrijeme se postepeno stabilizuje. Naime, nakon dugih razdoblja visoke cijene dolazi doznatnog povećanja proizvodnje boksita i otvaranja novih tvornica za preradu i proizvodnju aluminija i to u područjima s jeftinijom električnom energijom, što dovodi do smanjenja cijene i stabilizacije na tržištu. Platina ima visoku cijenu koja se postupno snižava u novije vrijeme zbog uvođenja novog jeftinijeg postupka dobivanja metodom luženja. Bakar karakterizuju velike oscilacije cijena s tendencijom snižavanja, s obzirom na povećanje proizvodnje otvaranjem brojnih novih rudnika ruda bakra sa značajnim primjesama zlata, srebra, nikla i cinka. Nikl prolazi kroz dosta izražene nemire na tržištu s povećanim smanjenjem cijena, koja se tek u novije vrijeme stabilizuje na nižoj razini. Olovo i cink prati stabilno tržište uz snižavanje cijene zbog veće proizvodnje rude sa značajnim dodatnim primjesama vrijednih metala (zlata i srebra). Zanimljivo je razmotriti šta se dogodilo sa cijenama na tržištu metala nakon 1991., odnosno 1992. do 1995. godine, prema podacima „Mining Journala“. Vrijednost zlata se od najniže tačke u februaru 1993. (330 $/oz) stabilizovala na oko 380$/oz u 1994. Razlozi tome su u prekidu izvoza zlata iz Rusije, velikoj potražnji zlata u Indiji i Japanu te uticaju monetarne politike SAD – a na tržištu. Srebro je takođe imalo nisku vrijednost (3,6 $/oz) u februaru 1993., a početkom 1995. doseže više od 5 $/oz. Rezultat toga bila je veća potražnja (Indija), slabost nekih vodećih moneta i inflacija. Vrijednost aluminija od minimuma početkom 1994 (1000 $/t) doseže 1995. godine 1750 $/t, jer se proizvodnja u svijetu smanjuje. Tome pridonosi ratna psihoza i visok potrošak energije pri dobivanju glinice, odnosno aluminija. Vrijednost platine od 1992. (350 $/oz) raste do 1995. (420 $/oz). Platina se povećano primjenjuje u novom zračnom katalitičkom pročistaču u industriji zrakoplova, a Japan je uvozi mnogo više.

Bakar je krajem 1993. dosegao najnižu tačku od oko 2400 $/t. Nadalje je potrošnja bakra rasla do 1995., a time i cijena na oko 3000 $/t. Nikl je pao krajem 1993. na 4000 $/t, a do 1995. vrijednost mu je porasla na gotovo 10.000 $/t. Cijena olova je krajem 1993. bila 560 $/t, da bi se do 1995. podigla na oko 650 $/t. Cijena cinka je takođe krajem 1993. bila 850 $/t, a početkom 1995. je iznosila 1200 $/t. Cijene bakra, nikla, olova pa i cinka izrazito su porasle zbog smanjenih zaliha i veće potražnje u čeličanama (posebno u Indiji). Uopšteno se može ocijeniti da je tržište metala podložno skokovitim promjenama cijena izazvanim uticajima veličine proizvodnje i ponude, dolazećih kriza i ratova, pojave akumuliranih zaliha iostalih važnih faktora. Udruživanjem velikih rudarskih kompanija i država na privrednom planu propadaju i raspadaju se male i slabo vezane udruge, što sve utiče i na stanje na tržištu. U novije vrijeme nastoji se odgovarajućim mjerama i političkim aktivnostima što više umiriti tržište, kako bi se postigla stabilizacija proizvodnje i cjelokupne privrede. Dobro informisanje i širina u ocjeni svjetske tržišne situacije omogućavaju pouzdano vladanje stanjem u proizvodnji i na tržištu, te donošenje racionalnih odluka o većim investicijskim ulaganjima za otvaranje novih proizvodnih pogona ili za elastično preorijentisanje na proizvodnju mineralnih sirovina s izglednijim tržišnim perspektivama. U industrijski razvijenim zemljama vodi se takva rudarska politika da se osigura stalni napredak u ekonomiji zemlje te takav vlastiti ili uvozno utvrđeni potencijal koji ne može izazvati iznenađenja i šokove (poput nafte). Stoga su velike zemlje do sad bile veliki proizvođači energetskih, metalnih i nemetalnih mineralnih sirovina, ali i veliki uvoznici i potrošači. U novije se vrijeme i na tom području događaju važne promjene, kao što su: Evropske su zemlje uveliko iscrpile svoja najbogatija ležišta mineralnih sirovina; Među velike proizvođače uključuju se i zemlje u razvoju s aznačajnim rezervama i jeftinijom radnom snagom; Prijevoz mineralnim sirovina morem relativno je jeftiniji i ne znači bitnu stavku u ponudi na svjetskom tržištu; Rudarska preduzeća i udruge sa svojim stručnim kadrom te potencijalom opreme i kapitalom dosta elastično nastupaju u stranim zemljama; Zbog iznimne važnosti jeftinijih energenata nafte i plina, njihovi proizvođači i prerađivači dobivaju veliku privredno političku važnost; Zbog različitih vrsta i stepena rizika, kao i političkog rizika, neke vrlo bogate zemlje ne mogu odgovarajuće valorizirati svoje mineralno blago, a i vrijeme donosi bitne promjene.

S rudarskog stajališta stručna razmatranja upozoravaju na složene svjetske prilike i perspektive. U zajednici s tržištem Kanade i Meksika te svojim kapitalom i uticajem na druge zemlje, SAD imaju vodeću ulogu u privredi mineralnih sirovina. Zajednica Neovisnih Država raspolaže velikim potencijalom istraženih rezervi mineralnih sirovina i velikim energetskim kapacitetom. Kina, nedostatno istražena i sa nerazvijenom infrastrukturom, u opredjeljenju sa bržim razvojem postaje velik konzument mineralnih sirovina i značajno utiče na svjetsko tržište. Saudijska Arabija se izdvaja u energetskom vrijednosnom sistemu, pa se može uključiti u jeftinu proizvodnju metala, koja zahtijeva veću količinu energije u postupku prerade. Australija, s obzirom na veliko rudno bogatstvo koje stalno dopunjava, veliki je proizvođač (željene rude, uglja, zlata, boksita) za svjetske potrebe, a posebno za tržište Dalekog Istoka (Japana, Kine). Južnoafrička Unija ima danas vodeću ulogu u proizvodnji nekih mineralnih sirovina, a posebno zlata i dijamanata sa vrlo razvijenom rudarskom tehnologijom. Nadalje se može navesti i niz ostalih zemalja koje s velikom proizvodnjom određenih mineralnih sirovina imaju velik uticaj i na svjetskom tržištu, npr: Čile (bakrene rude), Brazil (željezna ruda i zlato), zatim Indija, Kolumbija, Poljska i dr. Zanimljivo je istaknuti i neke novije specifičnosti u rudarstvu: Proizvodnja površinskim kopovima sve više uzima maha u odnosu prema podzemnom radu; U proizvodnju mineralnih sirovina sve se više uključuju mali rudnici od 0,2 – 1,0 miliona tona na godinu; Rudarska preduzeća sve se više orijentišu na polivalentne mineralne sirovine, gdje nekoliko sirovina daje višestruku proizvodnu vrijednost.

6.3.8

Rudarska gledišta s obzirom na razvoj

Kao mjerilo tehnološkog i privrednog razvoja u posljednjim desetljećima mogu se prihvatiti uz tržišna zbivanja i svjetski rudarski kongresi. Tako je, primjerice, VI internacionalni kongres bio u Madridu (1970.) pod motom „Znanost u službi rudarstva“. Značajna je bila primjena statističke matematike na proračunu rentabiliteta otkopavanja i selektiranja nisko vrijednih rudišta; zatim dinamična analiza troškova u rudarstvu, pouzdanost dublje ležećih rezervi ugljenih slojeva, statistički modeli, uspješnost mehanike stijena i optimiranje u pogonima.

Desetak godina kasnije, na XI kongresu u Beogradu (1982.) i međunarodnoj rudarskoj izložbi u Zagrebu, glavna tema bila je „Mineralne sirovine – faktor u svjetskoj privredi“. O israživanjima novih ležišta i nove tehnologije u jamskoj i površinskoj eksploataciji bilo je najviše referata. Uslovi rada u rudnicima i zaštita čovjekova okoliša bile su vrlo značajne inicijative. XVI svjetski rudarski kongres u Sofiji (1994.), pod naslovom „Rudarstvo na pragu 21 stoljeća“, s naglaskom na ekološke tehnologije dobivanja mineralnih sirovina, trend razvoja mehanizacije, tehnologija koje štede sirovine (čisto otkopavanje, ušteda materijala i energije), mehanika stijena i tereno – fizika u rudarstvu. Tokom posljednjih 10 godina izvedena su uspješna naučna i tehnološka istraživanja. U metodi otkopavanja s podsijecanjem blokova određivane su geotehničkim mjerenjima rozete naprezanja i pokreti stijenskog masiva te je dobivena zakonitost rušenja i drobljenja. Time se ostvaruju nove mogućnosti za poboljšanje te otkopne metode karakteristične za podzemnu eksploataciju rudnih ležišta većih dimenzija. Nadalje, u sklopu poboljšanja mjera zaštite u jamama izrađivani su prototipovi za mikroseizmičku otkrivanje pada kamena iz krovine i za pravovremeno upozorenje na pojave gorskih udara. Istražena je mogućnost dobivanja litija iz glina i proučava se ekonomičnost proizvodnje. Mogućnost eksploatacije fosfata, bušotinama dobiva veliko značenje. Netaknuti resursi fosfata mogu se prebaciti u eksploatabilne rezerve primjenom tehnologije razbijanja vodenim mlazom i crpljenja na površini kašaste mase fosfata podvodnom pumpom. Takvom tehnologijom postignuta je proizvodnja od 50 t/h iz dubine od 75 m. Radilo se u podzemnoj vodi, a nakon eksploatacije kaverna se zamuljivala pijeskom kako ne bi došlo do slijeganja terena. Na površinskim kopovima s velikim kapacitetima otkrivke i proizvodnje, posebno u ležištima uglja, sve se više uvodi transport sa transportnim trakama kao najekonomičniji za dužine transporta do 10 km. Takav se transport uvodi na površinskim kopovima sa čvršćim stijenama, gdje se izvodi miniranje, pa se odminirani materijal doprema bagerom u pokretnu drobilicu iz koje se nakon drobljenja u povoljnu granulaciju dodaje na transportnu traku. Plemeniti i teški metali iskopani iz siromašnijih rudnih ležišta ekonomičnije se dobivaju izluživanjem iz izdobljene rude na odlagalištu. Savremena rudarska eksploatacija daje prednost površinskim kopovima gdje god to dopuštaju karakteristike ležišta i ekonomski pokazatelji proizvodnje. Površinska eksploatacija ima značajne prednosti u usporedbi s podzemnom, a posebno je izražena mogućnost postizanja visoke produktivnosti, koja je čak 10 puta više u odnosu prema jami. Sve se više proučava prerada ugljena u tekuće gorivo.

Iz novih ruda i talioničke jalovine postoje realne tehničke mogućnosti dobivanja kobalta i nikla. Naime, kobalt i nikl su dispergovani u kompleksnoj olovnoj rudi, pa se istražuju kombinovani fizikalni i hidrometalurški procesi dobivanja iz koncentrata. Vađenje hroma iz industrijskih jalovišta nastoji se realizovati primjenom procesa reciklaže. Procesu bi se podvrgavale velike količine odbačenih čelika, troske te prašine i jalovine od željezne rude. Keramika zamjenjuje azbestna hrizolitna vlakna u mnogim proizvodima zbog štetnosti za zdravlje (kancerogeni efekti). Ležišta škriljavca i jalovišta mogu miješanjem s vapnencom dati odgovarajuće slične materijale bez štetnog djelovanja, koji su korisni u proizvodnji cementa. Za zaštitu od požara na velikim bagerima na površinskim kopovima uvedeni su automatski detektori, a sistemski se prati spontano zapaljenje uglja i kontrola metana u rudnicima. Novi energetski koncept za kameni ugalj temelji se na poboljšanju stepena iskorištenja u termoelektranama i reduciranju emisije CO2. U središtu interesa je primjena kombinovanog procesa plinsko – parne turbine. Plinskim turbinama postižu se visoke ulazne temperature, pa se dobiva potencijalni stepen djelovanja od 50 %. To znači uštedu goriva oko 25 % i isto tako snižavanje emisije CO 2 i drugih polutanata. Iz navedenih primjera o naučnim tehničkim istraživanjima na području unaprjeđenja tehnologije i stepena iskorištenja mineralnih resursa, te na području poboljšanja naučnih uslova i sigurnosti pri radu kao i inženjerskoj ekologiji, vidi se da su učinjeni veliki napori i da su postignuta zapažena razvojna dostignuća. Stanje rudarstva pojedine zemlje danas se ne može prikazati odvojeno od svjetske privrede i od civilizacijskih dostignuća. Posljednjih su desetljeća nastale dramatične promjene i u rudarstvu, jer ekonomski model za nacionalne države (Drucker) više ne vrijede, pa dolazi do sve veće ovisnosti o svjetskoj privredi i ekonomiji. Te promjene prouzrokovali su vrlo uticajni rudarsko – ekonomski svjetski događaji, a kao najvažniji mogu se istaknuti: naftni šok šezdesetih godina , neosnovane prognoze o brzoj iscrpivosti mineralnih sirovina (Rimski klub), zatim ekološke deklaracije sedamdesetih godina, pa opet veliko poskupljenje nafte te pad cijena na tržištu metala sredinom osadesetih godina. Tako su političke i ekonomske promjene početkom devedesetih godina još značajnije uticale na ukupne rudarsko – privredne odnose, a posebno na stepen investiranja u rudarstvo, brzu preorjentaciju na važnije rude, migraciju kapitala, znanje i radne snage, odnosno usluga. Iz statistika novijeg vremena, koje se odnose općenito na mineralne sirovine, može se zaključiti:

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

Povećanje proizvodnje svih mineralnih sirovina u dužem razdoblju do 1970. godine bilo je u granicama od 1 – 4 % godišnje, a ukupno od 1970. – 1985. godine iznosilo je od 20 – 35 %; Pad cijena na svjetskim berzama mineralnih sirovina i metala započinje 1977., a najnižu razinu cijene dosežu 1986. godine (za bakar i olovo čak niže nego u vrijeme ekonomske krize 1932. godine); Značajna proizvodnja sve više dolazi iz manje razvijenih zemalja; Primarni mineralni proizvodi (željezna ruda, ugalj i nikl) pomalo gube središnje mjesto (osim u Kini); Pad cijena mineralnih sirovina u Brazilu i nekim zemljama sa razvijenom rudarskom proizvodnjom dovodi do većih redukcija i kriza; Mineralna gnojiva i biotehnološki zahvati znatno utiču na proizvodnost u poljoprivredi, što dovodi do pada cijena hrane, dok je porast stanovnika Zemlje sporiji od dana prognoze; Naučna otktića dovode do proizvodnje novih materijala, čime se smanjuje potreba osnovnih sirovina (pojava fiberglasa u odnosu na bakrene žice, plastični materijali za razne potrebe znatno dobivaju na čvrstoći); Reciklaža čelika, aluminijskih proizvoda te cinka i olova, sve se više proizvodi u razvijenim zemljama; Veća proizvodnja mineralnih sirovina i kriza na svjetskom tržištu dovode do stalnog smanjenja rudarskih radnika, jer se samo povećanom produktivnošću na kvalitetnim i dobro organizovanim rudištima može uspješno poslovati; Tehnološka unaprijeđenja provode se sa uvođenjem sve veće mehanizacije i automatizacije tehnološkog procesa, daljinskog upravljanja i visoko proizvodnih otkopa; Naučna istraživanja u rudarstvu sve se više orjentišu na praksu i rudarstvo pojedine zemlje te na uvođenje nove tehnologije u rudnike; Otkrivaju se velika rudna nalazišta u dosad nedovoljno tehnički razvijenim zemljama ali se i sve više iskorištavaju mala rudišta koja mogu brzo vratiti uložena sredstva.

7 ODREĐIVANJE OPTIMALNE LOKACIJE GLAVNIH OBJAKATA OTVARANJA

7.1 Faktori koji utiču na izbor lokacije prostorija otvaranja Lokacija objekata otvaranja u odnosu na ležište, odnosno rudna tijela ima veliki značaj, jer to ima uticaja na troškove izrade objekata otvaranja i na troškove transporta rude i jalovine.

Na izbor lokacije utiču sljedeći faktori: -

Konfiguracija terena; Zalijeganje ležišta; Fizičko – mehaničke osobine pratećih stijena; Položaj prostorija otvaranja u odnosu na ležište; Položaj objekata za preradu mineralnih sirovina; i Rok za početak eksploatacije. Konfiguracija terena

Konfiguracija terena određuje količinu zemljanih radova za objekte otvaranja i objekte prerade rude (flotacija) kao i procjenu pristupnih puteva od objekta otvaranja i objekta prerade na površini ili u jami. Zalijeganje ležišta

Za ležišta koja imaju strmiji nagib i veći pravac pružanja okna treba da se tako postave da se na oba krila nalaze približno iste rudne mase. Za horizontalna i slojevita ležišta okno se postavlja približno u sredini polja tako da su svi dijelovi ležišta približno udaljeni od okna. Za ležišta nepravilnog oblika tamo gdje postoji više rudnih tijela koja su poredana u jednoj seriji, treba odrediti minimalna srednja odstojanja do okna, tj. za čiji je transport rudnih masa potrebno utošiti minimalnu količinu rada. Fizičko – mehaničke osobine pratećih stijena

Fizičko – mehaničke osobine stijena kod izrade okna imaju veliki značaj. Izrada okna u jako tvrdim stijenama ili nedovoljno otpornim stijenama, povećava troškove izrade. Ipak je izrada okna u čvrstim stijenama jeftinija, nego u neotornim i to, kako u pogledu brzine napredovanja, tako i u pogledu troškova izrade. Položaj okna u odnosu na ležište

Ako okno prolazi kroz krovinske stijene, radi zaštite okna mora se ostavljati dovoljno veliki zaštitni stub. Kod moćnih i strmih ležišta najbolje je okno postaviti u podinskom dijelu ležišta, kakv je slučaj za mnoga naša ležišta. Položaj objekta za preradu

Prilikom izbora mjesta otvaranja mora se voditi računa o lokaciji objekta za preradu mineralnih sirovina. Ovaj objekat zahtijeva velike količine vode i prostor za smještaj jalovine, pa se često zbog terenskih prilika ne mogu graditi u neposrednoj blizini mjesta otvaranja ležišta. Treba nastojati da se objekat otvaranja tako locira kako bi transport od rudnika do flotacije bio nejekonomičniji. Rok za početak eksploatacije

Rok za početak eksploatacije može da ima uticaja na odluku načina otvaranja. Ako se zahtijeva što brži početak proizvodnje onda se bira varijanta koja ima kratak rok izgradnje. Naime, nastoji se da se što brže otvore viši ležeći dijelovi ležišta i počne sa eksploatacijom, a paralelno sa eksploatacijom , a paralelno sa eksploatacijom izgrađuju se glavni objekti otvaranja dubljih ležišta, čija izgradnja duže traje. Ovom se pribjegava onda kada nemamo dovoljno sredstava za otvaranje cijelog ležišta, a položaj zalijeganja ležišta je takav da eksploatacija viših dijelova ne narušava optimalnu eksploataciju nižeg dijela ležišta, u suprotnom nema opravdanja, bez obzira što je konstrukcija finansiranja povoljna, jer može izazvati velike štete u obliku gubitka i razblaženja rude, ili skuplje eksploatacije dubljih dijelova ležišta. Ovaj problem je do sada obrađivan u rudarskoj literaturi na razne načine. Tako se kao optimalno mjesto otvaranja oknom preporučuje polovina puta između rudnih tijela, ili se preporučuje kod rudnih tijela koja nisu u seriji mjesta otvaranja ležišta rudnih masa koa optimalno rješenje, ili više varijanata. Sve nabrojane preporuke nisu matematički tačne, mada je bolje i njih imati u vidu, nego određivati mjesto otvaranja po sopstvenom osjećanju, kako se to često čini. Grafičke metode su tačne, ali se ne mogu u svim slučajevima primijeniti, jer uzimaju u obzir samo troškove transporta i ako rudna tijela zauzimaju položaj u seriji. Analitičku metodu su, takođe, razni autori primjenjivali, na iznalaženju optimalnog mjesta otvaranja ležišta, koji se pokazao najbolji metod, ali nažalost kod nas je imao malu ili nikakvu praktičnu vrijednost.

7.2 Određivanje lokacije objekata otvaranja grafičkim putem 7.2.1

Lokacija objekta otvaranja kod slojevitih ležišta

Za slučaj koncentracije mase, odnosno za slučaj više paralelnih slojeva, uz korišćenje uslova transporta cjelokupnih rezervi, glavne prostorije otvaranja treba postaviti u zoni „neutralnih masa“ (Tn). Odnosno neophodno je ispuniti sljedeći uslov:

T

L

 Tn   TD

i

T

D

 Tn   TL

Gdje je: TL – suma masa koje sa nalaze sa lijeve strane u odnosu na neutralnu zonu; TD – suma masa koje se nalaze sa desne strane u odnosu na neutralnu zonu. Rješenje ovakvog problema dobija se grafičkim putem na sljedeći način. Koordinatni početak se postavlja tako da se ordinata usmjeri u pravcu koji se poklapa sa lijevom granicom eksploatacionog područja, a apscisa po pravcu pružanja. Na ordinati se nanose ukupne mase T (u tonama) a na apscisi dužina eksploatacionog područja u metrima (L). Na apscisi se vrši projektovanje tačaka od 0 do n, gdje n predstavlja ukupan broj tačaka koje se odnose na težišta slojeva. Broj tačaka n jednak je ukupnom broju

slojeva (n = ns), a njihov položaj u koordinatnom sistemu dobija se projektovanjem težišta svakog pojedinačnog sloja na apscisi, pri tom neuskađujući broj tačke sa rednim brojem sloja, kao na primjer sloju sa rednim brojem I ne mora odgovarati tačka broj 1. Projektovanje tačaka sastoji se u povlačenju pravca djelovanja masa, odnosno normale iz svake tačke težišta sloja do presjeka sa apscisom. Tačka 1 nalazi se u presjeku pravca sjelovanja masa iz težišta sloja koji se nalazi prvi u koordinatnom sistemu, gledano s lijeva udesno, i apscise. Po istom principu dobijaju se i ostale tačke. Pravac na kome će se locirati glavni objekti otvaranja, kao što se vidi sa slike 7.2.1. dobija se tako što se prvo na apscisu nanesu tačke od 1 do 5 za sve slojeve (ns = 5) iz pravca težišta za svaki sloj (T1 – T5). Na ordinati se nanose sume masa Ti, gdje je i = 1, 2, ..,5 (T1 iz tačke 1; T1 + T2 iz tačke 2; T1 + T2 + T3iz tačke 3; itd). Nakon nanošenja T1, ukupna suma T1 se dijeli na pola, čime se dobija tačka D. Kroz tačku D, paralelno sa apscisom povlači se pravac DC. Presjek pravca DC sa izlomljenom krivom AB daje tačku F, kroz koju prolazi pravac 3 – F. Prenošenjem ovog pravca na plan određujemo zonu u kojoj mogu biti locirani glavni objekti otvaranja. Tačnu lokaciju objekata otvaranja u toj zoni uslovljava niz faktora kao što je navedeno u prethodnoj tački.

Slika 7.2.1. - Grafički prikaz postupka rješavanja izbora lokacije objekata otvaranja

7.2.2

Lokacija objekta otvaranja kod ležišta sastavljenih od više rudnih tijela

Ako neko eksploataciono polje sadrži više rudnih tijela onda u tom slučaju treba odrediti takvu lokaciju objekata otvaranja koja će omogućiti sistem osnovne pripreme sa ravnomjernom preraspodjelom troškova transporta masa iz pojedinih dijelova ležišta i stvaranje racionalnog proizvodnog sistema uz ekonomski opravdaniju i sigurniju proizvodnju. Osnovna je pretpostavka da postoji u granicama eksploatacionog polja područje u kome je racionalno locirati prostorije otvaranja.

Postupak određivanja lokacije za ovaj slučaj tretiran je u mnogim radovima među kojima poseban značaj imaju radovi akademika L.D. Ševjakova. Akademik Ševjakov ukazuje na činjenicu da mjesto glavnog izvoznog objekta mora biti tako odabrano kako bi jedinični troškovi po toni insdustrijskih rezervi u eksploatacionom polju bili najmanji. Međutim, od lokacije zavise troškovi izrade prostorije, troškovi glavnog transporta rude i jalovine, troškovi prevoza radnika, održavanja podzemnih prostorija osnovne pripreme, troškovi provjetravanja, odvodnjavanja i dr. Tom cilju konvergira, po Ševjakovuu, takva lokacija koja će biti bliska težištu koje odgovara svim gravitirajućim rudnim tijelima. Ovdje se kao važno pitanje nameće kvalitet rude izražen preko jedne ili više korisnih komponenti. Problem lokacije objekta otvaranja se može sa velikom tačnošću riješiti i grafičkom metodom koja se bazira na primjeni verižnog poligona. Grafička konstrukcija ove metode sastavljena je od dva dijela. Prvi dio prikazan je na istoj slici gdje se kroz težišta rudnih tijela provlače pravci dejstva koncentrisanih masa paralelni sa Y odnosno X osom. Poslije slaganja vektora Re1; Re2; ...; Ren u njihovoj blizini uzimamo proizvoljnu tačku O iz koje vučemo prave linije do početka i završetka tačaka odgovarajućih vektora. Ove linije nazivamo polnim zracima a samu tačku O polom. Označavanje polnih zrakova je O; 1; 2; ...; n, gdje posljednji zrak nosi redni broj n – tog vektora. Ovako dobijenu konstrukciju prenosimo na plan (slika 7.2.2.1) povlačeći paralele sa polnim zracima, tako da iz iste tačke na pravcu dejstva koncentrisanih masa povlačimo dva zraka koji obuhvataju odgovarajući vektor. To znači da prvo povlačimo zrak „O“ lijevo od prvog rudnog tijela (I) do prvog pravca dejstva koncentrisanih masa. Iz presječne tačke zraka „O“ i prvog pravca dejstva koncentrisanih masa povlačimo zrak „ „ do drugog pravca koji prolazi kroz rudno tijelo (II), itd. U ovom planu zraci O; 1; 2; ...; n obrazuju verižni poligon. U presjeku početnog zraka „O“ i krajnjeg zraka „n“ nalazi se tačka kroz koju prolazi pravac dejstva ukupnih koncentrisanih masa koji je paralelan sa X osom. Analogno se cijeli postupak ponovi i za sistem koji je orijentisan u pravcu Y ose, i odredi tačka kroz koju prolazi pravac dejstva ukupnih koncentrisanih masa, koji je paralelan sa Y osom. U presjeku ovih pravaca dejstva ukupnih masa za X i Y osu nalazi se tačka S koja predstavlja središte eksploatacionog polja sastavljenog od pojedinačnih rudnih tijela. Koordinate tačke S (Yo, Xo) predstavljaju približno najpovoljniju lokaciju glavnog izvoznog objekta za ovakav tip ležišta.

Slika 7.2.2.1. - Grafički postupak izbora lokacije objekata otvaranja kod ležišta sastavljenih od više rudnih tijela

Vrlo važan faktor koji utiče na izbor lokacije izvoznog objekta je i kvalitet rude, odnosno rezerve metala sadržane u rudnim tijelima. Kvalitet rude predstavljen je srednjim sadržajem metala u rudnim tijelima (ma, m2, ..., mn). Grafički postupak je potpuno identičan prethodno opisanom postupku kod određivanja lokacije izvoznog objekta na osnovu težišta rudnih tijela samo što vektori Rm1, Rm2, ..., Rmn predstavljaju rezerve metala u rudnim tijelima. Predpostavimo da je odnos srednjeg sadržaja metala u rudnim tijelima sljedeći: m2 < m1 < m4 < m3. Ovo ima za posljedicu pomjeranje tačke S u položaj S', odnosno pomjeranje lokacije izvoznog objekta u pravcu rudnog tijela III. Poslije određivanja težišta tačaka S i S' stvaraju se uskovi za definisanje optimalnog područja lokacije objekata otvaranja. To područje predstavlja krug sa središtem u tački S, a čija kružna linija prolazi kroz tačku S', odnosno duž SS' je poluprečnik kruga.

Slika7.2.2.2. – primjer grafičkog određivanja najpovoljnije lokacije objekata otvaranja

7.2.3

Lokacija objekta otvaranja kod ležišta nepravilnih morfoloških oblika

Kod ležišta nepravilnog oblika čiji morfološki oblik dozvoljava osnovnu pripremu po horizontima, lokacija objekta otvaranja određuje se iz uslova:

T

L



T

D

Gdje je: TL – rezerve svih horizonata sa lijeve strane objekta otvaranja; TD – rezerve svih horizonata sa desne strane objekta otvaranja. Ako se predpostavi da je zapreminska težina konstantna za cijelo ležište, tada su rezerve rude proporcionalne površinama na horizontima. U tom slučaju izbor lokacije objekta

otvaranja vrši se na osnovu izračunavanja površina poprečnog presjeka ležišta na nivou horizonta (slika 13.) Lokacija objekta otvaranja po pružanju ležišta određuje se na sljedeći način:

P

L

  PD 

P 2

Gdje je: PL – ukupna površina na planu u nivoima horizonata sa lijeve strane objekta otvaranja; PD – ukupna površina na planu u nivoima horizonata sa desne strane objekta otvaranja; P – ukupna površina horizonata na planu za cijelo ležište. U konkretnom slučaju prema slici 7.2.3.1. ukupna površina je jednaka: P

P0  P1  P2  P3  P4 2

Gdje je: P0  a1  P0'

P1  a 2  P1'

P2  a3  P2'

P3  a 4  P3'

a1  k1

a 2  k1  k 2

a3  k 2  k 3

a4  k3  1

P4  S 4

k – korekcioni faktor u funkciji visine horizonta. Korekcioni faktor „k“ predstavlja odnos odgovarajućeg višeg i najnižeg horizonta, odnosno: k1 

H1 H4

k2 

H2 H4

k3 

H3 H4

k4 

H4 1 H4

U slučaju da su visine horizonata jednake tada je: k1  k 2  k 3  k 4  1

Iz naprijed navedenih elemenata ukupna površina poprečnih presjeka u nivoima horizonata jednaka je:

P 

P0' P'  P1'  P2'  P3'  4 2 2

Slika 7.2.3.1. Prikaz ležišta

Slika 7.2.3.2. Plan ležišta sa geodetskom mrežom i optimalnim zonama

Postupak rješavanja pomenutog problema svodi se na sljedeće: Na planu sa geodetskom mrežom (slika 7.2.3.3.) prikazano je ležište sa površinama na horizontima. Geodetskim osama 0; 1; 2; ..., površine na horizontima podijeljene su na dijelove po pravcu pružanja (0 – 1; 1 – 2; 2 – 3; itd). Površine svakog se premjere planimetrom ili na neki drugi način i korišćenjem navedenih izraza dobija se ukupna površina. Formiranjem koordinatnog sistema, kod koga ordinata služi za nanošenje površina horizonata (P, m2), a apscisa za nanošenje podioka koji odgovaraju rastojanju geodetskih osa (L, m), omogućava nam da odredimo položaj objekta otvaranja. Na grafiku (slika 7.2.3.4.) nanose se segmenti površina horizonata u skladu sa prethodnim izrazom koji se nalaze između dvije susjedne geodetske ose (1 – 2; 2 – 3; itd). Kada se nanesu svi segmenti površina počev od 1 – 2 do 8 – 9, dobija se kriva OA. Ordinata tačke A predstavlja ukupnu površinu P. Dijeljenjem visine na pola (P/2) i povlačenjem prave C1C do presjeka sa krivom OA dobija se tačka D na krivoj OA. Iz tačke D se spušta normala na apscisu i dobija se tačka E. Prenošenjem tačke E na plan ležišta i povlačenjem pravca kroz nju, paralelno sa geodetskim osama, dobija se pravac R na kome će biti lociran objekat otvaranja. Uslijed greške očitavanja (mjerenja) površina moguće je odstupanje koje može iznositi i do 10 %, zbog toga se formira zona optimalnosti koja je jednaka maksimalno 0,1∙PL sa lijeve i 0,1∙PD sa desne strane. Za slučaj kada na rudniku postoje prerađivački kompleksi (PK), flotacija, separacija, itd., tada se moraju uključiti i troškovi transporta na površini, čime se prouzrokuje pomjeranje zone optimalnosti. U tom slučaju treba odrediti ekvivalentnu površinu (koja je na dijagramu predstavljena dijelom AB slika 15.). Ekvivalentna površina se određuje na sljedeći način:

P

e



t P t1

Gdje je: t – troškovi transporta u podzemnoj eksploataciji; t1 – troškovi transporta na površini ( od GIO do PK). Nakon određivanja ekvivalentne površine i njenog nanošenja na dijagram dalji postupak određivanja zone optimlnosti se izvodi po naprijed opisanom načinu.

Slika 7.2.3.4. - Grafičko određivanje zone optimalnosti

7.3 Određivanje lokacije objekata otvaranja analitičkim putem 7.3.1

Određivanje koordinata lokacije objekata otvaranja na osnovu težišta masa rudnih tijela

Ako eksploataciono polje sačinjava više rudnih tijela, koja su međusobno raspoređena tako da obrazuju neku vrstu zatvorenog poligona, tada se optimalno mjesto lokacije objekta otvaranja može odrediti korišćenjem koordinata svakog rudnog tijela i njihovih rezervi. Takođe je važno napomenuti da u ovom slučaju raspored ležišta po dubini, odnosno po koordinati Z ne utiče na rezultat rješenja. Za rješavanje ovog problema neophodno je, prije svega pripremiti plan eksploatacionog polja ažuriran sa geodetskim elementima (slika 7.3.1.) i odgovarajuće ulazne parametre. Neophodni ulazni parametri su redni broj i naziv rudnog tijela, eksploatacione rezerve Re

i koordinate Y i X za svako rudno tijelo. Sve ove elemente treba sistematizovati u vidu tabele čiji je izgled sljedeći: Tabela 9. Redni broj rudnog tijela

Naziv rudnog tijela

Eksploatacione rezerve Rei (t)

1. 2. . . n.

Koordinate rudnog tijela Yi Y1 Y2 . . Yn

Re1 Re2 . . Ren

Xi X1 X2 . . Xn

Za određivanje lokacije objekta otvaranja u ovakvim slučajevima neophodno je odrediti vrijednost apscise (Y0) I vrijednost ordinate (X0). Prema tome, vrijednost apscise određuje se na osnovu sljedećeg obrasca: n

 Re  Y

Y0 

i

i 1

i

n

 Re i 1

i

Gdje je: Rei – rezerve i – tog rudnog tijela, (t); Yi – koordinata i – tog rudnog tijela, (m). Ukupne eksploatacione rezerve dobijaju se kao suma eksploatacionih rezervi svih rudnih tijela, odnosno: n

 Pe  Pe i 1

1

 Pe2    Pen

Gdje je: n – broj rudnih tijela koja su ušla u analizu.

Slika 7.3.1. Plan eksploatacije polja sa ulaznim podacima

Analogno prethodnom postupku određuje se i vrijednost ordinate (X0), pa je: n

X0 

 Re  X i

i 1

i

n

 Re i 1

i

Gdje je: Xi – koordinata i – tog rudnog tijela, (m). Određivanje Y0 i X0 i njihovih nanošenja na plan eksploatacionog polja dobija se optimalno mjesto lokacije glavnih objekata otvaranja. Na kraju treba napomenuti da prilikom nanošenja koordinata sa plana na teren mogu nastati i odgovarajuća odstupanja od oređenog mjesta lokacije, što je posljedica uticaja niza poznatih faktora.

7.3.2

Određivanje koordinata lokacije objekata otvaranja na osnovu kvaliteta rude (sadržaja metala u rudnim tijelima)

Uticaj kvaliteta rude na lokaciju objekta otvaranja bio je pomenut pri određivanju lokacije grafičkim postupkom primjenom metode „verižnog poligona“. U zavisnosti od sadržaja metala u pojedinim rudnim tijelima doći će do pomjeranja prvobitne lokacije iz tačke S (Y0, X0) u tačku S' (Y0, X0). Metodološki postupak je isti kao i kod određivanja lokacije na osnovu težišta masa rudnih tijela samo što se sada u proračun uvode rezerve metala u rudnim tijelima. Vrijednost apscise računa se na osnovu sljedećeg izraza:

n

Y  ' 0

 Rm i 1

i

 Yi

n

 Rm i 1

i

Gdje je: Rmi – rezerve metala i – tog rudnog tijela, (t). Ukupne rezerve metala dobijaju se kao suma rezervi metala svih rudnih tijela, odnosno: n

 Rm i 1

i

 Rm1  Rm2    Rmn

Vrijednost ordinate računa se na osnovu sljedećeg izraza: n

X  ' 0

 Rm  X i

i 1

i

n

 Rm i 1

i

Nanošenjem dobijenih vrijednosti na plan eksploatacionog polja dobija se optimalno mjesto lokacije u tački S' ( Y0' , X 0' ) sa stanovišta kvaliteta rude.

7.3.3

Određivanje lokacije objekta otvaranja iterativnim postupkom

Neka je kao zadatak postavljeno da se nađe optimalno mjesto otvaranja ležišta s obzirom na troškove izrade podzemnih prostorija do rudnih tijela i troškove transporta (slika 16.). Teorijska procedura rješavanja ovog problema svodi se na određivanje minimalnih troškova izrade podzemnih prostorija i troškova transporta pri eksploataciji, koji se uzima za kriterijum optimalnosti. Kada je poznata cijena izrade 1 m hodnika, cijena podzemnog transporta po 1 tm, koordinate ležišta rudnih tijela i količine rude mogu se izračunati zbirnim troškovi na osnovu sljedećih izraza: Ti  t i  qi  Ri

i  1,2,  , n

Gdje je: ti – troškovi izrade hodnika, (KM/m); qi – troškovi podzemnog transporta, (KM/tm); Ri – eksploatacione rezerve u rudnim tijelima, (t); i n – borj ukupnih tijela koja ulaze u analizu. Ukupni troškovi za izradu hodnika i transport mineralne sirovine iznose:

n

F  x, y    Ti  Li i 1

Gdje je: Ti – z bir troškova, (KM/m); Li – dužina i – tog pristupnog hodnika, (m). Dužina hodnika se izražava preko koordinata, sljedećim izrazom: Li 

 xoi  xi  2   y oi  y i  2

Gdje je: xi, yi – koordinate ležišta rudnih tijela. Zamjenom izraza za dužinu hodnika u izraz koji definiše ukupne troškove dobija se jednačina sljedećeg oblika: F  x, y   T1 

 xo1  x1  2   y o1  y1  2

 xo 2  x 2  2   y o 2  y 2  2

 T2 

   Tn 

 xon  x n  2   y on  y n  2

Iz prethodnog izraza se vidi da je funkcija ukupnih troškova složena funkcija koja zavisi od promjenljivih Y0i i X0i. Da bi našli optimalno mjesto objekta otvaranja potrebno je prvo da pronađemo parcijalne izvode funcije ukupnih troškova po promjenjivoj X i Y, odnosno: F n  x i 1

xoi  xi

 xoi  xi 

2

  y oi  yi 

2

F n  y i 1

y oi  y i

 xoi  xi  2   yoi  yi  2

Poštujući kriterijum minimalnih troškova optimalno mjesto otvaranja se nalazi u onim koordinatama (X0, Y0) za koje su parcijalni izvodi jednaki nuli, odnosno: F 0 x

F 0 y

Rješavanjem ovog sistema jednačina dobijaju se tražene koordinate. Njihovo rješavanje predstavlja dosta težak i komplikovan posao, pa ćemo rješenja potražiti interacijom. Za prvo približavanje (interaciju) uzet ćemo proizvoljne koordinate (X01, Y01). U prvoj interaciji izračunavaju se dužine hodnika za sva rudna tijela i dobijene vrijednosti se zamjenjuju u izraz za ukupne troškove, čime se dobija minimalna vrijednost ukupnih troškova za prvo približavanje. Zatim se dobijene dužine hodnika uvrste u jednačine parcijalnih izvoda, i rješavanjem ovih jednačina po X i Y dobijaju se koordinate za naredno približavanje, odnosno:

Ti  xi  L xo 2  i 1n oi Ti  i 1 Loi n

Ti  yi L y o 2  i 1n oi Ti  i 1 Loi n



Ponavljajući iterativni postupak približavamo se optimalnoj lokaciji objekta otvaranja. Iterativni postupak se prekida onda kada vrijednost funkcije ukupnih troškova poslije niza uzastopnih opadajućih vrijednosti počinje da raste i za rješenje se usvajaju vrijednosti dobijene iz prethodne iteracije.

8 ODREĐIVANJE OSNOVNIH PARAMETARA RUDNIKA 8.1 Određivanje kapaciteta rudnika 8.1.1

Opšti pristup određivanju kapitala rudnika

Osnovni parametri koji karakterišu podzemni proizvodni sistem (PPS) su: godišnji kapacitet, elementi eksploatacionog polja, rezerve ležišta, vijek eskploatacije. U vezi sa tim izborom kapaciteta rudnika je jedan od važnih zadataka pri projektovanju rudnika, pa stoga treba ga određivati uz poštovanje tehnologije, tehnike i organizacije rudarske proizvodnje. Godišnji kapacitet rudnika, prije svega zavisi od geoloških, tehnoloških i rudarsko – tehničkih uslova eksploatacije. Dugi niz godina godišnji kapacitet rudnika određivan je empirijski bez tehničko – ekonomske analize, koja je jedini ispravan put za realnu ocjenu ovog parametra. Kada je riječ o kapacitetu uglavnom se misli na optimalni kapacitet rudnika. A pod optimalnim kapacitetom se podrazumijeva ona vrijednost kod koje je ostvarena minimalna cijena koštanja po proizvedenoj toni korisne mineralne sirovine. Ovaj kapacitet zavisi od niza faktora, a to su prije svega rezerve mineralne sirovine, način otvaranja i osnovne pripreme, metoda i tehnologija otkopavanja, troškovi proizvodnje i niz drugih ekonomskih faktora. Postizanjem najveće količine mineralne sirovine uz najmanje utrošena sredstva po jednoj toni mineralne sirovine ostvaruje se optimalni kapacitet. Na slici 8.1.1. dat je dijagram sa koga se vidi proces istraživanja ležišta, postizanja optimalnog kapaciteta i ulazak u period kada su troškovi veći od proizvodnje.

Slika 8.1.1. - Dijagram uticaja kapaciteta na troškove ulaganja

Na prethodnom dijagramu je prikazano: AB – period istraživanja i izgradnje rudnika; BM – brži porast kapaciteta od uloženih sredstava; M – optimalni kapacitet rudnika (A0); i MN – brži porast uloženih sredstava od kapaciteta. tg  tg  tg

Kao što se vidi period A – B prikazuje fazu istraživanja i izgradnje rudnika. Tačka B je momenat kada rudnik počinje sa proizvodnjom koja se stalno povećava sve do tačke M. Istina, u ovoj fazi povećavaju se i sredstva ali sa manjim intenzitetom od proizvodnje. Istovremeno tačka M predstavlja i tačku optimalnog kapaciteta (A0). Dalje od tačke M do tačke N i dalje se povećava kapacitet ali usporenije od uloženih sredstava. Vezivanjem optimalnog kapaciteta za jednu tačku bi bilo neosnovano, zbog toga što su promjene u blizini tačke M veoma male. Iz tog razloga uvijek treba govoriti o zoni optimalnosti koja se nalazi ispod i iznad tačke M.

8.1.2

Faktori koji utiču na izbor kapaciteta rudnika

Među glavnim faktorima koji utiču na kapacitet rudnika su: rezerve ležišta, tip ležišta sa njegovim elementima (debljina, ugao zalijeganja), cijena mineralne sirovine, potreba za određenom mineralnom sirovinom, sistem osnovne i otkopne pripreme, dubina otkopavanja, sistem otvaranja i dr. U slučaju rekonstrukcije rudnika javljaju se i dodatni

faktori kao što su: obim otvorenih i pripremljenih rezervi za otkopavanje i perspektivne rezerve. Količine mineralne sirovine (rezerve) imaju presudan značaj sa stanovišta povećanja kapaciteta rudnika. Istovremeno, u slučaju da postoje takve rezerve mineralne sirovine kod kojih je moguće povećati kapacitet neophodno je naći i takva tehničko – tehnološka rješenja u domenu otkopavanja čiji bi cilj bio povećanje produktivnosti otkopa. S tim u vezi usklađivali bi se i drugi podsistemi kao što su sistem otvaranja i osnovne pripreme, transporta, izvoza, ventilacije, odvodnjavanja i dr. U zavisnosti od rezervi i vijeka eksploatacije godišnji kapacitet računa se: A

1  g   R  t 1  r   t

god 

Gdje je: g i r – gubici i razblaženje mineralne sirovine; R – rezerve ležišta; t – vijek eksploatacije.

8.1.3

Određivanje kapaciteta po rudarsko – tehničkim mogućnostima

Godišnji kapacitet rudnika po rudarsko – tehničkim mogućnostima za slučaj eksploatacije nagnutih i strmih ležišta određuje se na osnovu godišnjeg napredovanja po padu. Po ovom principu godišnji kapacitet rudnika računa se: A  k  S  h'  k L  t god 

Gdje je: k – koeficijent koji zavisi od gubitka i osiromašenja; S – srednja površina koja se dobija iz horizontalnog presjeka ležišta, (m2); γ – zapreminska masa, (t/m3); h' – srednje godišnje napredovanje po padu ležišta, (m); kL – korektnivni koeficijent koji zavisi od debljine i ugla zalijeganja ležišta. Godišnje napredovanje po padu (h') zavidi od debljine ležišta sistema otkopavanja i broja aktivnih etaža. Ova vrijednost se mijenja zavisno od ležišta do ležišta. Za slučaj otkopavanja na više etaža eksploataciona površina računa se po izrazu: n

Se 

R S i

i 1

n

R i 1

i

i

m  2

Gdje je: n – broj etaža; Ri – rezerve i – te etaže, (t); Si – eksploataciona površina i – te etaže, (m2). Za slučaj ostavljanja zaštitnih stubova površine debljine po prethodnom izrazu umanjuju se za površinu koja se odnosi na zaštitne stubove, odnosno: n

Se 

 R  S i 1

i

i

 Rsi  Ssi 

R i 1

m  2

n

i

Gdje je: Rsi – rezerve mineralne sirovine i – te etaže koje ostaju u zaštitnom stubu, (t); Ssi – eksploataciona površina i – te etaže koja pripada zaštitnim stubovima. Za slučaj horizontalnih i blago nagnutih ležišta kapacitet rudnika određuje se na osnovu sljedećeg izraza: A  A0  N  n0  k p  K r  t god 

Gdje je: A0 – proizvodnja sa otkopa, (t/god); N – broj otkopnih blokova; n0 – broj otkopa u bloku; kp – koeficijent koji zavisi od proizvodnje iz pripreme; Kr – koeficijent rezerve.

8.1.4

Određivanje godišnjeg kapaciteta rudnika na osnovu ekonomskih faktora

Povećanjem kapaciteta rudnika smanjuju se vijek eksploatacije ležišta a istovremeno rastu troškovi sredstava i amortizacija, troškovi transporta, troškovi održavanja. Nasuprot povećanju nabrojanih troškova smanjuje se opšterudnički troškovi i neki eksploatacioni. Ova zavisnost daje se na sljedećoj slici (slika 8.1.4..).

Slika 8.1.4. - Zavisnost između troškova rudnika i njegovog kapaciteta ( 1 – stalni troškovi; 2 – proporcionalni troškovi; 3 – troškovi nezavisni od kapaciteta rudnika; 4 – ukupni troškovi)

Optimalni kapacitet da se odredi po metodologiji akademika M. J. Agaškova koja tretira minimalne troškove eksploatacije rudnika i istovremeno pomenuti autor je utvrdio da troškovi eksploatacije u opštem vidu imaju sljedeću funkcionalnu zavisnost: f  A  C1  A 

C2  C3 A

Gdje je: A – kapacitet rudnika, (t/god); C1, C2, C3 – vrjednovani koeficijenti. Nalaženjem prvog izvoda prethodne funkcije i izjednačavanjem sa nulom dobijaju se: C1 

C2 C2 0  A A C1

Pri rješavanju ovako kompleksnog problema uključuju se sve vrste troškova. Da bi se dobila predstava njihovog učešća u fazi projektovanja, izgradnje i eksploatacije daje se njihova specifikacija sa procentualnim vrijednostima na narednim tabelama. (tabela 10 i tabela 11).

Tabela 10.

Redni broj

Eksploatacioni troškovi

1. 2. 3. 4. 5. 6.

Pripremni radovi Otkopavanje Otprema Izvoz Odvodnjavanje Ventilacija Remont i održavanje prostorija Rasvjeta Uslužni radovi na površini Opšti rudnički i jamski troškovi

7. 8. 9. 10.

Specifični udio u opštoj sumi eksploatacionih troškova (%) 8 – 15 40 – 60 5 – 10 4–8 0 – 10 1–2 1 – 10 Do 1 3–5 15 - 25 Tabela 11.

Redni broj 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Osnovna ulaganja

Specifični udio u opštoj sumi osnovnih ulaganja (%)

Prethodni radovi (projektovanje rudnika, istraživanje, otkup) Rudarski osnovni radovi Elektro – mehanička oprema Tehnička i opšta izgradnja (zgrade, fundamenti, bunkeri) Transportna izgradnja i oprema Sitna oprema i inventar

2–5 40 – 20 20 – 40 18 – 35 1-3

P. Z. Uvjegin je dopunio prethodni izraz uključivši i rezerve (R) pa je funkcija cilja dobila sljedeći oblik: f  A 

C1  A C 2 C 3    C4 R A R

Po principu kao i prethodnu funkciju diferencira se po A i prvi izvod izjednačuje sa nulom, odnosno: f '  A 

C1 C 2 C2  2 0  A R R A C1

8.1.5

Pristup određivanju kapaciteta od strane naših autora

Mnogi naši istaknuti stručnjaci bavili su se problemom kapaciteta. Za potrebe rudarskog inženjera mislim da je interesantno prikazati metodologiju prof. Stjepanovića. Profesor M. Stjepanović na osnovu statističke analize je došlo do zaključka da se za određivanje godišnjeg kapaciteta i vijeka trajanja rudnika može koristiti „bazna“ formula koja izražava zavisnost kapaciteta (A) od rezervi ležišta (Rx) (slika 8.1.5.) i čiji je matematički izraz: A  k  6 Rx 5

odnosno: T

Rx

k  Rx 5 Rx  A  T 6

Slika 8.1.5. - Zavisnost kapaciteta rudnika od veličine rezervi u ležištu

Gdje je:

Rx – rezerve korisne supstance u ležištu, (t); k – koeficijent koji uzima u obzir prirodne rudarsko – tehničke i socijalno – ekonomske uslove (k = 0,4 ÷ 0,7). Radni vijek rudnika izražava se preko kapaciteta formulom: T 5

A k6

Kod metodologije određivanja formule za godišnji kapacitet i radni vijek rudnika pošlo se od pretpostavke da se u svakom ograničenom ležištu rezerve korisne supstance (Rx) min

teoretski mogu eksploatisati sa različitim kapacitetima (od A

max

=0÷A

, odnosno do A

= Rx). Konstruisane su hiperbolične krive za Rx = A∙ T = const. Izvršena je grafička konstrukcija za Rx =A ∙ T =10, 20, 30, ..., 100 miliona tona rezervi. Za svako određeno Rx u datom periodu i tehničko – ekonomskoj bazi, mora postojati i određeni optimalni kapacitet, koji se na osnovu statističkih podataka nalazi na užem području bliže koordinatnom početku, tj. vrijednost A koncentrisana je od A = 0 do A = 1; 1,5; 2 miliona tona, a za veće vrijednosti A, učestalost je sve rjeđa. U svakom slučaju istina je da postoji jedna tačka prosjeka poznate krive f(Rx) sa nekom op

drugom krivom ∅(A) (ili aproksimiranim pravcem) čije koordinate presjeka (X = A , Y, op

op

op

T ) predstavljaju vrijednost optimalnog kapaciteta (A ) i radnog vijeka rudnika (T ). Na osnovu analize statističkih podataka izveden je zaključak da se nepoznata funkcija ∅(A) može izraziti jednačinom: T 5

x k6

Koordinata presjeka X = A, (T = y) određuje se: y

Rx X

T 5

i

X k6

Rx 5 X  6 X k Rx 5  X 5 

X k6

X  A  6 k 6  Rx 5

odnosno: A  k  6 Rx 5

A  k  3 Rx  Rx

ili

Kako je Qx = const. to će izraz za godišnji kapacitet glasiti: y T 

Rx k  Rx  Rx 3

U jednačinama nepoznata je samo vrijednost koeficijenta k, koji je funkcija k  f  m, H ,  , k1 , k 2 , k 3 

Gdje je: m – debljina sloja; H – dubina zalijeganja sloja; α – ugao pada sloja; 1

k – korficijent koji uzima u obzir prirodne uslove; 2

k – koeficijent koji uzima u obzir rudarsko – tehničke uslove; 3

k – koeficijent koji uzima u obzir socijalno – ekonomske uslove.

Vrijednost koeficijenta kreće se u granicama od k = 0,3 ÷ 1,0 a najveća vrijednost, koju bi trebalo tačno utvrditi za svako ležište, procjenjuje se za naše uslove k = 0,4 ÷0,7. Za godišnji kapacitet i radni vijek rudnika može se dati izraz utvrđen po istoj metodologiji, kojim se veoma jednostavno i brzo određuje vrijednost za „A“ i „T“. A  a  Rx a  tg   100' ' do 260' '  min  030' i  max  5

Jednačina za određivanje godišnjeg kapaciteta po ovoj metodologiji služila bi kao orijentaciona. Na osnovu podataka istraživanja, gdje su utvrđene rezerve ležišta, kapacitet rudnika odredio bi se po formuli odnosno predstavljao bi orijentacioni reper za konačno određivanje kapaciteta na osnovu razvoja otkopnih radova i minimalne cijene koštanja 1 t proizvedene korisne supstance. Predloženom metodologijom, rad bi se ubrzao, a broj varijanata za određivanje godišnjeg kapaciteta, vijeka trajanja i visine horizonta, sveo na minimum. opt

U tabeli 12 date su vrijednosti kapaciteta (A) i vijeka trajanja rudnika za k = 0,47. Tabela 12.

Qx (t)

k opt  3 Qx

Qx

A (t)

T (god)

5.000.000

80,35

2.236,07

179.668

27

6.000.000

85,39

2.449,49

209.162

28

7.000.000

89,89

2.645,75

237.826

29

8.000.000

93,98

2.828,43

265.816

30

9.000.000

97,95

3.000,00

293.250

30

10.000.000

101,24

3.162,28

320.149

31

12.000.000

107,59

3.464,10

372.703

32

15.000.000

115,89

3.872,98

448.840

33

20.000.000

127,55

4.472,14

570.421

35

25.000.000

137,40

4.999,99

686.999

36

30.000.000

146,01

5.477,22

799.729

37

8.2 Određivanje dimenzija eksploatacionog polja Određivanje dimenzija eksploatacionog polja je interesantno za slučaj ležišta kod kojih su velike rezerve, odnosno gdje ležište i po pravcu pružanja i po padu ima prikazano sa izuzetno velike dimenzije. Zbog velike dužine i širine ležišta nameće se problem određivanja elemenata eksploatacionog polja. Ovakva ležišta u literaturi nazivaju se još i „neograničena“ ležišta. Kod druge vrste ležišta („ograničenih“) ne postoji potreba za rješavanjem ovakvog problema iz prostog razloga jer elementi dužine eksploatacionog polja određene su prirodnim putem, dok je širina određena preko otkopnih jedinica. Uključivanje svih troškova koji učestvuju za pripremu eksploatacionog polja i njihovim sabiranjem dobija se funkcija cilja. Diferenciranjem ove funkcije po S i n dobiće se uslov za određivanje optimalnih širina i dužine eksploatacionog polja. Teorijska osnova se vidi u praktičnom primjeru, koji slijedi: Odrediti dimenzije eksploatacionog polja kod „neograničenog“ blago nagnutog ležišta uglja debljine 3 m za godišnji kapacitet od A = 500.000 [t/god].

Pored navedenih parametara neophodno je dati i sljedeće: Otkopava se dvokrilno sa godišnjim napredovanjem na jednom krilu, L = 600 [m/god]; -

Koeficijent iskorišćenja, k = 0,9; 2

3

-

Količina uglja iz jednog m , p = 3 [m ];

-

Cijena održavanja smjernog hodnika, c = 100 [din];

-

Koeficijent otpora, α = 0,0008;

-

Obim jamske prostorije, O = 11 [m]; 2

-

Površina poprečnog presjeka, S = 8 [m ];

-

Koeficijent korisnog dejstva ventilatora, η = 0,9; 3

-

Količina vazduha koja se ubacuje u jamu, Q = 50 [m /s];

-

Dužina jamskih prostorija, l = 1550 [m];

-

Cijena električne energije, c = 0,5 [din/kWh];

-

Jedinična cijena izvoza transporta, po horizontalnim smjernih hodnicima, c =

1

2

0,0015; 3

-

Jedinična cijena prijevoza ljudi, c =0,0015 [din];

-

Jedinična cijena izrade okna, c = 4000 [din/m];

-

Cijena navozišta, U = 1.000.000 [din];

-

Jedinična cijena izvoza, c = 0,002 [din/tm];

-

Cijena održavanja okna, c = 250 [din/god];

-

Cijena prijevoza ljudi oknom, c = 0,001 [din/m];

-

Cijena odvodnjavanja, c =0 (jer je q = 0 – nema vode);

-

Ukupna cijena površinskog kompleksa, c = 600 [din/m].

4

5

6

7

8

r

9

Rješenje: Sabiranjem svih troškova koji učestvuju u izgradnji i eksploataciji PPS i dijeleći sa rezervama

jamskog

polja

dobija

se

funkcionalna

zavisnost

između

dužine

eksploatacionog polja i broja otkopnih pojaseva: f  S , n  K1  S 

K2 K K  K3  n  4  5  K6 S n S n

Gdje je: K1 

 Q3    2 

c  c1  



c 2  c3 4

A 2 L K2    c4  h  U  A  c  Q3 h  c K 3    6  c5  c 7  1  c8  q v  2  A A  2  L  c9 A 2  L   c4  U 1  K5  A K4 

6

Konstantu K ne treba određivati jer se diferenciranjem gubi, naime, na osnovu iznosa f (S, n) određuje se minimum na sljedeći način: f 0 S

f 0 n

To u razvijenom obliku izgleda:

K K f K 1  22  5 2  0 S S nS K K f  K 3  24  2 5  0 n n n S

Algebarsko rješenje prethodne dvije jednačine će se izbjeći a pribjeći će se rješavanju grafičkim putem, tako što ih rješimo po S pa je: SI 

K K2  5 K1 n  K1

S II 

K5 K3  n2  K 4

Širina otkopnog pojasa računa se po obrascu: h

A 500000   154 m 2  L  p  K 2  600  3  0,9

Troškovi rada ventilatora: C1 

K1 

24  365    O  c1 24  365  8  11  0,5   0,08 din kWh 102  S 3   1000  102  8 3  0,9  50 3  2

100  0,008  

 

  0,0015  0,0015  0,003 4

500000 2  600 K2    4000  154  1000000   3878 500000  154  250 0,008  50 3 K3     0,002  0,001   0   0,424 2  500000 500000  2  600  600 K4   1,44 500000 2  600   4000  15000000  K5   3660 500000 (n)

S

I

II

S

S

3646

-

2700

140625

2300

15151

2072

6736

(1)

S (2)

S (3)

S (4)

S

(5)

S

1922

3930

1815

2604

1734

1861

1671

1400

(6)

S (7)

S (8)

S

0

0

Na osnovu dijagrama (slika 8.2.) dobija se da je S = 1700 [m] i n = 8 otkopnih pojaseva. To znači da je eksploataciono polje sljedećih dimenzija: 0

-

Po pružanju S = 1700 [m];

-

Po padu n ∙ h = 8 ∙ 154 = 1232 [m].

0

Vijek eksploatacije (T) ovog eksploatacionog polja je: T

S0 1700  n0   8  11,3 godine 2L 2  600

Slika 8.2. - Grafičko rješenje dimenzija jamskog polja

8.3 Određivanje visine horizonta Kod ležišta koja se pri eksploataciji dijele u horizonte nameće se važno pitanje koje se odnosi na definisanje njegove visine. Povećanjem visine horizonta troškovi za njegovu pripremu, (troškovi izrade navozišta, svih vrsta jamskih prostorija, komora idr.) po jednoj toni rezervi se smanjuju a troškovi održavanja se povećavaju. Imajući ovu činjenicu u vidu treba odrediti optimalnu vrijednost visine horizonta, odnosno onu visinu pri kojoj će ukupni troškovi koji opterećuju jednu tonu proizvedene mineralne sirovine biti minimalni. Na visinu horizonta utiču rudarsko – geološki, proizvodno – tehnički i ekonomski faktori. U prve faktore ubrajaju se: -

Oblik ležišta (slojevito ili nepravilnog oblika (žile, sočiva i sl.));

-

Debljina ležišta;

-

Ugao zalijeganja i njegova promjena;

-

Raspored orisne komponente;

-

Tektonika i dr.

U proizvodno – tehničke faktore, prije svega, ubrajaju se: -

Način otvaranja;

-

Metoda i tehnologija otkopavanja;

-

Geometrija ležišta;

-

Elementi jamskih prostorija;

-

Odvodnjavanje i provjetravanje;

-

Transport i izvoz.

I na kraju, ekonomske faktore čine: -

Troškovi izrade, održavanja, odvodnjavanja, provjetravanja, transporta i izvoza;

-

Gubici i osiromašenje.

Kompleksnim sagledavanjem svih navedenih faktora dolazi se do optimalne visine horizonta, koja uz najniže troškove daje najbolje tehničko – tehnološke efekte. Pošto funkcionalna zavisnost visine horizonta koja je izražena preko broja etaže (n) i troškova izgleda kako slijedi: Ti  f  n   C1  n 

C2  C3 n

Tada diferenciranjem ove funkcije po „n“ i izjednačavanjem sa nulom dobija se minimum odnosno moguće je odrediti broj etaža u horizontu, a samim tim i visinu horizonta. Iz ovog sljedi: C C2 df  C1  22  0  n  dn C1 n 1

2

Konstante C i C određuju se na sljedeći način:  

  h  1  60   S 8  K 8     0,1  h  S 6  K 6  N vo  0,1  h  N s  S 7  K 7  0,1   sin  2  Ag     

   L0  rg  h  r10  N vo  h  r11  N 

C1 

1 L0  m  k i

C2 

1 12,5   4,9  0,9  K v   Q1   K1  Vi  K1   Vi  K 3   L  K 4  S 4  S 5  K 5  L0  L0  m  k i

3

Konstantu C nije potrebno određivati jer kao što se vidi ona nestaje diferenciranjem, mada njenu vrijednost takođe možemo izračunati, ali ona nema nikakvog uticaja na visinu horizonta. Grafički prikaz određivanja visine horizonta dat je na slici 8.3.. Naime, ako se na ordinatu i

nanesi T (ukupni troškovi) a na apscisu broj etaža odnosno visina horizonta, koja je definisana poznatom visinom etaže i njihovog broja (h ∙ n), tada se dobija kriva f(n) čiji minimum predstavlja optimalnu visinu horizonta.

Slika 8.3. - Dijagram određivanja optimalne visine horizonta

U prethodnim izrazima oznake su sljedeće: n – broj etaža; H – visina horizonta (n ∙ h), (m); h - visina etaže, (m); 0

L – dužina eksploatacionog polja, (m); m – debljina ležišta, (m);

3

i

k – koeficijent intenzivnosti otkopne metode, (t/m ); 2

6

S – površina poprečnog presjeka ventilacionog okna (VO), (m ); 6

K – jedinična cijena koštanja VO, (KM/m'); vo

N – broj ventilacionih okana; s

N – broj rudnih sipki; 2

7

S – površina poprečnog presjeka sipki, (m ); 7

K – jedinična cijena koštanja rudne sipke, (KM/m'); 2

8

S – površina poprečnog presjeka sipki, (m ); 8

K – jedinična cijena uskopa, (KM/m); β – ugao nagiba uskopa; g

A – godišnji kapacitet rudnika, (t/god); g

r – jedinična cijena održavanja hodnika, (KM/m god); 10

r – jedinična cijena održavanja VO, (KM/m god); 11

r – jedinična cijena održavanja rudnih sipki, (KM/m god); 12

r – jedinična cijena uskopa, (KM/m god); 13

b – promjenjivi troškovi izvoza, (KM/tm); 14

b – promjenjivi troškovi servisisranja, (KM/m); v

N – godišnji broj vožnji; 3

15

K – troškovi energije za provjetravanje, (KM/m m'); 3

V – potrebna količina vazduha, (m /s); v

3

K – koeficijent vodoobilnosti, (m /t); 16

3

3

K – cijena koštanja pumpanja 1m na m visine, (KM/m m); 1

Q – obim izvoza servisnog okna mil., (t);

3

1

K – jedinična cijena koštanja navozišta, (KM/m ); i

V – ukupni obim radova na kompleksu navozišta i produbljavanju okna i servisnog okna, 3

(m ); 3

i

K – jedinična cijena pri izradi i produbljavanju pripremnog servisnog okna, (KM/m ); L – ukupna dužina transportnog hodnika, (m); 4

K – jedinična cijena izrade hodnika, (KM/m); 2

4

S – površina poprečnog presjeka transportnog hodnika, (m ); 2

5

S – površina poprečnog presjeka hodnika kroz ležište, (m ); 5

3

K – cijena izrade hodnika kroz ležište, (KM/m ).

8.4 Određivanje dužine otkopnog bloka Jedan od glavnih zadataka pri optimiziranju svakako je objašnjenje karaktera uzajamne veze među pojedinim parametrima. Ovakav stav ima smisla tim prije što se izmjenom samo jednog od optimizirajućih parametara direktno ili indirektno odražava na sve preostale. Za primjer može se navesti slučaj određivanja dimenzija otkopnog bloka kod primjene podetažne metode otkopavanja i gdje se vidi da ovaj parametar je u direktnoj ili indirektnoj vezi sa korakom zarušavanja, obim pripremnih prostoija, intenzitetom izrade, uslovima zalijeganja, tehnologijom izrade pripremnih prostorija i sl. Naime, promjenom bilo kog od pomenutih parametara direktno se odražava na dimenziju otkopnog bloka. U rudnim tijelima, koja po svom obliku pripadaju žičnom tipu, moguće je primijeniti metodu podetažnog otkopavanja sa zarušavanjem rude i pratećih stijena. Kod primjene pomenute metode u datim rudarsko – geološkim uslovima neophodno je dati relevantne

konstruktivne parametre otkopa kao i tehnologiju otkopavanja, koji će činiti bazu za pouzdano određivanje optimalne dužine otkopnog bloka. S obzirom da se ovdje radi o rješenju koje nije moguće direktno dobiti tada je neophodno izvršiti optimiziranje ekonomsko – matematičkog modela korišćenjem modela matematičkog programiranja. Za realizaciju ekonomsko – matematičkog modela u slučaju određivanja optimalne dužine otkopnog bloka, a kod primjene podetažne metode sa zarušavanjem, neophodno je sistematizovati sve troškove koji učestvuju u procesu formiranja i otkopavanja bloka. Naime, određivanjem svih troškova u otkopnom bloku koji su u funkciji dužine otkopnog bloka i troškova koji ne zavise od dužine bloka kao i njihovim sumiranjem dobija se funkcija ukupnih troškova koja je grafički predstavljena krivom ukupnih troškova. Funkcija ukupnih troškova ima svoj minimum koji u stvari predstavlja optimalnu dužinu otkopnog bloka. Na osnovu prethodnog može se konstatovati da je u procesu pripreme (slika 8.4.1.), struktura troškova sljedeća: 1

-

Troškovi pripreme otkopnog bloka (c );

-

Utovarno – transportni troškovi (c );

-

Troškovi provjetravanja (c );

-

Troškovi amortizacije (c ); i

-

Troškovi radne snage (c ).

2

3

4

5

Slika 8.4.1. - Prikaz osnovne pripreme otkopnog bloka

Navedeni troškovi mogu se odrediti na sljedeći način: -

Troškovi pripreme otkopnog bloka

Na osnovu slike 22 može se konstatovati , da bi blok u potpunosti bio pripremljen, neophodno je uraditi rudni i prolazni uskop – sipku (RS i PVU) i spojni hodnik (SH) kao i podetažni hodnik (PH). Imajući to u vidu troškovi pripreme mogu se odrediti na osnovu sljedećeg izraza: C1 

1  r    c1  l r  c2  l p  c3  n  l s  c4  n  L  Ld  H   i

Gdje je: r – razblaženje rude, (%); 1

c – cijena izrade rudne sipke, (KM/m); 2

c – cijena izrade prolazno – ventilacionog uskopa, (KM/m);

3

c – cijena izrade spojnog hodnika, (KM/m); 4

c – cijena izrade podetažnog hodnika, (KM/m); r

l – dužina rudne sipke, (m); p

l – dužina prolazno – vjetrene prostorije, (m); n – broj etaža u bloku; d – debljina rudne žice, (m); i – iskorišćenje ležišta, (%); 3

γ – zapreminska masa rude, (t/m ); s

l – dužina spojnog hodnika, (m); L – dužina otkopnog bloka, (m); i H – visina horizonta, (m). -

Utovarno – transportni troškovi

Ovi troškovi određuju se na osnovu izraza:

C2 

2  ct   L  2  l s  0,9  Qm

Gdje je: m

Q – nosivost kašike, (t); t

c – troškovi transporta, (KM/m). Troškovi provjetravanja otkopnog bloka mogu se izračunati na sljedeći način: C3 

24  Pm  ce Qd

Gdje je: m

P – snage elektromotora ventilatora, (kW); e

c – cijena električne energije, (KM/kW); d

O – dnevni kapacitet, (t/dan). -

Troškovi amortizacije

Ovi se troškovi odnose uglavnom na amortizaciju opreme angažovane na otkopu, i oni se izračunavaju na osnovu izraza: C4 

Ad Qd

Gdje je: d

A – dnevna amortizacija, (KM). -

Troškovi radne snage

Troškovi radne snage određuju se na osnovu sljedećeg izraza: C5 

N r  cn Qd

Gdje je: s

c – cijena nadnice, (KM); r

N – ukupna broj radnika angažovanih za jedan dan. 1

5

Sabiranjem navedenih troškova (od c do c ) dobijaju se ukupni troškovi na otkopnom bloku:

C  C1  C 2  C 3  C 4  C 5

odnosno: C

1  r    c1  lr  c2  l p  c3  n  l s  c4  n  L  L  d  H   i



2  c1   L  2  l s  24  Pm  ce Ad N r  c r     min 0,9  Qm Qd Qd Qd

Dobijeni izraz daje funkcionalnu vezu između družine otkopnog bloka i troškova njegovog otkopavanja. Ova funkcija se može predstaviti krivom koji ima svoj minimum o što u stvari predstavlja optimalnu dužinu otkopnog bloka. Za vrijednost dužine otkopnog bloka mogu se uzeti veće ili manje od optimalne (10 %) ali koje su bliske njoj i time se dobija zona optimalnosti, slika 8.4.2. Prethodna metodologija, koja se odnosila za slučaj žičnog tijela, može se primijeniti na isti način i za isti slučaj slojevitih ili drugih oblika ležišta.

Slika 8.4.2. - Grafički prikaz određivanja optimalne dužine bloka

8.5 Određivanje dužine širokog čela

Određivanje dužine širokog čela određuje se po tehničkim, organizacionim o ekonomskim faktorima. Za slučaj primjene uskozahvatnog kombajna izostaje prazan hod, pa je: l

 T  t   ns  t m  n st  1    t1  z  b  t v   n st  v 

  ln

Gdje je: T – trajanje smjene, (sat); t – vrijeme za pripremu rada, (sat); s

n – broj smjena; m

t – vrijeme manevrisanja na početku i na kraju čela, (min); st

n – broj sati za dan; n

Σl – ukupna dužina komore, (m); v – radna brzina mašine, (m/min); 1

t – vrijeme potrebno za zamjenu jednog zupca na kombajnu; z – učešće rashoda zuda, (min); m – debljina sloja, (m); b – širina zahvata kombajna, (m); i v

t – pomoćne operacije 1 m širokog čela, (min). Pored naprijed navedenog načina određivanja dužine širokog čela moguće je isti veličinu odrediti ako je poznat kapacitet rudnika i dnevno napredovanje mašine (kombajna) na osnovu njenih karakteristika kako sljedi:

l

A  m N d  vd  m    ki

Gdje je: A – godišnji kapacitet rudnika; d

N – broj radnih dana u godini; d

v – brzina dnevnog napredovanja čela, (m/dan); m – debljina sloja, (m); 3

γ – zapreminska masa, (t/m ); i

k – koeficijent iskorišćenja. Ako se pođe od činjenice, koja se odnosi na nalaženje optimalne vrijednosti za dužinu širokog čela, da povećavanjem dužine neki troškovi po jednoj toni uglja (izrada hodnika, montažu i demontažu opreme, izrada komore i sl.) snižavaju se, a drugi pak (održavanje hodnika cijena 1 m podgrade i grabuljastog transportera i dr.) povećavaju, tada diferenciranjem se može dobiti izraz za optimalnu dužinu širokog čela za slučaj primjene kompleksno mehanizovane tehnologije. Ovaj izraz je:

l

1

2

3

 C1  C 2   Ad C3  C 4

4

Gdje su C , C , C i C konstante a izračunavaju se:

C1  C2 

C  ln  m   Rr

C1  C v  C OTH  C OVH m    kr C 3  C pr  n pr C4q  Cm  kr  kk

U prethodnim izrazima oznake su: d

A – dnevni kapacitet otkopa; C – smjenska plata radnika na komori, (KM); n

l – dužina komore, (m); m – debljina sloja, (m); 3

γ – zapreminska težina uglja, (t/m ); r

R – smjenska proizvodnja iz komore, (t/smjeni). 1

Za slučaj bez komornog rada C = 0 1

2

C i C – troškovi na izradi 1 m transportnog i ventilacionog hodnika, (KM/m); OTH

C

OVH

iC

– troškovi održavanja transportnog i ventilacionog hodnika, (KM/m);

i

k – koeficijent iskorišćenja na čeli; pr

C – smjenska plata radnika na remontu i održavanju kompleksa, (KM); pr

n – broj radnika sa remonta i održavanja; q – masa podgrade, (t/m'); m

C – cijena jedne tone mehanizovane podgrade, (KM/t); r

k - korficijent rezerve; k

k – korektivni koeficijenti.

8.6 Opšti pristup pri izboru granice između površinske i podzemne eksploatacije Pri projektovanju ekploatacije jednog ležišta mineralne sirovine u praksi su mogući sljedeći slučajevi: 1. Ležište, prema uslovima zalijeganja može biti eksploatisano samo podzemnim načinom, jer duboko zaliježe; 2. Ležište može jednim, višim dijelom, biti eksploatisano površinski, dok nižim, dubljim dijelom – podzemno; 3. Ležište, prema uslovima zalijeganja, podobno je samo za površinsku eksploataciju.

U mnogim slučajevima način eksploatacije ležišta, obzirom na uslove zalijeganja i tehničko – ekonomskog preimućstva je potpuno očigledan, tako da izbor između površinske i podzemne eksploatacije ne čini poteškoće i ne zahtijeva specijalna ispitivanja i proračune. Prema navedenom, za nas je interesantan samo drugi slučaj, gdje treba riješiti tehničko – ekonomsko upoređivanje dva vida eksploatacije, tj. odrediti granicu površinske i podzemne eksploatacije. Kod rješavanja ovakvog zadatka trebaju se uzeti u obzir sljedeći uslovi: prirodni i organizaciono – tehnički, kvalitet dobijene rude i nekorišćenje, odnosno gubici kod otkopavanja, zatim mogućnost postizanja povoljnih ekonomskih rezultata. Ekonomski efekti su svakako u neposrednoj zavisnosti od prirodnih i organizaciono – tehničkih uslova, gdje važnu ulogu imaju vijek rada rudnika i rezerve korisne supstance.

Za eksploataciju ležišta ovakvog tipa, gdje se određuju rezerve kako za površinsku, tako i za podzemnu eksploataciju, potrebno je odrediti i visinu investicionih ulaganja, posebno ih razmotriti sa gledišta efektivnosti i amortizacije obzirom na vijek eksploatacije u oba vida. Poznato je, da promjena kapaciteta proizvodnje ima veći uticaj na cijenu koštanja kod površinske eksploatacije, nego što je to slučaj kod podzemne, jer se upoređivanjem ekonomičnosti ove dvije eksploatacije, obzirom na povećanje godišnje proizvodnje rudnika, ekonomičnost znatnije povećava u korist površinske eksploatacije. Izborom eksploatacije ležišta bilo kojim od ova dva vida, uvijek se uzima u obzir gubici i osiromašenje korisne iskopine, struktura ležišta, pitanje selektivnog ili potpunog otkopavanja, promjena debljine ležišta itd., što sve utiče na tehniku i organizaciju radova, a samim tim i na troškove proizvodnje. U nekim slučajevima se ne može odlučiti o vidu eksploatacije bez tehničko – ekonomskih analiza, ili kada treba preći sa površine na podzemnu eksploataciju. U ovakvim prilikama moraju se uzeti u obzir specifičnosti troškova dobijanja površinskom, u poređenju sa podzemnom eksploatacijom. Prema V. N. Semevskom puna cijena koštanja površinske eksploatacije sastoji se iz dijela r

troškova na dobijanju 1 t korisne supstance – rude (T ), i pripadajućih troškova na j

otkrivci jalovine (T ) izraženih na 1 t otkrivenih rezervi rude. Cijena koštanja 1 t rude kod eksploatacije površinskim kopom iznosi:



C k  Tr  T j  n  KM t 

 KM

m3



Gdje je: n – koeficijent otkrivke, n = J/R, tj. odnos težine ili zapremine jalovine (J, u tonama ili 3

3

m ) prema težini ili zapremini rude (R, u tonama ili m ) za određeni eksploatacioni interval. Povećanjem dubine radova i debljine pokrivača jalovine nad ležištem, cijena koštanja dobijanja 1 t korisne supstance raste. r

j

Troškovi T , ako se ne uzmu u obzir troškovi T , znatno su manji od cijene koštanja 1 t p

rude dobijene podzemnom eksploatacijom (C ). Prema tome, površinskaeksploatacija je povoljnija od podzemne, ako na 1 t dobijene rude pripada manja količina otkrivke (jalovine), dok suprotno, podzemna eksploatacija je ekonomičnija od površinske, ako je količina otkrivke velika. k

p

Oba vida eksploatacije, površinski i podzemni, biće ekonomski jednaki ako je C = C , tj. k

p

kada je cijena koštanja površinske (C ) i podzemne (C ) eksploatacije izjednačena. k

Zamjenom prethodnog izraza za C , dobija se:



C p  Tr  T j  n  KM t 

 KM

m3



Iz ovoga se može naći koeficijent otkrivke pri kome su troškovi podzemne i površinske eksploatacije ležišta jednaki, tj.: ne 

C p  Tr Tj

Gdje je: e

n – granični ekonomski odnos (granični koeficijent otkrivke), odnosno granica do koje se ekonomski može odvijati površinska eksploatacija po dubini ležišta i od koje se sa gledišta ekonomičnosti nastavlja podzemna eksploatacija. Kod eksploatacije horizontalnih i blagonagnutih ležišta, koeficijent otkrivke je najčešće podjednak u granicama cijelog polja. (slika 8.6.1.).

Slika 8.6.1. - J – jalovina; R – ruda; H – dubina; m – debljina sr

Kod blagonagnutih ležišta, ukoliko je srednja vrijednost koeficijenta otkrivke n veća od e

graničnog koeficijenta otkrivke n , dobijenog tehničko – ekonomskim proračunom, tada će troškovi kod površinske eksploatacije biti veće nego kod podzemne, te uslovi eksploatacije površinskim radom takvog blagonagnutog ležišta mogu biti izraženi prema sljedećem: n sr 

C p  Tr Tj

tj. n sr  ne

Kod nagnutih i strmih ležišta pri površinskoj eksploataciji koeficijent otkrivke raste sa h

dubinom po horizontima. Ovaj koeficijent obilježit ćemo sa n , i on pokazuje

odgovarajuću ekonomičnost vida eksploatacije po pojedinim horizontima, upoređujući ga e

sa graničnim koeficijentom otkrivke n . h

Ukoliko se koeficijent n naglo mijenja za pojedine dijelove ležišta, a naročito ako raste sa povećanjem dubine površinskog kopa, tada se proračunom može ukazati na cjelishodnost površinske eksploatacije pojedinih dijelova ležišta koji su bliže površini, a za podzemnu eksploataciju dolaze u obzir niži – dublji dijelovi ležišta. h

Na primjer, kod eksploatacije strmih ležišta (slika 8.6.2.) vrijednost koeficijenta n će se e

na izvjesnoj dubini izjednačiti sa graničnim koeficijentom n , a pri većoj dubini njegova e

h

e

h

e

vrijednost će biti veća od n , tj. n = n ; n > n .

Slika 8.6.2. - Primjer eksploatacije strmog ležišta e

Dubina koja odgovara graničnom koeficijentu otkrivanja ležišta (n ), tj. kada su troškovi dobijanja korisne supstance (KM/t) i površinskim i podzemnim načinom jednaki, naziva se granična dubina površinske eksploatacije. Međutim, navedene prednosti kod površinske eksploatacije mogu biti i ograničena. U prvom redu navodi se skraćeni fond radnih dana tokom godine uslijed atmosferskih prilika (padavine), klimatskih uslova (zimski period) i dr. nepovoljnih radnih uslova koji proističu od navedenih ograničavajućih faktora.

U cjelini posmatranog, problem načina eksploatacije zahtijeva dublji pristup i svestrano uvažavanje brojnih zastupljenih faktora. Metodologiji određivanja granice površinske i podzemne eksploatacije posvetili se pažnju mnogi istaknuti naučnici i inženjeri. Naučne metode određivanja granice površinskog otkopavanja razvijaju se u pravcu uvažavanja svih zakonitosti dinamike razvoja rudarskih radova, odnosno promjene ekonomskih pokazatelja površinskog kopa u vremenu. Predlažu se rješenja koja se zasnivaju na ocjenu efikasnosti i perioda angažovanosti investicionih ulaganja sa tendencijom poboljšanja pokazatelja u vremenu uslijed progresa tehnike i organizacije rada, ocjenjujući uticaj kapaciteta proizvodnje na cijenu koštanja. Jedan od mnogih prijedloga koji se preporučuje kod određivanja graničnog koeficijenta otkrivke može se odrediti sljedećim izrazom: ne 

C

p

 k i  K p    Tr  Ttr  Tov  k i  K k  T j  Ttj  k i  K j

Gdje je: e

n – granični koeficijent otkrivke, tj. granična dubina površinske eksploatacije; i

k – normativni koeficijent efektivnosti investicionih ulaganja (normativni period angažovanja investicionih ulaganja), (god); p

C – cijena koštanja 1 t rude dobijene podzemnom eksploatacijom, (KM/t); p

k

j

K , K , K – specifično investiciono ulaganje na 1 t godišnje proizvodnje koje se odnosi na podzemnu, površinsku eksploataciju i otkrivku, (KM/t);

r

T – troškovi dobijanja 1 t rude, (KM/t); j

T – troškovi otkrivke jalovine po 1 t rude, (KM/t); tr

T – troškovi transporta 1 t rude, (KM/t); tj

T – troškovi transporta jalovine po 1 t rude, (KM/t); OV

T

– troškovi odvodnjavanja i ventilacije površinskog kopa, (KM/t).

Važno je naglasiti, da je u mnogim slučajevima eksploatacije ležišta aktuelna eksploatacija kombinacijom oba vida (površinska i podzemna).

9 DIMENZIONISANJE PROSTORIJA OTVARANJA 9.1 Numerisanje izvoznog okna Izvozno okno prvenstveno služi za izvoz rude i zavisno od vrste izvoznog suda može biti: Skip okno – koje može biti sa jednim skipom sa protivtegom ili dva odnosno četiri spregnuta okna. Skip okna se grade na rudnicima sa velikom proizvodnjom i pri tome se gradi i pomoćno servisno oko za prevoz ljudi, materijala, kao i za razne pomoćne operacije. Skip – koš okno – se često gradi u rudnicima sa malom i srednjom proizvodnjom. Ono služi za izvoz rude i servisiranje jame. Moguće su razne kombinacije: dva skipa i koš sa protivtegom, dva skipa i dva koša, itd. Okno sa koševima – koristi se u rudnicima sa malim kapacitetom proizvodnje. Ruda se u ovom slučaju u vagonetima pomoću koševa izvozi na površinu. Okno može da bude opremljeno sa dva spregnuta koša ili sa jednim košem sa protivtegom. Skipovi i koševi sa protivtegom imaju tu prednost što njima može da se izvozi ruda sa većeg broja horizonata, dok spregnutim sudovima ruda može da se izvozi samo sa jednog horizonta.

9.1.1

Orijentaciona kinematika izvoza i izbor korisnog tereta jedne vožnje

Kapacitet izvoznog postrojenja uglavnom zavisi od sljedeća tri faktora: Kinematike izvoza, Veličine korisnog tereta vožnje, i Vremena potrošenog zda manevrisanje na navozištima. Kinematika izvoza je određena propisima. Stoga, za datu satnu proizvodnju rudnika može da se izračuna veličina korisnog tereta jedne vožnje. Za ovaj proračun potrebni su sljedeći podaci: 1. Godišnja proizvodnja – A (t/god), 2. Dubina izvoznog okna – H (m), 3. Jednosatna proizvodnja – Qh (t), koja može da se izračuna pomoću sljedeće formule: Qh 

kA r  sd

Gdje su: k – koeficijent neravnomjernosti proizvodnje; r – broj radnih dana u godini; sd – broj efektivnih radnih sati dnevno. Broj efektivnih radnih sati dnevno može da se izračuna na taj način što s ebroj efektivnih radnih sati u jednoj smjeni (ss) pomnoži sa brojem smjena u toku dana (ns). s d  s s  ns

Prilikom određivanja efektivnih radnih sati u toku jedne smjene, poptrebno je da se od ukupnog vremena trajanje jedne smjene (8 sati) oduzme vrijeme potrebno za prevoz materijala, za prevoz ljudi i reviziju okna. Ovo je potrebno da se učini u slučaju kada se navedene operacije obavljaju kroz jedno okno i jednim izvoznim postrojenjem. Vrijeme potrebno za prevoz ljudi može da se odredi pomoću sljedeće formule: t lj 

H N N    tm v n n

Gdje su: H – dužina, odnosno visina izvoza, (m); N – broj radnika u jendoj smjeni, n – broj radnika u košu, oređuje se na taj način što se ukupna raspoloživa površina jednog koša (površina jedne etaže pomnožena brojem etaža) podijeli sa 0,2 m 2, odnosno površinom koša koja je potrebna za prevoz jednog radnika,

tm – vrijeme manevrisanja pri ulazu n radnika u koš, određuje se na taj način što se usvaja da je za svakog radnika potrebno po 3 sekunde, dok je za promjenu etaže potrebno 5 sekundi, v – brzina prevoza radnika. Maksimalna brzina vožnje pri prevozu ljudi i materijala može da se odredi pomoću sljedečeg obrazca: 2 pq H pq

v max  k 

Gdje su: vmax – maksimalno dopuštena brzina vožnje (m/s), k – koeficijent iskorištenja brzine, p – ubrzanje (m/s2) q – usporenje (m/s2) H – dužina, odnosno visina izvoza (m). Maksimalno dozvoljena vrijednost koeficijenta iskorištenja brzine iznosi k = 0,6, dok maksimalno dozvoljena vrijednost ubrzanja i usporenja pri prevozu ljudi iznosi p = q = 0,75 (m/s2). Maksimalno dozvoljena brzina vožnje pri prevozu ljudi iznosi v max = 14 (m/s), dok ista vrijednost brzine pri prevozu materijala iznosi vmax = 20 (m/s). Za apsulutne vrijednosti ubrzanja, odnosno ubrzanja, i faktora iskorištenja brzine važe sljedeći odnosi:



p  q  0,6 m s 2 k



p  0,5

Vrijeme trajanja revizije okna kod svake smjene može da se izračuna pomoću sljedeće formule:  H   800   0,5 

tr  2  

4. Broj vožnji u jednom satu – nh, može da se izračuna po sljedećoj formuli: nh 

3600 T

Gdje je: T – ukupno vrijeme trajanje jedne vožnje (s).

Ukupno vrijeme trajanja jedne vožnje predstavlja zbir vremena trajanja čiste vožnje (t) i vremena manevrisanja (tm), odnosno: T  t  tm

Vrijeme čiste vožnje može da se odredi pomoću sljedeće formule: t

H  25 vn

Gdje je: vn – brzina normalne vožnje, vn < vmax. Prilikom orijentacionog proračuna može da se usvoji da brzina normalne vožnje ima 20 % nižu vrijenost od maksimalne brzine vožnje, odnosno: vn = 0,8∙ vmax Kao orijentaciona vremena manevrisanja na navozištu mogu da se usvoje sljedeće vrijednosti:  Kod primjene skipova za rudu: tm = 10 s,  Kod primjene jednostavnih koševa: - jednostavno navozište tm = 30 s, - dvostavno navozište tm = 15 – 20 s, - mehanizovano navozište tm = 10 – 13 s.  Kod primjene višeetažnih koševa potrebno je da se proračuna vrijeme manevrisanja za svaku etažu, uz dodatak da je za svaku promjenu etaže potrebno 5 sekundi. Koristan teret jedne vožnje može da se izračuna pomoću sljedećih formula:  U slučajevima primjene dva spregnuta izvozna suda:

Q  Qnhh

2  Qh nh Pošto je izvršen proračun korisnog tereta jedne vožnje, može da se proračuna i usvoji zapremina skipa, odnosno da se usvoji zapremina vagoneta, kao i dimenzije koša. Na osnovu dimenzija izabranog izvoznog suda (sudova) vrši se izbor poprečnog presjeka okna.

 U slučajevima primjene izvoznih sudova sa protivtegom:

Q

Dispozicije izvoznih sudova i drugih uređaja u oknu prikazane su na slikama 9.1.1.1., 9.1.1.2 i 9.1.1.3., dok su u pripadajućim tabelama date potrebne dimenzije u zavisnosti od veličine izvoznog suda.

Dimenzije skipa mogu da se izračunaju na taj način što se za traženu zapreminu okna određuju dužina skipa, koja je jednaka dvostrukoj veličini dijagonale kvadratnog ili pravougaonog poprečnog presjeka skipa. Kod izvoza koševima, dimenzije koševa se usvajaju na osnovu usvojenih zapremina vagoneta, kao i na osnovu usvojenog broja vagoneta u košu. U jednom košu može da bude smješten jedan ili veći broj vagoneta, i do 12 vagoneta. Na svakoj etaži koša može da bude po jedan ili dva vagoneta u redu, jedan za drugim. Zatim je potrebno da se u minimalni svijetli profil okna (najčešće krug) smjeste sve predviđene instalacije: skipovi, koševi, protivteg, stubište, cjevovod itd. Ukupna dužina okna predstavlja zbir dužine izvoza, odnosno dužine najnižeg horizonta i slobodne dužine okna. Slobodna dužina okna mora da bude najmanje jednaka slobodnoj visini u tornju. Slobodna visina u tornju zavisi od maksimalne brzine vožnje i opremljenosti izvoznog postrojenja, stim što ni u kom slučaju ne smije da bude manja od 3 metra. 



Za manja izvozna postrojenja, sa brzinom prevoza ljudi manjom od 4 m/s, i brzinom prevoza materijala do 6 m/s, bez regulatora vožnje, slobodna visina mora da bude 1,5 puta veća od broja vrijednosti maksimalno dozvoljene brzine pri prevozu materijala, Za izvozna postrojenja, koja su opremljena regulatorom vožnje, miimalna vrijednost slobodne visine iznosi: 2 ≤ vmax < 4 3m 4 ≤ vmax < 6 5m 6 ≤ vmax < 10 onoliko koliko iznosi vn 10 ≤ vmax najmanje 10 m

Prilikom izvoza rude neminovno dolazi do njenog prosipanja u okno, stim što je količina prosute rude kod izvoza koševima manje nego kod izvoza skipovima. Naravno da se u slobodnoj dubini okna nalazi manaj ili veća količina vode. Stoga, slobodna dužina okna mora da bude odgovarajućim propisima povezana sa navozištem, tako da je u slučajevima potrebe moguće njeno bezbijedno čišćenje i odvodnjavanje.

Slika 9.1.1.1. - Dispozicija koša sa jednim vagonetom po etaži

Slika 9.1.1.2. - Dispozicija koša sa dva vagoneta po etaži

Slika.9.1.1.3. - Dispozicija skipova

9.2 Dimenzionisanje servisnog okna Servisno okno se radi prilikom eksploatacije velikih ležišta, odnosno u rudnicima sa velikim godišnjim kapacitetima proizvodnje. Kod ovakvih rudnika izvozna okna služe

prvenstveno za izvoz rude, ali i za druge pomoćne operacije koje mogu da se obavljaju paralelno sa izvozom pod uslovom da ga ne ometaju. Servisno (pomoćno) okno služi za servisiranje jame, odnosno za snabdijevanje jame repromaterijalom, za prevoz ljudi i opreme, za snabdijevanje jame energijom, za odvodnjavanje i provjetravanje. Servisna okna su najčešće opremljena košem sa protivtegom. Koš je najčešće velikih dimenzija jedno ili dvoetažni i njime može da se preveze veći broj ljudi, nerijetko i cjelokupno ljudstvo jedne jamske smjene. Servisnim oknom je omogućen efikasan transport eksploziva, dizel goriva, maziva, betona, jamske građe i drugog repromaterijala sa površine u jamu bez pretovara i uz malo angažovanja radnika. Ovakva okna se najčešće, umjesto odjeljenja za prolaz ljudi, opremaju još jednim izvoznim postrojenjem – pomoćnim za prevoz ljudi, koje je snabdjeveno dizel agregatom za proizvodnju električne energije, za slučaj da nastane prekid u snabdijevanju električnom energijom iz postojeće mreže. Tipičan poprečni presjek servisnog (pomoćnog) okna sa najčešće korištenom opremom prikazan je na slici 9.2..

Slika 9.2. - Servisno okno sa dva izvozna postrojenja, sistema koš – protivteg

9.3 Dimenzionisanje ventilacionog okna Ventilaciono okno orijentaciono može da se dimenzioniše prema ljedećim kriterijumima: protoku ukupne količine vazduha kojim se jama provjetrava, i dozvoljenoj brzini kretanja vazduha kroz ventilaciono okno. Orijentaciona vrijednost vazdušnog protoka Vuk (m3/s), koji je potreban za provjetravanje jame, može da se odredi pomoću sljedećih empirijskih formula:  Za rudnike sa godišnjim kapacitetom do 900 000 t: Vuk = 195 ∙ A  Za rudnike sa godišnjim kapacitetom preko 900 000 t: Vuk = 90+ 46,5 ∙ A Gdje je: A – godišnji kapacitet rudnika, (Mt). Brzina vazdušne struje, kroz ventilaciono okno, ne smije da iznosi više od 10 m/s. Na osnovu tog uslova može da se izračuna površina poprečnog presjeka ventilacionog okna P (m2), za orijentacionu vrijednost potrebnog vazdušnog protoka: P

Vuk 10

Ukoliko je ventilaciono okno kružnog poprečnog presjeka, dimenzija prečnika d (m) može da se odredi pomoću sljedeće formule: d

4 P 

Ukoliko je ventilaciono okno kvadratnog poprečnog presjeka, dimenzija stranice a (m) može da se odredi pomoću sljedeće formulje: a

P

9.4 Dimenzionisanje poprečnog presjeka hodnika, potkopa, rampi Poprečni presjek ovih prostorija najčešće ima trapezasti ili kružno zasvođen oblik. Trapezasti oblik poprečnog presjeka ima prostorija koja je podgrađena drvenom okvirnom podgradom, dok se u svim ostalim slučajevima primjenjuje kružno zasvođen oblik poprečnog presjeka porostorije. Dimenzije poprečnog presjeka ovih prostirija su

uslovljene gabaritima transportnih sredstava, i fizičko – mehaničkim osobinama stijenskog masiva u kome je prostorija izrađena. Ukoliko je prostorija namijenjena saobraćanje jamske dizel mehanizacije ona mora da bude najmanje za jedan metar šira od najveće širine vozila koje će njome da se kreće. Pošto su ove prostorije najčešće niskozasvođenog oblika poprečnog presjeka, minimalna visina iste od poda do početka svoda mora da iznosi 1,8 m. Poprečni presjek jedne ovakve prostorije prikazan je na slici 9.4.1., dok je pregled različitih tipova jamskih kamiona, sa njihovim osnovnim karakteristikama, prikazan u tabeli 16.

Slika 9.4.1. - Poprečni presjek prostorije namijenjen za kretanje jamske dizel mehanizacije

Ukoliko je prostorija namijenjena za transport vagonima sa lokomotivskom vučom, onda gabariti lokomotive, odnosno vagona uslovljavaju veličinu profila prostorije. Kroz ove prostorije, po pravilu, treba da se obezbijedi prolaz zaposlenima uz jedan od bokova prostorije. Širina prolaza mora da iznosi ≥ 0,7 m mjereno od najisturenije ivice vozila do boka hodnika. Visina prolaza mora da iznosi ≥ 1,8 m. Najmanje dozvoljeno rastojanje, od najisturenije ivice vozila do boka hodnika, sa strane gdje nije dozvoljen prolaz zaposlenima iznosi 0,25 m. Na navozištima sa dva kolosijeka, uz oba boka mora da postoji prolazi čija širina iznosi ≥ 0,7 m. Minimalno rastojanje između vozila koja se mimoilaze iznosi 0,2 m. Kada se za vuču vozova koriste trolne lokomotive, hodnik mora da bude tako dimenzionisan da visina trolne žice, računajući od gornje ivice šine, ne smije da iznosi manje od 2,2 m. Udaljenost trolne žice od podgrade mora da iznosi najmanje 0,2 m.

Slika 9.4.2. - Poprečni presjeci prostorija namijenjenih za transport vagonima

Navedenim tabelama su prikazani podaci koji mogu da posluže za izbor sastava voza, kao i za izbor lokomotiva i vagona.

9.5 Dimenzionisanje navozišta Navozište je prostorija koja povezuje izvozno okno sa glavnim transportnim hodnikom. U navozištu se vrši navoženje punih vagoneta i izvoženje praznim, ukrcavanje i iskrcavanje ljudi, opreme i repromaterijala. U blizini navozišta obični se nalazi veći broj podzemnih prostorija komornog tipa, kao što su: remize, trafostanice, kancelarije, čekaonice, pumpne stanice itd. Izgled i veličina navozišta zavisi od tipa okna, načina izvoza, kapaciteta izvoza itd. U jamama gdje se izvoz vrši koševima navozišta moraju da budu: jednostrana, dvostrana i dvostrana sa kružnim kretanjem vagoneta. Širina navozišta je obično jednaka prečniku izvoznog okna, dok visina navozišta na mjestu spoja sa oknom treba da bude dovoljna za izvoženje i navoženje najdužih predmeta, koji mogu da dođu u obzir tokom eksploatacije (šine, cijevi, podgradni materijal itd.). Na slici 9.5. prikazano je navozište sa dimenzijama koje su potrebne za proračun njegove visine. Dužina navozišta treba da bude dovoljna da u njemu može da se smjesti voz sa maksimalnim brojem vagona, kao i da može da se vrši sigurno i efikasno manevrisanje i navoženje. Kada se izvoz rude vrši skipovima, okno je najčešće opremljeno jednim košem sa protivtegom, za izvoz jalovine, prevoz ljudi i druge pomoćne operacije. U ovom slučaju navozište je složenije konstrukcije. Na navozištima skip okna nalazi se jedinica za pražnjenje vagoneta, čija konstrukcija i princip rada zavisi od vrste vagoneta kojima se vrši transport. Ruda se kroz rešetku spušta u bunker, čija zapremina obezbjeđuje prijem rude iz jednog voza ili češće prijem količine rude u iznosu dnevne proizvodnje rudnika. Prilikom otkopavanja rude masovnim metodama u bunker dolazi ruda krupnije granulacije,

nepogodna za izvoz skipovima. Stoga se ruda, prije utovara u skipove, drobi u jamskoj drobilici, koja je smještena u komori drobljenja. Komora drobljenja se nalazi ispod bunkera, a iznad mjesta utovara rude u skipove. U ovim slučajevima ispod jamske drobilice postoji još jedan bunker, čija zapremina odgovara satnoj ili smjenskoj proizvodnji rudnika. Postoje različite koncentracije puništa skipova, što prvenstveno zavisi od granulacije rude, vrste skipova, proizvodnog kapaciteta, stepena automatizacije itd.

Slika 9.5. – Spoj navozišta sa oknom

Visina navozišta na mjestu sa oknom h (m) može da se izračuna pomoću sljedeće formule: h = 0,7 ∙ (C – d) Gdje su: C – dužina najdužeg predmeta (10 m), d – prečnik okna (m).

9.6 Dimenzionisanje vodosabirnika Vodosabirnik predstavalja skup jamskih prostorija u kojima se vrši skupljanje jamske vode, njeno odmuljavanje i ispumpavanje. Vodosabirnik, odnosno pumpna stanica, gradi se u blizini okna, pored prostorija navozišta. Dimenzije vodosabirnika moraju, minimalno, da obezbjeđuju prijem vode tokom osnosatnog vremenskog perioda. Ukoliko se očekuje iznenadni priliv veće količine vode, dimenzije vodosabirnika moraju da budu veće. U jamama sa velikim prilivom zamuljene vode i koje su ugrožene od provala vode (npr. jame u kojima se vrši hidrozasipavanje otkopa), vodosabirnik treba da bude podijeljen na najmanje dva dijela, tako da mulj nataložen u jednom dijelu može da se očisti dok se voda crpi iz drugog dijela vodosabirnika. Položaj vodosabirnika kao i njegov poprečni presjek prikazani su na slici 9.6.1. odnosno na slici 9.6.2.

Slika 9.6.1. - Položaj vodosabirnika

Slika 9.6.2. - Poprečni presjek vodosabirnika

Slika 9.6.3. – Primjer vodosabirnika

9.7 Dimenzionisanje jamskog magacina eksplozivnih sredstava i izbor njegove lokacije Jamski magacin eksplozivnih sredstava sastoji se od pristupnog hodnika i komora za smještaj eksplozivnih sredstava. Komore moraju da budu tako izgrađene da njihova

uzdužna osa zahvata pravi ugao sa uzdužnom osom pristupnog hodnika. Ovi magacini moraju da imaju dvije ili više komora. Naspram svake komore, na drugoj strani pristupnog hodnika mora da bude izrađeno odbojno udubljenje, odgovarajući profilu komore, minimalne dubine 3 m. Debljina zidova između komora određuje se na osnovu proračuna, stim što ne smije da iznosi manje od 6 m. Minimalna slobodna visina prostorija magacima iznosi 2,2 m. Pravac prilaznog hodnika magacinu sa dvije komore, mora da bude najmanje dva puta promijenjen (u odnosu na prethodni pravac) pod pravim uglom, dok kod magacina sa više komora isti pravac mora da bude promijenjen najmanje tri puta. Na mjestima navedenih promjena pravca moraju da postoje odbojna udubljenja, dubine 3 m, za prigušenje vazdušnog udara u slučaju eksplozija. Ulaz u prilaznu prostoriju magacina ne smije da bude u hodniku glavne jamske vazdušne struje, već se gradi tako da bude u neposrednoj vezi sa izlaznom vazdušnom strujom, i da najkraćim putem bude spojen sa bližim ogrankom svježe vazdušne struje pomoću bušotine ili suženog hodnika. Ovi magacini se grade u jalovim stijenama ili rudi, na suhom mjestu i van područja povećanih pritisaka. Minimalne udaljenosti magacima od pojedinih jamskih objekata i prostorija prikazane su u tabeli 21. Tabela 21.

Naziv Glvani ventilator Ventilaciona vrata koja obezbjeđuju ventilaciju cijele jame ili cijelog odjeljenja jame Otpremni hodnici koji služe za redovni izlazak i glavni vjetreni hodnici Okna, komore, pumpe, trafostanice Glavno izvozno okno, okno za prevoz ljudi, glavni potkopi itd Ostali hodnici i jamske prostorije

Minimalna dozvoljena udaljenost od najbližih komora (ćelija) jamskog magacina (m) U vidu ćelija niša U vidu komora 60 100 60

100

20

25

60

100

100

100

15

15

U jednoj komori jamskog magacina eksplozivnih sredstava dozvoljeno je da se drže sljedeće količine eksploziva i eksplozivnih sredstava: Do 2500 kg nitroglicerinskih, amonijumnitratnih plastičnih i poluplastičnih eksploziva, ili Do 5000 kg amonijumnitratnih metanskih i drugih praškostih eksploziva, ili -

-

Do 7000 kg smješa amonijumnitratnog goriva, i do 20.000 komada detonatorskih kapisli, odnosno električnih detonatora.

Svaka vrsta eksplozivnog sredstva mora da bude smještena u posebnu komoru, i ukupna količina eksploziva ne smije da bude veća od 50 t. Dimenzionisanje jamskog magacima eksploziva može da se obavi prema očekivanoj potrošnji eksploziva. U tabeli 22 date su različite vrijednosti specifične potrošnje eksploziva (q) u zavisnosti od koeficijenta čvrstoće stijene Protođakonovu (f). Tabela 22. f q (kg/m3)

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1,1

1,2

1,3

1,4

1,5

1,6

1,7

1,8

1,9

2,0

Poznavajući godišnji kapacitet rudnika jdnostavno može da se izračuna mjesečna proizvodnja rude, na osnovu čega može da se proračuna mjesečna potrošnja eksploziva. Na osnovu mjesečne potrošnje eksploziva može da se izvrši dimenzionisanje jamskog magacina eksploziva, odnosno da se odredi potreban broj komora u magacinu. Izgled jamskog magacina eksploziva prikazan je na slici 9.7.1., dok je njegov položaj u osnosu na ostale jamske prostorije i objekte prikazan na slici 9.7.2.

Slika 9.7.1. - Izgled jamskog magacina eksploziva

Slika 9.7.2. - Lokacija jamskog magacina eksploziva

9.8 Dimenzionisanje jamske radionice za popravke dizel mehanizacije Kada se pri rudarskim podzemnim radovima na otkopavanju, kao i na pripremi za otkopavanje koristi jamska dizel mehanizacija neophodno je da se u samom ležištu ili njegovoj neposrednoj blizini izgradi radionica za održavanje i popravke dizel opreme. Radionica svojim dimenzijama mora da bude u sklopu sa brojem dizel jedinica i njihovim gabaritima. Ona mora da bude tako izgrađena i opremljena da u njoj mogu da se vrše smjenski, mjesečni i godišnji periodični pregledi opreme, kao i njeno pranje i podmazivanje. Zatim, radionica mora da omogući rasklapanje dizel jedinica i zamjenu sklopova, kao i lakše popravke pojedinih električnih, mehaničkih i hidrauličnih sklopova. Popravke i remont sklopova, inače, obično se vrše u sprecijalizovanim radionicama na površini. Radionica je najčešće komornog tipa i mora da ima najmanje jednu komoru za pranje i podmazivanje opreme, i jednu komoru za popravke koja je opremljena dizalicom

upotrebljivom za poslove sklapanja i rasklapanja opreme. Ove komore moraju da budu opremljene i kanalima za pristup mehanizaciji sa donje strane. Kanali trebaju da budu tako izgrađeni da se u njima ne skuplja voda i druge prosute tečnosti, kao i da budu provjetravani. Potrebno je da radionica u svom sastavu ima i komore za parkiranje mehanizacije koja se u tom periodu ne upotrebljava, kao i komore u kojima su smješteni razni magacini, kancelarija poslovođe itd. Izgled jedne jamske radionice prikazan je na slici 9.8.

Slika 9.8. - Jamska radionica za servisiranje dizel opreme

9.9 Dimenzionisanje i izbor lokacije jamskog skladišta dizel goriva i maziva Upotreba dizel mehanizacije podrazumijeva i da treba da se obezbijedi snabdijevanje iste dizel gorivom i mazivom. Količine goriva do 200 l mogu da se drže u posebnim nišama, a količine veće od 200 l moraju da se drže u za tu svrhu posebno izgrađenim skladištima. U skladištu posude maksimalne zapremine 1000 l odvajaju se pregradnim zidom ili se smještaju u posebne komore.

Količine do 200 l ulja i do 50 kg masti mogu da se čuvaju u nišama za mazivo koje moraju da budu odvojene od niša za gorivo, i mogu da budu locirane i u ograncima ulazne vazdušne struje (npr. u jamskoj radionici za servisiranje opreme). Količine od maksimalno 1000 l i 400 kg masti moraju da se čuvaju u skladištu maziva koje mora da bude odvojeno od skladišta goriva i locirano ispred njega u pravcu kretanja vazdušne struje. Skladišta se provjetravaju protočno, i moraju da se lociraju u prostorijama izlazne vazdušne struje. Pored niša i skladišta goriva i maziva u smjeru oticanja tečnosti,moraju da budu izrađene jame (udubljenja) dovoljne zapremine da prime ukupnu količinu, eventualno iscurenog goriva i maziva. Dimenzionisanje ovih skladišta da se izvrši na osnovu sedmične, dvosedmične, ili mjesečne potrošnje ulja, odnosno maziva. Orijentaciona vrijednost očekivane potrošnje može da se odredi pomoću normativa potrošnje goriva u sličnim rudnicima. Izgld skladišta goriva i maziva je prikazan na slici 9.9.

Slika 9.9. - Jamsko skladište dizel goriva i maziva

9.10 Projektovanje transporta u jami Osnovna zadaća transporta u jami je da izveze svu nakopinu na površinu i da dopremi u jamu potreban pogonski materijal. Pri projektovanju treba nastojati da transport u jami bude jednostavan, siguran, pravodoban i ekonomičan, a transportna postrojenja da u cjelosti udovoljavaju potrebnom kapacitetu transporta uz visok stepen pouzdanosti i sigurnosti u radu. Kompletan transportni sistem u jami mora se projektovati uporedo sa rudarskim projektom eksploatacije, uz nastojanje postizanja pune skladnosti između pojedinih transportnih sredstava od jamskih radilišta pa do konačnog izvoza na površinu. Detaljno

projektovanje transporta zahtjeva punu tehničku i ekonomsku razradu vezanu za montažu, pogonsko stanje i uslove održavanja. Izboru transportnog sistema pri projektovanju podzemne eksploatacije u jami treba pokloniti punu pozornost te detaljno razmatrati sve važnije uticajne faktore, kao što su: -

-

Prirodne karakteristike ležišta i veličina jamskog polja, Tehnološki uslovi otvaranja, razrade i pripreme jame, Količina, vrsta i svojstva iskopine koju treba prevesti u određenom razdoblju, Dužina i nagib transportnih puteva, Kapaciteti odgovarajućih transportnih sredstava, rok eksploatacije, Krajnje mjesto dopreme mineralne sirovine na površini (separacija, koksara, objekti oplemenjivanja, skladišni bunkeri itd.), Raspoloživa finansijska sredstva za nabavu i montažu transportnih sredstava.

Prilikom projektovanja transporta u jami treba imati na umu i određene specifičnosti te vrste transporta kao što su: razbacanost radilišta na više horizonata, neravnomjernost transporta u smjenama i po određenim smjerovima, promjena kapaciteta i vrste materijala u vrijeme otvaranja irazrade jame i u vrijeme pune eksploatacije. Nadalje, velika je razlika u transportu uglja te metalnih i nemetalnih mineralnih sirovina. Pri transportu uglja treba paziti da se pri utovaru, pretovaru i istovaru što manje drobi i stvara prašina, dok za ostale metalne i nemetalne sirovine to nije prijeko potrebno, jer se pri oplemenjivanju ili preradi rude moraju drobiti. Prema načinu primjene i tehnološkim uslovima organizacije, transport u jami može se podjeliti: -

-

Otpremu s radilišta do zbirnog otkopnog transportnog hodnika, Otpremu od zbirnog otkopnog transportnog hodnika do glavnog transportnog hodnika, Prijevoz glavnim transportnim hodnikom do navozišta za izvoz na površinu.

Transport u jamama, kao i cjelokupni tehnološki proces eksploatacije mineralnih sirovina, u dosadašnjoj je praksi potpuno mehanizovan i automatizovan, a transportna sredstava usklađena su prema uslovima rada i postavljenom kapacitetu prijevoza u pojedinim djelovima jame. Utovar i otprema otkopine iz radilišta razrade i lripreme može se organizovati na puno načina, a u skladu sa odabranim sistemom ekploatacije i transporta u jami. Način otpreme proizvedene rude sa otkopnih radilišta potrebno je obraditi u rudarskom projektu, a odabrani način detaljno objasniti i računski dokazati opravdanost primjene. Izbor načina transporta na otkopu i otpreme sa otkopa potrebno je uskladiti sa metodom otkopavanja, vrstom mineralne sirovine, dužinom i nagibom otkopa, visinom proizvodnje, kapacitetom transportnog sredstva i sigurnosnim mjerama u tehnološkom procesu otkopavanja.

Tehničko područje izbora transportnih sredtava na otkopima u postupku projektovanja prioritetno se zasniva na dužini i padu otkopne trase, potrebnom kapacitetu, mogućnosti korištenja sile teže i razmatranju ekonomskih kriterija. Nagib otkopne trase može biti ujednačen i stalan, a može biti i promjenjiv, tako da zahtjeva odgovarajuće, tj. elestično prilagodljivog transportnog sredstva. Mogućnost primjene pojedinih transportnih sredstava, zavisno o nagibu trase na otkopima uglja, prikazana je u tabeli 23. Tabela 23. Primjena transportnih sredstava ovisno o nagibu trase na otkopima uglja

Pri razmatranju načina transporta uglja na otkopima treba utvrditi njegova svojstva: čistoću, vlažnost, vrste i karakteristike pomješane jalovine, abrazivnost i ostala svojstva koja utiču na transport. U rudnicima uglja najčešće se primjenjuju širokočelne metode otkopavanja s kontinuiranim transportom grabuljastim transporterima koji uspješno rade sve do sabirnog transportnog hodnika. Problemi racionalne primjene grabuljastih transportera u rudnicima kamenog uglja javljaju se zbog čistih promjena debljine ugljenih slojeva i nagiba zalijeganja te tektonskih poremećaja i neravne podine vapnenjačkih naslaga. Na otkopima rudnika uglja isključivo se koriste otkopni grabuljasti transporteri, zbog potrebne otpornosti pri izvedbi minerskih radova kao i zbog podobnosti za nošenje, odnosno vođenje teških mašina na otkopu ( glodača, plugova, podsjekačica, kombajna i dr.). U rudnicima metalnih i nemetalnih mineralnih sirovina projektuju se različiti načini transporta na otkopima, zavisno od prirodnih uslova i primjenjenoj otkopnoj metodi. Najčešće se koriste manji utovarno – otpremni transporteri, skrejperi, čelični pločasti transporteri, spiralne kliznice te razni utovarno – transportni strojevi sa dizelskim, pneumatskim i električnim pogonom.

Prijevoz ili otprema od zbirnog otkopnog hodnika do glavnog etažnog hodnika ili sipke za glavni etažni hodnik projektuje se primjenom raznih transportnih sredstava u sklopu odabranog transportnog sistema cjelokupne jame. U rudnicima uglja većeg kapaciteta proizvodnje na toj se dionici transport obavlja uglavnom transportnim trakama odgovarajućeg kapaciteta. U rudnicima metala i nemetala najčešće se primjenjuje jamska dizelska transportna mehanizacija ili transport vagonetima, a rjeđe transportnim takama. Pri izboru načina transporta ovim djelovima jame ne smije se zanemariti ni rješenje za dopremu raznog pogonskog materijala na radilišta (viseća šina i dr.). Prijevoz glavnim osnovnim etažnim hodnikom do navozišta projektuje se ovisno o kapacitetu prijevoza, vrsti mineralne sirovine, dužini puta i ostalim tehničko – ekonomskim pokazateljima. U rudnicima uglja najčešće se na toj relaciji primjenjuju transportne trake i transport lokomotivama, a u rudnicima metala i nemetala koriste se dizelske transportne mašine. Prednost odabranog načina transporta mora se svakako računski dokazati. U projektu se moraju obraditi tehnički proračuni svih odabranih transportnih sredstava sa prikazom snage pogonske mašine i vučne sile, brzine transporta, kapaciteta u efektivnom radnom vremenu, dimenzija transportnih uređaja, pogonskih troškova i ostalih parametara transporta kao i prikaz posebnih zaštitnih mjera pri njihovoj upotrebi. Postoji li na pojedinim djelovima transportnog puta realna mogućnost primjene nekoliko različitih transportnih sredstava, potrebno je metodom varijanti napraviti proračune i izbor najpovoljijeg transportnog sredstva sa tehničkog i ekonomskog stajališta. Tehnološka rješenja izvoza iz jame projektuju se već u sklopu izbora načina otvaranja. Moraju se uskladiti sa vrstom i upadom glavne izvozne prostorije, projektovanim kapacitetom proizvodnje, vrstom mineralne sirovine i ostalim tehničko – ekonomskim pokazateljima tehnološkog procesa izvoza iz jame.

9.11 Projektovanje provjetravanja jame Svaki rudarski projekat za podzemnu eksploataciju ležišta mineralnih sirovina mora sadržavati u posebnom poglavlju i tehnološka rješenja provjetravanja jame. Ta rješenja obrađuju proračun potrbne količine zraka, način razvođenja vjetrene struje, položaj svih objekata provjetravanja, proračun i izbor glavnih i pomoćnih ventilatora te ventilatora za posebno provjetravanje. Pravilno provjetravanje jame zasniva se na neprestanom strujanju dostatnih količina svježeg zraka na svim aktivnim radilištima, odnosno u svim rudarskim prostorijama. Potrebna količina zraka utvrđuje se prema kriterijima da se osigura normalan rad svih uposlenih radnika u jami te da sastav jamskog zraka u svemu odgovara propisanim standardima o najvećoj dopuštenoj koncentraciji štetnih, opasnih i otrovnih plinova, prašine, dima i dr. na svim radilištima i u svim otvorenim prostorijama. Tako npr., u prostorijama gdje rade ili prolaze ljudi, sadržaj kisika u zraku ne smije pasti ispod 19 %.

Količina zraka kojom se provjetrava radilište u ugljenokopu, ovisno o prirodnim uslovima i primjenjenoj tehnologiji rada, određuje se na osnovu slijedećih pokazatelja: -

-

Gasonosnosti ugljenog sloja i pratećih stijena, uključujući i neujednačenost pojave štetnog gasa, Gasovi od miniranja, Gasovi od motora sa unutrašnjim sagorjevanjem, Minimalne i maksimalne brzine protoka zraka, Klimatskih uslova rada, Broja ugrađenih separatnih ventilatora, zaprašenosti zraka,°° boja radnika na radilištu, najnižeg atmosferskog pritiska.

Najmanja količina zraka za provjetravanje velike jame ležišta uglja u prizvodnji, ovisno o pojedinim pokazateljima, iznosi: -

po toni proizvodnje po apsolutnom dotoku gasa po uposleno radniku

0,017 m3/s/t/dan 1,700 m3/s/ m3 CH4 0,067 m3/s/rad.

Najveće dopuštene koncentracije opasnih plinova u jamskom zraku propisane su za: -

uglen – monoksid (CO) sumpor – dioksid (SO2) sumor – vodonik (H2S) azotni oksidi (kao NO2) ugljen – dioksid (CO2)

- 0,005 % (V/V) - 0,0004 % (V/V) - 0,0007 % (V/V) - 0,0005 % (V/V) - 1,00 % (V/V)

takođe nije dopušten rad ljudi i tehničke opreme u jamskim prostorijama gdje je koncentracija metana veća od: -

-

0,5 % (V/V) u ulaznoj zračnoj struji samostalnog ventilacionog odjela, 1,5 % (V/V) na radilištima i u izlaznoj zračnoj struji samostalnog ventilacionog odjela, 1,00 % (V/V) u glavnoj izlaznoj zračnoj struji, 1,5 % (V/V) u povratnom zraku separatno provjetravanih radilišta.

S povećanjem dubine rudarskih jama i ubrzanim napredovanjem visokomehanizovanih otkopa, u rudnicima uglja raste desorpcija plinova, a u rudnicima metala zrak se sve više zagađuje izduvnim plinovima dizelskih motora, što sve zahtjeva veće potrebe količine zraka. Intenziviranjem mehanizovanog rada povećava se i uskovitlavanje prašine, koja je često štetnog silikoznog sastava. U skladu sa geotermalnim koeficijentom, sa dubinom jame raste i temperatura stijena, pa djeluje i na porast temperature zraka. Tako npr., u rudnicima ruhrskog područja pri gradijentu od 30 m/°C na dubini 1200 m temperatura stijena iznosi oko 45°C, a u južnoafričkim rudnicima pri gradijentu od 75 m/°C na dubini

većoj od 3000 m temperatura stijena doseže više od 65°C. Na porast temperature jamskog zraka utiču i drugi faktori, kao što su procesi oksidacije, rad mehanizacije, izvori toplote jamske vode, slojna zagrijavanja, jamske vatre i dr. Projektovanje suzbijanja opasnosti koje prijete od koncentracija plina zasniva se na određenim zaštitnim mjerama, od kojih su najbitnije: -

Razrjeđivanje plinske smjese intenzivnijim provjetravanjem, Zaštitne mjere protiv eksplozije, Otplinjivanje (degazifikacija) plinonosnih slojeva.

Intenzivnije provjetravanje je najčešće pri snižavanju sadržaja metana ispod eksplozivne koncentracije, a proračunava se prema formuli za sadržaj plina u zraku: 100q

ra = nQ

(%),

gdje je: ra- sadržaj plina u zraku (%) Q – količina protoka zraka (m3/s) q – količina porasta plina (m3/s) n – povećanje protoka zraka. Provjetravanjem se ne može uvijek i na svakom radilištu osigurati propisana kvaliteta zraka, a pogotovo snižavanje sadržaja metana. U metanskim ugljenim jamama često dolazi do eskalacije metana iz starih radova i provale iz ugljenih slojeva, naročito nakon miniranja na radilištima. Zbog toga je u jamama s većom plinonosnošću sloja ponekad potrebno poduzimati i zaštitne mjere otplinjavanja plinodrenažnim bušotinama ili izradom drenažnih hodnika u neposrednoj krovini sloja koji se otplinjava. Nakon miniranja, a prije nastavka rada, na jamskim je istražnim i slijepim radilištima potrebno osigurati jednokratni dovod potrebne količine svježeg zraka, kako bi se koncentracija štetnih plinova svela u dopuštene granice. Potrebna jednokratna količina svježeg zraka, koju treba dovesti na radilište nakon izvedbe minerskih radova, računa se prema formuli: Q = 100qrk/m, Gdje je: qr - eskalacijska količina plinova reducirana na CO (m3/s) k – koeficijent gubitka zraka zbog kratkih spojeva ili drugih uticaja (praktično se uzima k=1 do 2) m – maksimalno dopuštena koncentracija plinova u postocima.

Nakon miniranja se normativno reduciranje plinova na bazu CO izvodi prema formuli: qnor = a ∙ S ∙ e ∙ c (nor. m3CO/kg), gdje je: a – napredak radnog čela pri jednokratnom miniranju (m) S - površina radnog čela (m2) e – utrošak eksploziva na 1 m3 minirane mase (kg/m3) c – plinovi minske eksplozije reducirani na CO prema formuli: c = CO m3 + 10 NOx = CO (nor. m3/kg eksploziva). Orjentacijski normativi reducirani na CO za proračun potrebne količine zraka za provjetravanje radilišta i transportnih puteva pri korištenju dizelske mehanizacije, mogu se izraziti formulom: q

kc  ( Nini ) 100 (m2/s)  3600 mo

Gdje je: k – koeficijent redukcije c – sadržaj plinova reduciran na CO (m3/h/kW) Ni - snaga pogonskog motora dizelske mašine (kW) ni – koeficijent iskoristivosti dizelskog motora mo - maksimalna koncentracija CO (mo =0,005 %). Pri tehnološkom procesu podzemne eksploatacije i transporta pojačano je drobljenje nakopine i nastajanje većih količina sitne respirabilne prašine, koja lebdi u zraku, pa zrak biva zaprašen. S obzirom na štetnost prašine na zdravlje uposlenih, nužno je prilikom projektovanja koristiti se takvim metodama kojima se sprječava njezino nastajanje i postiže pravodobno obaranje, odnosno izdvajanje na samom izvoru nastanka. Preostale manje koncentracije prašine mogu se pravilnim provjetravanjem s određenom brzinom strujanja zraka dosta uspješno odvoditi u izlaznu zračnu struju. Ugljena je prašina posebno opasna zbog izraženih svojstava eksplozivnosti, pa je osim navedenih mjera za sprječavanje njezina nastanka i odvođenja nastalih količina pravilnim provjetravanjem, potrebno provoditi i brojne druge posebne mjere za suzbijanje njezina nastanka, taloženja te izazivanja i širenja eksplozije. Pri izradi projekta provjetravanja jame, uporedo s utvrđivanjem potrebne količine zraka, potrebno je odrediti i način razvođenja vjetrene struje kroz aktivne jamske prostorije i otkopna radilišta. Stalno strujanje zraka i neprestana zamjena istrošenog zraka svježim, omogućava se izradom najmanje dviju prostorija otvaranja, tako da kroz jednu ulazi svježi zrak u jamu, a kroz drugu izlazi istrošeni zrak iz jame.

Jame se mogu provjetravati mehanički, pomoću ventilatora i prirodnim načinom. Prirodno provjetravanje izvodi se pod uticajem prirodnih procesa koji uvjetuju kretanje zraka kroz jamu bez sudjelovanja ventilatora i drugih mehaničkih uređaja. Veličina prirodne depresije se mijenja ovisno o klimatskim uslovima: temperaturi, vagi i pritisku u atmosferskom zraku. Na veličinu prirodne depresije najveći uticaj ima toplotna depresija. U rudnicima čije su prostorije otvaranja smještene na različitim visinama (npr. potkop i okno) izraženi su uslovi za prirodno provjetravanje. Pri tome su jasno uočljive promjene smjera kretanja zračne struje u ovisnosti o razlici temperatura zraka na površini i u jami. Zimi ulazi svjež hladni zrak kroz potkop, a zagrijani zrak iz jame izlazi kroz okno. Ljeti je smjer kretanja zraka obrnut, tj. svježi zrak ulazi u jamu kroz okno, a istrošeni zrak izlazi iz jame kroz potkop. Pri mehaničkom provjetravanju jame, s obzirom na djelovanje ventilatora. Razlikuje se usisni, odnosno depresioni režim i kompresioni režim sa potisnim djelovanjem. Prema položaju usisnih i izlaznih ušća zrače struje rezlikuju se središnji, dijagonalni i kombinovani sistemi provjetravanja. Središnji jednokrilni ili dvokrilni sistem projektuje se s oba ušća u središnjem području jamskog polja (centralno provjetravanje), a dijagonalni jednokrilni ili dvokrilni sistem sa suprotnim položajem ulaznog i izlaznog ušća unutar jamskog polja (periferno provjetravanje). Pri kombinovanom sistemu provjetravanja se organizuje s više od dva ušća u različitim položajima. Osnovni položaji glavnog i pomoćnog okomitog okna pri otvaranju većih rudnih ležišta uglja prikazani su na slici 9.11.1.: a) Okna smještena u središtu jamskog polja (centralno provjetravanje) b) Glavno okno u središnjem dijelu, a pomoćno na gornjoj granici jamskog polja c) Glavno okno u središnjem dijelu, a pomoćno okno na perifernim dijelovima jamskog polja (periferno provjetravanje).

Slika 9.11.1. - Smještaj glavnih i pomoćnih okana (1 - pomoćna okna, 2 - glavna okna, I, II, III, IV, V – horizonti u jami)

Zrak se razvodi u jami korištenjem prirodne depresije ili mehaničkim provjetravanjem (ventilatorima), a način razvođenja prikazuje se u šemama provjetravanja koje se izrađuju u obliku prostorne, kanonske i potencijalne šeme. Raspodjela zraka po pojedinim jamskim dijelovima u skladu s potrebnim količinama izvodi se regulacijom, i to: -

prigušivačima, pomoćnim ventilatorima u jami i kombinovano.

Šeme provjetravanja sastavljaju se tako da omoguće što jednostavniji i uspješniji način provjetravanja svih djelova jame, kao i provedbu određenih korekcija, poglavito u slučaju pojave jamskog požara. Zračne struje, koje odlaze u pojedine dijelove jame, redovno se odvajaju od zajedničke truje svježeg zraka i nakon provjetravanja tog dijela ponovno spajaju u zajedničku struju istrošenog zraka, te tako stvaraju neovisne zračne struje. Razvođenje zračne struje u jami može se projektovati po razgranatim i nerazgranatim sistemima. Nerazgranati sistem moguć je samo u manjim jamama i podzemnim istražnim radovima, a karakteriše ga serijsko vođenje cjelokupne zračne struje kroz sve prostorije jame bez ikakvog grananja. Razgranati se sistemi najčešće izvode sa dormalnim i dijagonalnim nezavisnim strujama. Normalni sistem se sastoji iz usporedno razgranatih dijelova, međusobno vezanih u seriji, a u dijagonalnim se sistemima u jednostavnom i složenom obliku provodi spajanje i različitih ogranaka (slika 9.11.2.).

Slika 9.11.2. - Šeme razvođenja zračne struje (a) normalnim strujama, (b) dijagonalnim strujama

Pri projektovanju provjetravanja jame posebno je važan pravilan izbor glavnih ventilatora, koji mogu biti centrifugalni i aksijalni. Centrifugalni ventilatori ostvaruju veću depresiju, ali zbog drugih prednosti u novije se vrijeme sve više koriste i aksijalni ventilatori.

Slika 9.11.3. - Razvođenje zračne struje (1 – niskop, prostorija otvaranja, ulazna vazdušna struja, smještaj energetskih vodova, sigurnosni put kretanja ljudi; 2 – niskop, prostorija otvaranja, izlazna vazdušna struja)

Svaki ventilator definisan je dijagramom kompletnih karakteristika u kome se definišu: ovisnost količine zraka o depresiji, stepen iskoristivosti (ɳ), -

-

potrebna snaga pogonskog motora (N).

Režim rada glavnog ventilatora za određene uslove karakteriše se: kapacitetom zraka (Q), brojem okretanja (n), depresijom (h), snagom pogonskog motora (N) i stepenom korisnog djelovanja (ɳ). Snaga pogonskog motora ventilatora računa se prema formuli: N 

Qh 102

(kW).

Specifični uslovi provjetravanja nekih jama zahtjevaju projektovanje istovremenog rada nekoliko glavnih ventilatora koji se mogu organizovati u serijskom, paralelnom i kombinovanom radu.

Slika 9.11.4. - Zračni most iznad niskopa

9.12 Projektovanje odvodnjavanja jame

Pri projektovanju podzemne eksploatacije rudnog ležišta posebnu važnost ima utvrđivanje mogućeg pritoka vode u jamske prostorije i načina odvodnjavanja jame. Zbog toga je već pri istraživanju potrebno detaljno upoznati hidrogeološka svojstva ležišta uz ostale faktore koji utiču na rješenje odvodnjavanja jame, kao što su: -

položaj i debljina pojedinih vodonosnih naslaga, litološka svojstva tih naslaga, hidrostatski pritisak i mogućnost dotoka vode u jamu, položaj vodonepropusnih naslaga, stanje površinskih voda i mogućnost njihova uticaja, hemijski sastav voda.

U jamske prostorije dotiče i dio vode od atmosferskih oborina s površine slijevnog područja jame, a količina ovisi o intenzitetu oborina i strukturi naslaga od površine do rudnog tijela. Te naslage mogu biti dobro i slabo propusne, pa uveliko utiču na razinu podzemne vode koja se mijenja prema godišnjim dobima. U podzemlju se može naići i na nekoliko vodonosnih horizonata, posebno u mlađim slojevitim formacijama. Nepovoljna hidrogeološka svojstva rudnih ležišta često utiču na dinamiku izrade rudarskih podzemnih prostorija i režim otkopavanja te način zaštite od voda. Povećana količina pritoka vode nepovoljno utiče na pogonsku sigurnost i rentabilnost eksploatacije rudnog ležišta. Detaljnim poznavanjem hidrogeoloških svojstava rudnog ležišta i pravilnim projektnim rješenjima često se mogu spriječiti ili znatno ublažiti veliki dotoci i iznenadni prodori vode. U nekim se rudnicima moraju otavljati izdašni sigurnosni stubovi zbog zaštite od prodora vode. U rudnicima lignita posebnu pažnju treba obratiti stalnoj pojavi vode u vodonosnim pjeskovito – šljunčanim pratećim naslagama te nastojati održavati njezinu razinu ispod dosega jamskih prostorija kako bi se izbjegli katastrofalni prodori. Najosjetljivije na vodu su rudarske jame u solnim ležištima, pa se svaka pojava vode mora posebno proučavati i pravovremeno rješavati. Jame u ležištima glina takođe su vrlo osjetljive na vodu, pa zahtijevaju sistemsko odvodnjavanje s pravodobnim uklanjanjem vode radi sprječavanja bujanja glinovitih naslaga. Takve su pojave česte i u lignitskim jamama s pratećim glinenim naslahama kroz koje se moraju izrađivati prostorije. U kršu je u rudnicima boksita najčešće razina podzemne vode puno niža od najdubljih jamskih prostorija, pa se voda iz jame cijedi kroz pukotine. Veći je problem kada se plići dijelovi rudnog ležišta eksploatiraju površinskim kopom, pa se potom nastavlja podzemnim radom. U prostoru otkopanom površinskim kopom je veća mogućnost akumulacije oborinske vode i naglog prodora u jamu, pa se mora zaštititi ostavljanjem

sigurnosnih stubova u rudi, odnosno konsolidiranjem stubova injektiranjem ili prethodnim djelimičnim zatrpavanjem otkopanog prostora. Kapacitet pumpnih postrojenjam ovisno o pritoku vode u jami, iznosi od 0,5 do 10 m3/min, a u ekstremnim slučajevima i do 20 m 3/min, pa je za tu svrhu neprestano potrebna velika količina energije, naročito za dublje rudnike. U prošlosti su mnogi rudnici često postajali nerentabilni zbog prevelikog dotoka vode. Rješenje problema odvodnjavanja jame isključivo postavljanjem pumpnih postrojenja velikog kapaciteta i danas često nije ekonomski opravdano u svim situacijama. Zbog toga treba nastojati izbjeći projektovanje radova otvaranja jame kroz vodonosne naslage, a nije li to moguće potrebno je najprije razmotriti mogućnost provedbe određenih sanacijskih radova u smislu njihova odvodnjavanja ili drugog načina konsolidacije. Preventivno odvodnjavanje pomoću dubokih bunara potrebno je i prije radova na otkopavanju ležišta, radi povećanja koeficijenta iskorištenja ležišta i pogonske sigurnosti od naglog prodora vode. U većim rudarskim bazenima ili rudnicima često se na povoljnim mjestima izrađuju posebni hodnici za odvodnjavanje. Takvi hodnici olakšavaju odvodnjavanje i smanjuju troškove crpljenja i dizanja vode. Osim rješenja o načinu zaštite od podzemnih voda, pri projektovanju jama potrebno je razmatrati i prilike na površini terena iznad ležišta te predvidjeti potrebnu zaštitu od površinskih i vodenih akumulacija, rijeka i potoka. Vodene akumulacije moraju se potpuno izolirati od jame ili potpuno isušiti. Od manjih rijeka ili potoka može se zaštititi ostavljanjem odgovarajućih zaštitnih stubova, premještanjem korita na sigurnije područje, izolacijskim osiguranjem korita ili melioracijom terena. Za odvodnjavanje u svakoj jami dubinskog tipa potrebno je projektovati i izgraditi u neposrednoj blizini dna prostorije otvaranja, vodosabirnik i komoru za smještaj pumpnog postrojenja. Komora mora biti podgrađena negorivim materijalom, dobro osvijetljena, provjetravana i smještena iznad najviše razine vode u vodosabirniku tako da voda ne može ugroziti rad crpnih postrojenja. Zapremina vodosabirnika mora biti takva da može primiti vodu koja pritječe iz jame tokom osam sati, a u slučaju iznenadnih većih prodora vode i još veći. Mjesta gdje podzemna voda pritječe u jamu ne treba zatvarati nego ostaviti slobodan prolaz te kanalima ili cijevima provoditi u vodosabirnik, tako da voda ne podriva podgradu i ne oštećuje hodnike te razne uređaje u njima. Pri projektovanju pumpnog postrojenja treba obratiti pažnju na njegov kapacitet, koji mora biti tako velik da pumpe mogu savladati najmanje dvostruki normalni dotok vode u jamu. Šematski prikaz objekata odvodnjavanja jame smještenih na dno okna vidi se na slici 9.12.1. Pri projektovanju vodosabirnika treba imati na umu njegovo pregrađivanje radi povremenog pročišćavanja jednog dijela taloga, pa zbog toga najčešće vodosabirnik ima nekoliko uskopnih veza s navozištem.

Slika 9.12.1. - šematski prikaz rasporeda prostorija odvodnjavanja jame (1 – okno, 2 – komora pumpne stanice, 3 – prostorija vodosabirnika, 4 – niskopi za dotok vode u vodosabirnik, 5 – kanal za provjetravanje i cjevovode za otpremu vode u okno)

Jamska voda koja se odvodi u vodosabirnik najčešće je nečista, jer sadrži mehaničke primjese i razne otopine. Naročito su nepovoljne kisele, slane i muljevite vode, jer oštećuju konstrukciju pumpi i cjevovoda. Zbog toga se moraju poduzimati određene zaštitne mjere, npr. pročišćavanje (taloženje) u većim vodosabirnicima, razblaživanje vapnom, izrada pojedinih dijelova koji se troše od posebno otpornog materijala i dr. Zbog navedenih razloga, kao i zbog mogućnosti daljne upotrebe te vode, ili zbog ekoloških razloga, kad je riječ o otpadnim vodama prijeko je potrebno detaljno utvrditi i stalno pratiti sistem jamske vode. U dijelovima jame na većoj udaljenosti od glavnog vodosabirnika, koje karakterišu veće pojave vode, često se moraju izrađivati manji pomoćni vodosabirnici, odnosno stvarati vode akumulacije u koje će se taložiti nečistoća, tako da se iz njih dosta čista voda pumpama prebacuje u glavni vodosabirnik ili na površinu. U mnogim okolnostima racionalnije je na pojedinim horizontima odvodnjavati neistaloženu (zamuljenu) vodu uranjajućim pumpama. U plitkim jama s manjim dotokom vode uranjajuće pumpe imaju posebne prednosti. Na slici 9.12.2. šematski je prikazan postupak odvodnjavanja čiste i neistaložene vode iz pomoćnih vodosabirnika.

Slika 9.12.2. - Šematski prikaz crpljenja vode iz pomoćnih vodosabirnika (a) crpljenje čiste vode, (b) crpljenje neistaložene vode

Pri projektovanju odvodnjavanja jame potrebno je znati: -

dubinu jame i veličinu jamskog polja, očekivani normalni pritok vode u jami, maksimalno moguć povremeni pritok vode u jami (sezonski), osobine vode, konstrukciju i dimenzije navozišta, raspored eventualnih vodnih vrata u jami.

Pri proračunu odvodnjavanja potrebno je utvrditi i definisati ove tehničke pokazatelje: -

kapacitet i pogonsku snagu pumpnih postrojenja, promjer potisnih cijevi, ukupnu visinu dizanja vode, promjer usisnih cijevi, visinu usisavanja, gubitak pritiska na savladavanju otpora u potisnim i usisnim cijevima, izbor odgovarajućih pumpi i prateće opreme.

U projektu je potrebno detaljno prikazati sve investicijske troškove izgradnje prostorija za odvodnjavanje te nabave i montaže potrebne opreme, kao i pogonske troškove crpljenja vode i opterećenja po toni proizvedene mineralne sirovine.

10 PODZEMNA EKSPLOATACIJA KAMENIH BLOKOVA Proizvodnju kamena na površinskim kopovima u Evropi danas poskupljuju povećani troškovi po osnovu zaštite životne sredine. Ovaj problem je naročito izražen kod eksploatacije u turističkim regijama kada su izdaci proizvođača kamena na ime odšteta za ambijentalnu promjenu krajolika da se mnogi odlučuju na obustavu radova. Alternativa je prelazak na podzemnu eksploataciju kamena. Ovaj trend je naročito zapažen u turističkim regijama Mediterana. Eksploataciju kamenih blokova osim ovog razloga, predodređuje i činjenica da su preostali dijelovi eksploatacionih ležišta, kao i poznata do sad neeksploatisana ležišta sa dubljim zalijeganjem ispod površine. Obzirom da kameni blokovi ne trpe miniranje izuzetno su visoki troškovi raskrivanja kvalitetnog dijela ležišta tehnologijama sa rezanjem. Podzemna eksploatacija kamenih blokova rezanjem svoj puni zamah doživila je u Italiji u oblasti Karare u svjetski poznatim ležištima mermera. Na našim prostorima je ovaj pristup postao aktuelan u rudniku mermera „Venčac“ kod Aranđelovca. Riječ je o kvalitetnom dijelu mermernog sočiva koje tone u pravcu uspona površine terena. Istraživanjem mogućnosti površinske eksploatacije ovog dijela ležišta, sprovedeno od strane razvojne službe rudnika, pokazalo je ekonomsku neopravdanost ni pri aktuelnim cijenama mermerskih blokova, znatno višim od svjetskih.

Slika 10.1. - Izgled podzemnog otkopa u fazi izrade nadsjeka (THE CHAIN SAW MACHINES, MOD G. 70 – Fantini)

Pored toga što je sama tehnologija rezanja i izdvajanja kamenih blokova iz prirodnog okruženja skoro identična onoj koja se koristi pri površinskoj eksploataciji, podzemni način nameće čitav niz problema koji zahtijevaju adekvatno rješenje. Problemi su u oblasti ventilacije i tehničke zaštite, transporta, odvodnjavanja, otvaranja ležišta, itd. Najozbiljniji problem predstavlja svakako upravljanje masivom koje obuhvata analizu stabilnosti otkopnih i drugih jamskih prostorija njihovo dimenzionisanje i osiguranje, kada i gdje je to potrebno. Sam postupak dimenzionisanja otkopa po kriterijumu stabilnosti je u uobičajen, koji se koristi i kod drugih metoda otkopavanja. Činjenica da je dezintegracija kamenih blokova obavljena rezanjem, dakle bez miniranja, samim tim bez potresanja, ide u prilog stabilnosti tako nastalih podzemnih prostorija. Komore i sigurnosni stubovi se dimenzionišu tako da budu trajno stabilni u konačnom zahvatu bez podgrađivanja, dakle konstrukcija otkopa je samonoseća. Neophodno je raditi strukturnu analizu, utvrditi mogućnost najavljivanja triangularnih ili složenih stijenskih blokova koji imaju kinematsku mogućnost da skliznu u otkop i utvrditi njihov stepen sigurnosti. Pri radu u otkopu neophodno je takve blokove identifikovati i sidrima učvrstiti kako bi se trajno spriječila njihovo pomjeranje i eventualni lom masiva. Otvranje ovakvih ležišta može biti uobičajeno, potkopima i rampama u zavisnosti od položaja ležišta i zalijeganja u odnosu na površinu ili formiranjem otkopa, komora (galerija) direktno sa postojećeg površinskog kopa.

Slika 10.2. - Izgled sjekačice (THE CHAIN SAW MACHINES, MOD G. 70 – Fantini)

Otkopavanje se obavlja generalno na dole u horizontalnim pojasevima koji su definisani dubinom reza, odnosno veličinom bloka koji se reže. Najčešće se radi o veličini od 1,0 – 1,2 m. U prvoj fazi radi se nadsjek odnosno formiranje otkopa i sigurnosnih stubova. Visina nadsjeka je 2,0 – 3,0 m, što je uslovljeno gabaritima mašine i dimenzijama bloka. Potom se otkopavanje obavlja u etažama na dole pri čemu se konstantno mora održavati komunikacija sa prostorijama otvaranja, odnosno površinom, kako bi se ostvario efikasan transport isječenih blokova i servisiranje otkopa.

Slika 10.3. - Crtež sjekačice koja se koristi u podzemnoj eksploataciji u fazi izrade nadsjeka, sa dimenzijama (THE CHAIN SAW MACHINES, MOD G. 70 – Fantini)

Slika 10.4. - Izged sigurnosnog stuba formiranog rezanjem blokova (THE CHAIN SAW MACHINES, MOD G. 70 – Fantini)

11 EKONOMSKO – MATEMATIČKO MODELIRANJE PRI PROJEKTOVANJU I REKONSTRUKCIJI RUDNIKA

11.1 Određivanje stepena rekonstrukcije rudnika na osnovu tehničkog nivoa 11.1.1 Kvalitativni i kvantitativni parametri Rudnici se odlikuju mnoštvom parametara i pokazatelja koji se dijele na kvalitativne i kvantitativne. Sva tehničko – tehnološka rješenja koja se daju (predlažu) pri projektovanju novog rudnika ili rekonstrukcije postojećeg treba da sadrže sve elemente, kako kvalitativnih tako i kvantitativnih parametara i pokazatelja. Kvalitativni parametri i pokazatelji predstavljaju tehnološke karakteristike rudnika koje mu daju glavna obilježja, pri čemu mogu biti izrečeni opisom. Ovi parametri su: tip rudnika; mogućnost otvaranja rudnika ili njegovog dijela; mogućnost rekonstrukcije

rudnika (objedinjavanje više jama, otvaranje novih horizonata, revira i polja); mogućnost pripreme eksploatacionog polja ili njegovog dijela; sistem istovremenog otkopavanja više slojeva i sl. U procesu projektovanja rudnika (rekonstrukcije ili novootvorenog) kvantitativni parametri su oni parametri koji se mogu izraziti brojem. Pomenuti parametri često se nazivaju i kao glavni parametri rudnika. U kvantitativne parametre se svrstavaju: broj horizonata u eksploataciji; broj blokova; elementi eksploatacionog polja (neograničena ležišta), elementi otkopnog pojasa; rastojanje među horizontima; broj aktivnih otkopa (širokih i kratkih čela); kapacitet rudnika i niz drugih. Svi ovi parametri, odnosno pokazatelji kako kvalitativni tako i kvantitativni, podliježu najčešće optimalnom računu. Pri optimalizaciji datih parametara daje se dijapazon njihovog mijenjanja i predgled dozvoljenih vrijednosti u tom području. Područje mjenjanja kvantitativnih parametara u procesu optimalizacije pri rekonstrukciji ili izgradnji novog rudnika naziva se interval izmjene između maksimuma i minimuma, a kod kvalitativnih to se odnosi na formiranje varijanti. Neki od pomenutih parametara mjenjaju se direktno, dok drugi to čine neprekidno. Svi su oni međusobno povezani neraskidivom vezom i ni jedan od njih, bez obzora kojoj grupi pripada, ne može se posmatrati nezavisnim. Ta njihova zavisnost ima tehnološki, prostorni, proizvodni i ekonomski karakter. Tako na primjer kapacitet rudnika vezan je za broj aktivnih otkopa i njihov kapacitet; dužinu bloka sa njihovim brojem u eksploatacionom polju i dr.

11.1.2 Metode i osnovni pojmovi pri određivanju tehničkog nivoa rudnika Ocjena tehničkog nivoa rudnika u eksploataciji od velikog je značaja za izbor racionalnog postupka njgove rekonstrukcije. Tehničko – ekonomski efekti rada rudnika, po pravilu, opadaju sa pogoršanjem rudarsko – geoloških uslova pri istoj tehnološkoj šemi. Takođe, negativnoi tehničko – ekonomski efekti se ispoljavaju i primjenom zastarjelih i amortizovanih proizvodnih sredstava. Za kvantitativnu ocjenu tehničkog nivoa rudnika u eksploataciji, od koga su nastali takvi uslovi, koriste se diferencijalne i kompleksne metode, na osnovu kojih se (nezavisno od metode) određuju zasebno tehnički nivoi pojedinih proizvodnih procesa i tehnoloških šema. Obzirom da je rudnik složem proizvodni sistem, koji se kao takav ne može rješavati u sklopu diferencijalnih metoda, u većini slučajeva nužno je rješenja tražiti pomoću kompleksnih metoda. Ovaj tip metoda sa uspjehom se može primijeniti i na određivanje tehničkog nivoa rudnika.

Glavni cilj određivanja tehničkog nivoa rudnika u eksploataciji je da se da stručno – tehnička analiza i procjena u kom se stepenu očekuje rekonstrukcija u datom vremenskom periodu. Pored toga, moguće je dosta objektivno utvrditi veličinu ekonomsko – matematičkog modela i odrediti ulazne elemente pri formiranju sistema ograničenog određenim uslovima. Termin „tehnički nivo rudnika“ predstavlja sveukupne pokazatelje koji održavaju stepen savremenosti u odnosu na bazni rudnik. Bazni rudnik je onaj rudnik koji podrazumijeva idealan sklad tehničkih rješenja dostignutog tehničko – tehnološkog nivoa i prirodnih uslova, odnosno pod baznim rudnikom podrazumijeva se rudnik koji je moguć (ili već postoji) opremiti najsavremenijim tehničkih sredstvima sa primjenom progresivne tehnološke šeme. Za bazni rudnik takođe se može uzeti rudnik iz prakse pod uslovom da ima slične rudarsko – geološke uslove sa uporednim i da se u procesu njegove eksploatacije koriste najsavremenija tehnička sredstva i tehnološke šeme. Pored tog, treba voditi računa da pojedina tehnička sredstva nisu dostigla optimalan stepen korišćenja kapaciteta i da se proces usavršavanja nastavlja, pa se zbog toga uzima vrijednost koja odgovara u datom trenutku. U današnje vrijeme postoji principijelna mogućnost formiranja baznog rudnika sa maksimalno mogućim opštim tehničkim nivoom zahvaljujući naučno istraživačkim radovima koji se odnose na prognose razvoja eksploatacije u budućnosti. Naime, dati su pravci progresa u tehnici i tehnologiji podzemne eksploatacije (po podsistemima – u daljem tekstu) za većinu rudarsko – geoloških uslova koji se za ovakav problem mogu usvojiti kao bazni elementi. Tehnički nivo proizvodnog procesa ili tehnološke šeme (Rj) predstavlja odnos stvarnog pokazatelja i baznog pokazatelja. Pod stvarnim pokazateljem podrazumijeva se pokazatelj vezan za neki od parametara (kvalitativnih ili kvantitativnih) rudnika kod koga s eodređuje tehnički nivo. Nasuprot ovom pokazatelju je bazni pokazatelj, koji predstavlja polaznu osnovu dobijenu u vidu prognoza zasnovanih na ravni mogućnostima primjene savremene tehnike i tehnologije za date uslove ili pak usvojeni po analogiji za sličan rudnik koji je okarakterisan kao savremen po svim osnovama. Na kraju treba pomenuti i koeficijent važnosti, koji je dat u brojčanoj vrijednosti i njime se izražava važnost tehničkog nivoa proizvodnog pocesa ili tehnološke šeme pri kompleksnoj ocjeni tehničkog nivoa rudnika.

11.1.3 Osnovne postavke pri određivanju stvarnih i baznih pokazatelja Rudnik kao složen dinamički sistem, koji ima veliki broj uzajamno vezanih elemenata, predstavlja složen objakat sa stanovišta ocjene njegovog tehničkog nivoa. Naime, u zavisnosti od cilja analize ovakav problem se može posmatrati kroz nekoliko različitih i dosta složenih aspekata, a rješenja se mogu dobiti na više načina. Dobijanje objektivne

ocjene tehničkog nivoa rudnika postiže se u zadovoljavajućoj mjeri, kompeksnom metodom preko stvarnih pokazatelja. Stvarni pokazatelji odlikuju se po tome što daju realni tehnički nivo pojedinih proizvodnih procesa i tehnoloških šema, a istovremeno i rudnika u cijelosti. Ovi pokazatelji odlikuju se po tome što na dosta jednostavan način daju predstavu o tehničkom nivou rudnika kao cjeline kroz kvantitativne i kvalitativne parametre. Zadatak ocjene tehničkog nivoa rudnika kompeksnom metodom u potpunosti se može riješiti na osnovu stvarnih pokazatelja, čime se ocjenjuje kvalitet primjenjenog tehničkog sredstva ili konstrukcije rudnika i predstavlja vrlo pouzdan postupak. Normalno je da pri ovakoj jednoj ocjeni tehnička sredstva imaju veoma važan uticaj, jer su uzajamno povezana i karakterišu bitna svojstva rudnika. Važnu ulogu u tehničkom progresu podzemne eksploatacije, uporedno sa tehničkim sredstvima ima šema otvaranja, pripreme i eksploatacije. Treba napomenuti, da se prilikom korišćenja ove metode kod ocjene tehničkog nivoa rudnika ne preporučuje uključivanje cijene uglja i rude, produktivnost rada, brzina napredovanja otkopa i sl. Primjenom ovog postupka mogu se ocjenjivati sljedeći tehnički nivoi proizvodnih procesa i tehnološki elementi rudnika u eksploataciji: sistem otvaranja, sistem pripreme, otkopavanje, pripremni radovi, podzemni transport, pomoćni transport, površinski kompleks, kapacitet rudnika i sl. Određivanje stvarnih pokazatelja neodvojivo je vezano za rudnik u eksploataciji i njegovim parametrima koji se analiziraju i usvajaju prije nego što se pristupi samoj rekonstrukciji. Za konkretan problem ovaj zadatak, pri opštoj ocjeni tehničkog nivoa, može se riješiti putem ekspertize. Pravovremeni pravac razvoja tehnike i tehnologije podzemne eksploatacije, koji se određuje na osnovu stručnih analiza, mogu se iskoristiti kao bazni pokazatelji. Naime, bazni pokazatelji se odnose na vrijednosti koje karakterišu savremenu tehniku i tehnologiju, a koja je realno primjenjiva u uslovima rekonstrukcije, naravno vodeći računa o rudarsko – tehničkim uslovima. Ovi pokazatelji mogu biti uzeti i formirani na osnovu rudnika koji bi se mogao okarakterisati kao idealan u datim rudarsko – geoloških uslovima i u datom vremenu. Pri praktičnom izračunavanju i primjeni stvarnih i baznih pokazatelja treba uzeti u obzir sljedeće važne činjenice. Stvarni pokazatelji r j  t  i njima odgovarajući bazni pokazatelji r j  t  mogu biti složeni. Za potvrdu ove konstatacije može se uzeti primjer koji se odnosi na određivanje tehničkog nivoa otkopavanja, kao jednog od glavnih proizvodnih procesa. Naime, za pomenuti primjer neophodno je odrediti pokazatelje koji su u funkciji kompleksne mehanizacije i automatizacije na otkopu. Vrijednosti odgovarajućih baznih pokazatelja r

b

treba da su u stalnom porastu i po pravilu uzimaju se za najsavremeniju postojeću tehniku i tehnologiju, kao i najsavremenije tehnološke šeme za date rudarsko – geološke uslove. Stvarni i bazni pokazatelji zavise i od rudarsko – tehničkih uslova koji često mogu biti različiti za jedan isti rudnik, zbog čega se određuju preko prosjeka ukupne proizvodnje za odgovarajući tehnološki proces. Vrijeme, odnosno vremenski period koji se uzima za osnovu pri određivanju tehničkog nivoa rudnika. Može biti uzet u osnovi period koji je predviđen za rekonstrukciju rudnika, ili pak to može biti uzet neki termin u budućnosti ali samo za slučaj ako analiza ima za cilj da da tehnički nivo rudnika za neki naredni vremenski period radi predviđanja rekonstrukcije. Na osnovu naprijed izloženog, u opštem slučaju za proračun tehničkog nivoa rudnika za svaki pokazatelj neophodno je formirati dvije pravougaone matrice: matrica stvarnih r b pokazatelja, M j  t  i matrica baznih pokazatelja, M j  t  . Prema tome matrica stvarnih









pokazatelja oblika,

 r11r j  r  r21 j  ... M rj  t    r  ri1 j  ...  r  raij

r12r j r22r j ... ri r2 j

... r1rsj ... r2rsj ... ... ... risjr

... rar2 j

... ... r ... rasj

... r1rbj   ... r2rbj  ... ...   ... ribjr  ... ...   r ... rabj 

 r11b j

r12b j

... r1bsj

...

b  r21 j  ...

r22b j ...

... r2bsj ... ...

... r2bbj  ... ... 

b  ri1 j  ...

rib2 j ...

... ...

b  raij

rab2 j

b ... rasj

i matrica baznih pokazatelja oblika:

 M bj  t    

risjb ...

... ...

r1bbj   

ribjb  ...  

b ... rabj 





r r međusobno imaju isti broj članova, odnosno u matrici M j  t  svaki elemenat risj (i =





b 1, 2,..., a; i j = 1, 2,..., b) ima odgovarajući r u matrici M j  t  . Brojčana vrijednost elemenata bazne matrice, za odgovarajući vremenski period, određuju se na osnovu najboljih do sada poznatih savremenih dostignuća koja se mogu primijeniti u datim b rudarsko – geološkim uslovima. Ova vrijednost je u svim slučajevima risj  1 . b isj

Elementi matrice stvarnih pokazatelja računaju se po formuli: risjr 

Oisjr Oijb

Gdje je: r Oisj - ostvareni obim proizvodnje primjenjenog s – tog tehničkog sredstva u i – tim

rudarsko – tehničkim uslovima na j – tom proizvodnom procesu; i Oijb - ukupni obim proizvodnje u i – tim rudarsko – tehničkim uslovima (i = 1, 2, ..., a)

na j – tom procesu jednak za sve s – ove (s = 1, 2,..., b). Kad se s – to tehničko sredstvo ili tehnološka šema u odgovarajućim rudarsko – geološkim uslovima, koe je predviđeno naučno – tehničkim rješenjem, ne primjeni, tada r r je Oisj = 0, odnosno risj = 0. U slučaju da se dato tehničko sredstvo koristi na odgovarajućem rudniku i da se njegov obim proizvodnje približava obimu predviđenom r naučno – stručnom prognozom tada je risj = 1. Korišćenjem pomenutih postavki omogućava se određivanje stvarnih i baznih pokazatelja za različita tehnička sredstva (tehnološke šeme) po osnovu ukupnog obima realizovanog procesa nekog rudnika. Izrazi za njihovo određivanje su: -

Za stvarne pokazatelje:

a

r  r  r sj

i 1

r isj

Oijb a

O i 1

-

Za bazne pokazatelje:

b ij

Oijb

a

rsjb   risjb  i 1

a

O i 1

b ij

Ako je dato tehničko sredstvo ili tenološka šema koja ima više elemenata (kompeksna mehanizacie i automatizacija, kompleksna izrada i izrada kombajnom jamskih prostorija i sl.) tada se ukupni stvarni i bazni pokazatelji izračunavaju: -

Ukupni stvarni pokazatelj:

k

r jr  t    rsjr s 1

-

Ukupni bazni pokazatelj:

k

r  t    rsjb b j

s 1

U prethodnim izrazima „k“ je broj elemenata koji se određuju kod tehničkog sredstva i imaju uticaj na j – ti pokazatelj.

11.1.4 Primjer određivanja stvarnih i baznih pokazatelja kod kvantitativnih i kvalitativnih parametara rudnika uglja Pravac u kome će se odvijati ova procedura je uglavnom usmjeren na ključne parametre rudnika preko kojih će se dobiti relativno vjerodostojno stanje po pitanju njegovog tehničkog nivoa. Stvarni i bazni pokazatelji će se određivati prvo za kvalitativne, a zatim za kvantitativne parametre rudnika. Ovakav pristup formiranja pokazatelja daje brže uočavanje negativnosti, odnosno nedostataka, u zavisnosti kojoj grupi pripadaju. Naime, lakše je uočiti gdje treba dati akcenat rekonstrukcije.

Stvarni i bazni pokazatelji kvalitativnih parametara

Ovde će se posvetiti velika pažnja formiranja polaznih elemenata za određivanje baznih pokazatelja, a isto tako će se dati i instrukcije, uz prethodno saznanje, za određivanje stvarnih pokazatelja. U svakom slučaju biće prezentiran način određivanja stvarnih i baznih pokazatelja za sljedeće kvalitativne parametre rudnika: -

Postojeći način otvaranja; Sistem pripreme; i Površinski kompleks.

Postojeći način otvaranja (j = 1) Rudarsko – geološki, rudarsko – tehnički i ekonomski faktori imaju odlučujući uticaj na izbor načina otvaranja eksploatacionog područja. Prostorije otvaranja mogu sekvalificirati prema tipu, razmještaju u odnosu na eksploataciono područje i broju. Veliki broj naših ležišta uglja, a u perspektivi će se ovdje broj povećati, otvoreno je sa vertikalnim oknima. Vertikalna okna primjenjuju se za otvaranje jednog sloja ili više slojeva različitih debljina i zglova zalijeganja. Pored toga, veoma važna osobina ovog načina otvaranja je da se može primijeniti praktično za sve dubine otkopavanja i za sve dimenzije eksploatacionih polja, kao i za različite kapacitete rudnika. Otvaranje ležišta horizontalnim i kosim prostorijama dosta je racionalan način, ali iz poznatih razloga dosta ograničen. Naime, priprema ovog sistema otvaranja je moguća u plićim ležištima uglja, koja su danas dobrim dijelom otkopana te u perspektivi ne može biti predmet izučavanja. Imajući u vidu navedene činjenice može se konstatovati da je perspektivan način otvaranja ležišta uglja sa podzemnom eksploatacijom sistemom okana. Takav vid otvaranja, koji se i istovremeno tretira kao savremeni način otvaranja ležišta, integralno je okarakterisan sa dva osnona elementa i to: struktura eksploatacionog područja i tipom glavnih okana. Pod strukturom eksploatacionog područja (polja) podrazumijeva se njegova podjela na blokove sa zasebnim objektima ili pak posmatranje eksploatacionog polja kao cjeline što je u našim uslovima najzastupljeniji slučaj. Na osnovu pomenutih konstatacija formirana je tabela 24 po osnovu ova dva elementa (način otvaranja i struktura eksploatacionog polja) za različite rudarsko – tehničke uslove i čini osnovu za određivanje baznih pokazatelja. Određivanje baznih pokazatelja vrši se korišćenjem date tabele tako što se iz nje uzima samo jedan način otvaranja (i = a = 1), koji po svojim odlikama najviše odgovara rudniku za koji se daje tehnička ocjena, okarakterisan sa pomenuta dva elementa (k = 2). U ovoj tabeli dati su elementi koji čine neku vrstu etalona za formiranje bazne matrice, za svako vrijeme (t), i ima oblik M 1b  t   1;1 . Naime, vrijednost baznog pokazatelja je r1b  1 za svako i dato je u tabeli (i = 1 do 5), jer se za navedene rudarsko – tehničke

uslove prikazani najefikasnijim.

elementi

načina

otvaranja

eksploatacionog

polja

smatraju

Tebela 24.

Redni broj

Rudarsko – tehnički uslovi

Elementi načina otvaranja eksploatacionog polja

Bazni pokazatelj ri1b

Dubina eksploatacije (m)

Dužina eksploatacionog polja (km)

Struktura eksploatacionog polja

Tip glavnih okana

1.

Do 150

Do 1,5

Bez podjele na blokove

Sve vrste glavnih okana

1

2.

150 – 300

Do 1,5

Bez podjele na blokove

Vertikalna okna

1

1

3.

300 – 600

Do 4,0

Bez podjele na blokove

Vertikalna okna udvojena sa pomoćnim

4.

300 – 600

Do 4,0

Sa podjelom na blokove

Vertikalna okna

1

5.

Više od 600

Više od 4,0

Sa podjelom na blokove

Vertikalna okna

1

Odgovarajući stvarni pokazatelj, takođe je jednak jedinici ( r1r  1 ) pod uslovom da je šema otvaranja rudnika za koji se daje ocjena tehničkog nivoa slična jednoj od prikazanih u tabeli 24. Ako se pak šema otvaranja postojećeg rudnika ne uklapa u neke od navedenih u tabeli taka je stvarni pokazatelj r1r  0 . Sistem pripreme (j = 2) Na osnovu dosadašnjeg saznanja i prognoza u oblasti pripreme u širem i užem smislu progresivnost se vidi u podjeli eksploatacionih polja u eksploatacione pojaseve (za horizontalna i blago nagnuta lažišta) i horizontalne (za strma ležišta). Kod blagonagnutih ležišta (do 12°) prioritet se daje pripremi po padu. No, ništa nije ni beznačajniji način pripreme po pravcu pružanja ležišta, pogotovo kada ležište zaliježe

nešto strmije (veće od 12°). U svakom slučaju, pored ugla zalijeganja postoji još niz faktora koji utiču na primjenu racionalne pripreme. Nije naodmet pomenuti i to da se budućnost susreće sa problemom otkopavanja na velikim dubinama čime se nameće potreba traženja novih tehničko – tehnoloških šema pripreme u takvim eksploatacinim uslovima. Kod slojeva uglja male i srednje debljine sa pojavom metana, u ovom momentu je važno istaći neke probleme savremene pripreme u eksploatacionim poljima. Naime, priprema za mehanizovano otkopavanje u uslovima sa metanskim režimom, koji je gotovo neizostavan pratioc kod eksploatacije uglja, treba da bude bez ostavljanja zaštitnih stubova. Drugim riječima rečeno treba projektovati takvu pripremu koja podrazumijeva održavanje i čuvanje njenih pratećih prostorija radi njihovog korišćenja u procesu eksploatacije. Osim toga, primjena prikazanog načina pripreme u ležištima sklonim samozapaljivosti uslovljava sprovođenje odgovarajućih protivpožarnih mjera zaštite. Kod debljih horizontalnih i blagonagnutih slojeva poželjno je predvidjeti takvu pripremu koja omogućava njihovo otkopavanje u cijelosti. Za ovaj slučaj u obzir može doći etažna priprema. Način ove pripreme je u funkciji redoslijeda otkopavanja. Odnosno, ako se otkopavanje planira po principu „etaža po etaža“ tada se priprema formira samo za onu etažu koja će se uključiti u eksploataciju; a ako se otkopavaju istovremeno sve etaže sa odgovarajućim korakom tada je neophodno da se priprema prilagodi zahtjevima tog načina otkopavanja. Da bi se formirao etalon savremenog načina pripreme ležišta uglja neophodno je dati i odgovarajuće rudarsko – tehničke uslove kao što su: debljina sloja; ugao zalijeganja; čvrstoća pratećih stijena; ujednačenost elemenata zalijeganja. Svi navedeni rudarsko – tehnički elementi daju osnovu za formiranje takvog jednog etalona kao što je prikazano u tabeli 25.

Tabela 25.

Grupa ležišta i redni broj

Debljina (m)

Ugao zalijeganja (°)

Ujednačenost elemenata zalijeganja

Sistem pripreme koji se preporučuje s=k=1

1.

Do 3,5

Do 10

Svaka

Pripreme po padu

1

2.

Do 3,5

10 – 30

Svaka

Pripreme po pružanju

1

Bazni pokazatelj r2b

3.

4.

Do 3,5

3,5 – 7,0

> 30

Do 10

Svaka

Pripreme po pružanju

1

Svaka

Priprema po padu sloja bez podjele na etaže

1

5.

3,5 – 7,0

10 – 30

Svaka

Priprema po 1 pružanju sloja bez podjele na etaže

6.

Veća od 7,0

Do 10

Svaka

Priprema po 1 pružanju sloja sa podjelom na etaže

7.

Do 3,0

Veći do 30

Svaka

Priprema po 1 pružanju koja će omogućiti zasipanje ili zarušavanje otkopanog prostora

8.

Veća od 3,0

Veći od 30

Svaka

Priprema po 1 pružanju koja će omogućiti zasipanje ili zarušavanje otkopanog prostora

U skladu sa prethodnim, stvarni pokazatelji mogu se odrediti za slučaj kada je na rudniku za koji se daje ocjena tehničkog nivoa u primjeni priprema saglasna nekoj od navedenih u

tabeli 25. Kada se na rudniku koristi više vidova pripreme, što je i često zastupljeno, a zavisno i od rudnarsko – tehničkih karakteristika tada se za svaki vid pripreme računaju stvarni pokazatelji zasebno i formira matrica stvarnih pokazatelja. Vrijednost odgovarajućeg baznog pokazatelja k = 1, r2b = 1 za svako i (i = 1, 2, ..., a). Za određivanje stvarnog pokazatelja pripreme nekog rudnika neophodno je imati elemente stvarne proizvodnje koja se ostvaruje primjenom neke od priprema datih u tabeli Oir2 i ukupne godišnje proizvodnje rudnika O2b . Na osnovu ovih elemenata uz korišćenje izraza dobija se vrijednost stvarnog pokazatelja, r2r . Površinski kompleks (j = 3) Osnovni pravac razvoja tehničkog nivoa vezanog za površinski kompleks ogleda se u automatizaciji svih postojećih postrojenja funkcionalno povezanih sa podzemnim proizvodnim sistemom. Sadašnji stepen razvoja nauke i tehnike dozvoljava potpuno uvođenje automatizacije objakata površinskog kompleksa. S tim u vezi vrijednosti baznog pokazatelja može se uzeti da je r3b za svako vrijeme t. r

r

Stvarni pokazatelj ( r3 ) da se odredi iz odnosa broja automatizovanih ( Oi 3 ) i ukupnog proja postrojenja rudnika ( O3b ) koja se uključuju u ovu analizu, odnosno korišćenjem datih obrazaca. Pri formiranju ovih veličina nužno je posjedovati podatke o svim izvornim postrojenjima (na površini), ventilacionim stanicama, transportu uglja do separacije, separaciji, površinskoj stanici za zasipavanje i sl. Stvarni i bazni pokazatelj kvantitativnih parametara Nakon određivanja stvarnih baznih pokazatelja kod kvalitativnih parametara pristupa se određivanju kvantitativnih pokazatelja, a postupak je sličan ranije prikazanom. Istina, vrijednosti koje se dobijaju pri određivanju ovih pokazatelja daju vjerniju sliku o tehničkom nivou pojedinih proizvodnih procesa nego u slučaju kvalitativnih pokazatelja. Ovo se može objasniti tim što se kvantitativni parametri izražavaju sa više uvjerljivih argumenatam, a samim tim i lakše se mogu izraziti brojčanom vrijednošću. Važno je napomenuti da pokazatelji kod kvantitativnih parametara ne mogu biti odvojeni od pokazatelja kvalitativnih parametara, jer samo u tom kontekstu moguće je dobiti pravo stanje tehničkog nivoa rudnika. Ovdje će biti riječi o određivanju vrijednosti kod sljedećih kvantitativnih parametara: -

Otkopavanje (j = 4); Izrada pripremnih prostorija (j = 5); Transport uglja (j = 6); Kapacitet rudnika (j = 7); i Doprema repromaterijala (j = 8).

Otkopavanje (j = 4)

Tendencija savremene eksploatacije uglja je uvođenje progresivne tehnologije otkopavanja za sva ležišta bez obzira na njihove rudarsko – geološke uslove. Sa tog aspekta u tehnologiji otkopavanja moguće je primijeniti sljedeću opremu na otkopu: kombajn sa mehanizovanom, kompleksnom i individualnom podgradom; strug, takođe, sa mehanizovanom, kompleksnom i individualnom podgradom; otkopavanje posebnim mašinama na principu bušenja; hidrootkopavanje sa štitnom podgradom. Kod nas, pa i u svijetu, najviše su primjenjeni kombajni i strugovi sa mehanizovanom podgradom, jer je velika zastupljenost ležišta uglja sa takvim rudarsko – geološkim uslovima koji najviše odgovaraju pomenutoj opremi otkopa. Prema tome, progresivna tehnologija otkopavanja predviđa primjenu kompleksne mehanizacije na otkopu sa potpunom ili djelimičnom automatizacijom. S obzirom da je otkopavanje osnovni i najvažniji proizvodni proces u podzemnoj eksploataciji ležišta, tada je normalno očekivati da i njegov uticaj na tehnički nivo rudnika ima prioritet u odnosu na ostale podsisteme. U današnje vrijeme kompleksna mehanizacija na otkopu najviše je primjenjena pri otkopavanju horizontalnih i blagonagnutih ležišta uglja. Još uvijek je neriješen problem efikasnog mehanizovanog otkopavanja nagnutih i strmih ležišta, na kome se u posljednje vrijeme intenzivno radi. Naime, problem mehanizacije u ovakvim eksploatacionim uslovima je relativno riješen i ima tendenciju uspona. Nasuprot mehanizovanosti otkopa stoji problem njegove automatizacije koja je u velikom raskoraku sa mehanizacijom, jer njen razvoj i primjna ju u početnom stadijumu. Na osnovu sadašnjeg stadijuma razvoja tehnike i tehnologije u oblasti podzemne eksploatacije praktično je nemoguće postići potpun nivo mehanizacije i automatizacije. Nakon ove konstatacije nameće se pitanje sa kojim nivoom mehanizacije i automatizacije otkopa možemo računati u zavisnosti od rudarsko – tehničkih uslova?

Tabela 26.

Grupa

Rudarsko – tehnički uslovi

Bazni pokazatelj mehanizacije ri b4

Bazni pokazatelj automatizacije b r24

Debljina (m)

Ugao zalijeganja (°)

I

Do 1,5

Do 30

0,70

0,07

II

1,5 – 3,5

Do 30

0,90

0,20

III

3,5

Do 30

0,75

0,15

IV

Do 1,5

30

0,35

0,10

V

1,5 – 3,5

30

0,30

0,05

VI

3,5

30

0,30

0,05

U ovom momentu mogu se dati maksimalne vrijednosti tehničkog nivoa mehanizacije i automatizacije na otkopu izvedenih na osnovu trenutnog razvojnog nivoa tehnike i tehnologije na osnovu kojih će se odrediti bazni pokazatelji. Ove vrijednosti date su u tabeli 26. i istovremeno predstavljaju elemente bazne matrice. Ova matrica,za slučaj zastupljenosti svih grupa rudarsko – tehničkih uslova (I – VI) datih pomenutom tabelom, ima oblik:

M 4b

 0,70  0,90   0,75   0,35  0,30   0,30

0,07 0,20 0,15   0,10  0,05  0,05

Za formiranje matrice stvarnih pokazatelja ( M 4r ) nužno je imati elemente godišnje proizvodnje uglja ( Oib4 ) po grupama prikazanih u tabeli i stvarnu godišnju proizvodnju r r kompleksno – mehanizovanih ( Oi14 ) i automatizovanih ( Oi 24 ) otkopa. Koristeći već poznati izraz mogu se, izračunati stvarni pokazatelji otkopavanja kao najbitnijeg proizvodnog procesa. Izrada pripremnih prostorija (j = 5) Savremeni način izrade podzemnih pripremnih prostorija (prostorija osnovne i otkopne pripreme) ogleda se kroz učešće tehnologije izrade pomoću kompleksno – mehanizovane opreme i kombajna. Udio ove tehnologije u podzemnoj eksploataciji uglja ima tendenciju porasta. Izrada prostorija osnovne pripreme kombajnom je ograničena u pogledu čvrstoće radne sredine i ugla pod kojim se one izrađuju. Granice ovih uticajnih parametara su: -

Za čvrstoću radne sredine sa koeficijentom čvrstoće do 7; i Za ugao pada pod kojim se radi prostorija maksimalnim do 30°.

U zadnje vrijeme dosta se koriste kombajni i za izradu prostorija otkopne pripreme. Obje pomenute tehnologije našle su veliku primjenu koje imaju ogroman značaj u podzemnoj eksploataciji pri izradi podzemnih prostorija. Istina, primjena u praksi tehnologije sa kombajnom je daleko veća od tehnologije sa kompleksnom mehanizacijom. b

Za formiranje elemenata bazne matrice ( M 5 ) poslužit će tabela 27. Tabela 27.

Grupe

Indeks grupe

Ugao prostorije (°)

Čvrstoća radne sredine, f

Nivo izrade prostorije

Kombajnom b i15

r

Kompleksnom tehnologijom b ri15

I

Osnovne prostorije

I

Otkopne ostale

II

Osnovne prostorije

II

Otkopne ostale

Do 18

Do 7

0,60

0,35

i Do 18

Do 4

0,35

0,15

Do 35

Do 7

0,45

0,05

i Do 35

Do 4

0,20

0,00

r

Izračunavanje stvarnih pokazatelja matrice M 5 treba posjedovati podatke godišnjih b b dužina izrađenih prostorija osnovne pripreme O15 i prostorija otkopne pripreme O25 . Pored toga, potrebno je dati i podatke o dužinama prostorija otkopne i osnovne pripreme prema načinu izrade. Naime, za svaku od ove dvije vrste prostorija treba uključiti podatke koji govore o načinu izrade – izrada kompleksnom tehnologijom i izrada kombajnom. Svi ovi elementi se svode za period od jedne godine, a taj period je, u konkretnom slučaju, najčešće vrijeme za koje se određuje ocjena tehničkog nivoa rudnika. Transport uglja (j = 6) Pri izboru vida transporta uglja u rudniku treba paziti na niz rudarsko – tehničkih faktora koji su od velike važnosti. Ti faktori su, prije svega: uglovi transportnih prostorija, način otvaranja, priprema, otkopavanje, broj otkopnih jedinica u radu i sl. Kada se govori o vidu transporta treba imati u vidu da je on najracionalniji trakastim transporterima i kao takvog treba ga koristiti gdje je to god moguće, odnosno gdje za to omogućavaju rudarsko – tehnički uslovi.

U procesu ocjene tehničkog nivoa rudnika podzemni transport ima svoj udio koji se ne smije zanemariti. Obzirom da je transport uglja trakastim transporterima najefikasniji stoga se uzima kao osnovni vid, kako za nagnute tako i za horizontalne prostorije. Prema tome, može se dati nivo podzemnog transporta uglja (od otkopa do navozišta) za pomenute rudarsko – tehničke uslove prema načinu transporta u vidu baznih pokazatelja. Ovi pokazatelji se mogu izdvojiti iz tabele 28. i predstavljaju maksimalne moguće vrijednosti u pogledu dostignuća savremene tehnike i tehnologije u oblasti transporta u PPS. Tabela 28.

Indeks gruoe

Rudarsko – tehnički uslovi

Nivo transporta

Dužina transporta Vrsta prostorija Trakasti transporteri b otkop – navozište kojima se vrši ri16 (km) 1.

Do 4

Horizontalne prostorije

1,00

2.

Do 4

Kose prostorije

1,00

Kako se vidi iz tabele 28. a = 2 i b = 1. Za već poznati način određivanja stvarnih pokazatelja u ovom slučaju potrebno je b b podjedovati podatke o ukupnim dužinama horizontalnih ( O16 ) i kosih ( O26 ) prostorija po kojima se transportuje ugalj. Pored ovih podataka neophodno je raspolagati i sa podacima koji se odnose na dužine transporta trakastim transporterom i lokomotivskim r r transportom u odnosu na horizontalne, odnosno kose prostorije ( O116 ) i ( O216 ). Korišćenjem već poznatih obrazaca i tabele 28. lahko se mogu odrediti ukupni stvarni i bazni pokazatelji podzemnog transporta. Prijevoz ljudi i doprema repromaterijala (j =7) Prijevoz ljudi i doprema repromaterijala u svim rudnicima uglja ima značajnu ulogu pri ocjeni njegovog tehničkog nivoa. Koji vid tehničkog sredstva će se primijeniti za ovu tehnološku operaciju zavisi od niza rudarsko – tehničkih faktora. Zavisno od vida jamskih prostorija, kao i njihove namjene, može se preporučiti sljedeća četiri tehnička sredstva za prijevoz ljudi i dopremu materijala: -

Viseća željeznica; Jamska žičara; Lokomotivski prevoz; i

-

Trakasti transporteri.

Sva pomenuta sredstva okarakterisana su kao savremeni način za pijrevoz ljudi i dopremu repromaterijala. Naime, primjenom jednog ili kombinacijom ova četiri načina (za slučaj razuđenog podzemnog proizvodnog sistema) u rudniku ovaj podsistem odlikovaće se veoma visokim tehničkim nivoom. Na osnovu toga može se zaključiti da bazni pokazatelj b u svim pomenutim slučajevima ima maksimalnu vrijednost, odnosno r7  1 . Stvarni pokazatelj može se odrediti iz odnosa dužine jamskih puteva (ukupna dužina puta koja je opremljena sredstvima za prijevoz ljudi i dopremu repromaterijala) opremeljenih r jednim ili kombinacijom pomenuta četiri vida ( O17 ) i ukupne dužine trase kojom treba b da se obavlja prijevoz ljudi i doprema repromaterijala ( O7 ). Kapacitet rudnika (j = 8) Danas, kako kod nas tako i u svijetu, uočava se stalni porast kapaciteta gotovo na vim rudnicima, što se može objasniti i obrazložiti činjenicom uvođenja progresivne tehnike i tehnologije u podzemnu eksploataciju. Uz to treba konstatovati da postoje i takvi rudnici kod kojih je kapacitet mali,a njegovo povećanje nije moguće čak ni uvođenjem savremene tehnologije zbog toga što bi to bila ekonomski neopravdana investicija. Ako rudnik ima perspektivu u svakom pogledu, bez obzira što mu je u datom trenutku kapacitet neadekvatan, tada ga treba uključiti u proces rekonstrukcije i dovesti na odgovarajući nivo. Da bi se ocijenila njegova stvarna vrijednost sa aspekta tehničkog nivoa u tom trenutku, a samim tim dale smjernice njegovog daljeg eksploatacisanja neophodno je dati ocjenu tehničkog nivoa samog kapaciteta. Na osnovu dosadašnjih stručnih analiza, a i našeg iskustva moguće je realno procijeniti kapacitet u zavisnosti rudarsko – tehničkih uslova i isti proglasiti kao bazni pokazatelj r8b . Nasuprot ovom pokazatelju je stvarni pokazatelj i on se prikazuje kroz prosječni godišnji kapacitet u zadnjih pet godina, gdje se za polaznu godinu uzima ona za koju se određuje ocjena tehničkog nivoa. Ocjena se sprovodi samo za one rudnike koji imaju realnu perspektivu. Bazni pokazatelji u zavisnosti od rudarsko – tehničkih uslova mogu se odrediti uz pomoć ranije datih obrazaca i iz elemenata datih u tabeli 29. Tebela 29.

Broj grupa

Debljina, d

Ugao zalijeganja

(m)

(°)

Prosječni kapacitet rudnika (106 t) r8b

1.

Do 1,5

Do 30

0,5

2.

1,5 – 3,0

Do 30

0,6

3.

Veća od 3,5

Do 30

0,9

4.

Do 1,5

Veći od 30

0,4

5.

1,5 – 3,0

Veći od 30

0,5

6.

Veća od 3,0

Veći od 30

0,7

11.1.5 Određivanje parametarskih pokazatelja i koeficijenta važnosti r

b

Nakon što se odredi stvarni i bazni pokazatelj ( r j i r j ) kod pojedinih parametara rudnika stiču se uslovi za određivanje svakog posebno. Određivanje ovog pokazatelja postiže se iz odnosa ukupnog stvarnog i ukupnog baznog pokazatelja. Parametarski pokazatelj matematički bi se mogao pokazati na sljedeći način: R j t 

r jr  t 

r jb  t 

Što je veći parametarski pokazatelj, Rj(t), veći je i tehnički nivo rudnika. Pri uvidu u njegovu vrijednost može se u svakom momentu izvući zaključak kakva su tehnička sredstva ili tehnološka šema u upotrebi, odnosno da li su savremena ili pak zastarjela. Koeficijent važnosti (kj) predstavljen je brojem i definiše važnost datog parametarskog pokazatelja u procesu ocjene tehničkog nivoa rudnika. Njegova vrijednost može se dati i putem detaljne ekspertize. Ni, za rješavanje ovakvog zadatka ovaj se metod njegovog određivanja može izostaviti zbog svoje složenosti i iskoristiti uprošćeni način. Suština ovog, uprošćenog, načina ogleda se u tome što se važnost parametarskih pokazatelja posmatra sa aspekta njihovog uticaja na utrošak rada po pojedinim procesima. Prema tome, proces koji ima veći udio u angažovanju radne snage istovremeno ima i veći koeficijent važnosti. Izraz za uprošćeni način određivanja koeficijenta važnosti može se prikazati preko angažovanog broja radnika po pojedinim proizvodnim procesima za period t, odnosno: kj 

r js  t  n

 n t j 1

Gdje je:

s j

n sj  t  - stvarni broj angažovanih radnika na j – tom procesu (j = 1, 2, ..., n) u toku radnog

dana.

11.1.6 Određivanje tehničkog nivoa rudnika Na osnovu prethodnih konstatacija u kojima je obrađen postupak kompleksne metode ocjene tehničkog nivoa rudnika, može se dati izraz na osnovu koga se dobija njegova ukupna vrijednost. Ovaj izraz ima sljedeći oblik: n

R t    R j  t   k j j 1

Na kraju se mogu dati dijapazoni vrijednosti za: ukupni tehnički nivo rudnika, parametarski pokazatelj i koeficijent važnosti. Vrijednosti ovih veličina kreću se: 0  R t   1 0  R j t  1 0  kj 1 n

 R t  k j 1

j

j

1

11.1.7 Određivanje stepena rekonstrukcije Na osnovu parametarskih pokazatelja koji izražavaju tehnički nivo pojedinih podsistema, u okviru rudnika kao sistema, dobija se kompleksna ocjena njegovog tehničkog nivoa. Analizom ovih pokazatelja, dobijenih datom metodologijom, omogućava da se u svakom početku projektovanja rekonstrukcije rudnika utvrdi o kom stepenu rekonstrukcije se radi. Odnosno, da projektant u startu ima pregled o tehničkom stanju pojedinih podsistema kao i o adekvatnosti primjenjenih tehnoloških šema na rudniku. Prema ukupnom pokazatelju tehničkog nivoa rudnika R(t), koji se teoretski kreće 0 < R(t) ≤ 1, može se izvršiti kvalifikacija rekonstrukcije u četiri grupe: I stepen rekonstrukcije – ukupni pokazatelji tehničkog nivoa rudnika R(t) ≥ 0,7; II stepen rekonstrukcije – ukupni pokazatelj tehničkog nivoa rudnika je 0,5 ≤ R(t) <0,7; III stepen rekonstrukcije – ukupni pokazatelj tehničkog nivoa rudnika je 0,3 ≤ R(t) < 0,5; IV stepen rekonstrukcije – ukupni pokazatelj tehničkog nivoa rudnika je R(t) < 0,3. Prvi stepen rekonstrukcije odnosi se na rudnike koji već posjeduju veoma nizak tehnički nivo. Rekonstrukcija kod rudnika sa ovim stepenom tehničkog nivoa je neznatna i u praksi se rijetko kad izvodi, a i ako se njoj pristupi onda se to najčešće odnosi na usavršavanje nekih od proizvodnih procesa. Rudnik koji se svrstava u ovu kategoriju

rekonstrukcije može se okarakterisati kao rudnik sa savremenom tehnikom i tehnologijom. Drugi stepen rekonstrukcije podrazumijeva rekonstrukciju jednog ili više proizvodnih procesa (tehnoloških šema). Koji će tehnološki proces, odnosno tehnološka šema biti podvrgnuti rekonstrukciji zavisi od vrijednosti koja je jednaka proizvodu parametarskog pokazatelja i koeficijenta važnosti (Rj(t) x kj). Naime, podsistem kod koga su ove vrijednosti van dozvoljenih granica iziskuje nužnu rekonstrukciju. Praksa je pokazala da su to podsistemi koji se odnose na otkopavanje, podzemni transport i dr. Treći stepen rekonstrukcije odnosi se na rudnike sa znatno niskim tehničkim nivoom. Uglavnom su to rudnici kod kojih je potrebna djelimična ili čak totalna rekonstrukcija. U ovom slučaju može se dsiti da se izostave neki podsistem u procesu rekonstrukcije, naravno, uz prethodnu detaljnu analizu. Rudnici sa četvrtim stepenom rekonstrukcije su u principu tehničko – tehnološki zastarjeli i moraju se podvrgnuti kapitalnoj rekonstrukciji. Naime, rudnici koji se analizom pomenutom metodologijom svrstavaju u ovu grupu moraju biti modernizovani u cjelini. U ovom slučaju problem rekonstrukcije ima gotovo istu težinu kao i pri izgradnji potpuno novog rudnika.

11.2 Opšta metodološka postavka pri ekonomsko – matematičkom modeliranju 11.2.1 Područje istraživanja i teorijski pristup Prilikom projektovanja novih ili rekonstruisanja postojećih rudnika sa podzemnom eksploatacijom treba imati u vidu da je taj postupak, po svom karakteru i složenosti, predstavlja neprekidan proces i da dopušta veliki broj tehničko – tehnoloških rješenja. Konačan rezultat treba tražiti u manjem broju alternativa koje su sastavni dio ukupnog mnoštva mogućih. U svim mogućim projektno – tehničkim rješenjima javljaju se i elementi koji su neposrednog karaktera i prihvataju se na osnovu teorije izbora. Odnosno, to su elementi i parametri građevinskih objekata na površini, izvoznih mašina, ventilatora, kompresora, elektrorazvoda i dr. koji se određuju uz pomoć naučnih disciplina vezanih za date probleme korišćenjem već poznatih metoda. Ova, neposredna tehnička rješenja čine različite parametre veličine određene na osnovama propisanih normativa i postojećih instrukcija. Karakteristika im je što pri njihovom konačnom određivanju postoji jedinstvena alternativa i ista se određuje odgovarajućim proračunom. Upravo zbog toga ova grupa rješenja ne posmatra se kao problem koji se može optimizirati pri projektovanju rudnika. Druga grupa rješenja su rješenja koja se ne mogu dobiti direktno u procesu projektovanja, zbog toga što po samoj svojoj prirodi čine mnoštvo alternativa i kao takve je teško

predskazati. Za ovu vrstu rješenja važno je napomenuti da ne postoji neka opšta teorija na osnovu koje bi se računskim putem mogli jednoznačno odrediti. Ta rješenja je moguće naći pomoću optimiziranja ekonomsko – matematičkih modela korišćenjem metoda matematičkog programiranja, odnosno traženja optimalne varijante. Mogućnost dobijanja ovih rješenja zasniva se na sljedećim teorijskim osnovama: Ako uzmemo da namG predstavlja skup objekata rudnika R, koje je univerzalno i konačno i može biti definisano kako kvalitativni tako i kvantitativnim karakteristikama (šeme, brojevi i dr.), tada se može izdvojiti iz mnoštva alternativa U alternative X koje čine elementi X  G tako što je svako predstavljeno opet nekim mnoštvom vrijednosti i isto ima pozitivne matematičke veličine. Prema tome X  G , i u opštem slučaju broj tehničko – tehnoloških rješenja je sljedeći: X  x  R : x >0; a x ima mnoštvo alternativa.

Gdje je: R – mnoštvo svih fizičkih veličina. Pošto je G konačno tada je i X takođe konačno. Ako se ima u vidu da se za x daju samo vrijednosti koje određuju količinu ili veličinu tada se može konstatovati: -

Parametri koji pripadaju kvantitativnoj grupi (kapacitet, dužina širokog čela, broj otkopa, otkopna visina i dr.) izraženi su brojčanim vrijednostima; i Parametri koji pripadaju kvalitativnoj grupi (način otvaranja, osnovna i otkopna priprema i dr.) izražavaju se indirektno preko X.

Za slučaj projektovanja rudnika uglja sa podzemnom eksploatacijom kod koga postoji više alternativnih rješenja, a svako rješenje ima mnoštvo vrijednosti tada će se X predstaviti nabrajanjem elemenata x u vidu vektora: X   x1 , x 2 ,..., x n 

Gdje je: x1, x2,..., xn – optimalno projektno rješenje; i n – broj optimalnih rješenja. Ako uzmemo da nam skup vrijednosti x1 pripada P1, x2 pripada P2, xn pripada Pn tada je:

 p11 , p12 ,..., p1 a1    p 21 , p 22 ,..., p 2 a 2 

P1  P2

..................................... Pn 

 p n1 , p n 2 ,...,

pn an 

Gdje je: Pij – j – ta vrijednost i – tog optimalnog rješenja, i = 1, 2,..., n;

a1, a2,...,an – broj vrijednosti elemenata saglasno x1, x2,..., xn. Prikazani izraz odnosi se za slučaj kada su xi nekontinuirane vriednosti. Za slučaj kada su vrijednosti xi kontinuirane (neprekidne) svrsishodno je odrediti skup Pi tako što ćemo ograničiti Pij. Naime, pi = {pij : pijmin < pij < pijmax; pij ima svojstva Bi} gdje je: pijmin, pijmax – moguće maksimalne i minimalne vrijednosti pij; Bi – osobina ili sveukupnost osobina elemenata xi. Mogući broj alternativa tehničko – tehnoloških rješenja formiranih sa različitim vrijednostima xi može se odrediti po sljedećem izrazu: P  P1  P2    Pn

Svaki skup P prikazan je sistemom od n elemenata Pi pri čemu u tom sistemu prvi elemenat ima vrijednost p1 j  P1 , drugi  p 2 j  P2 itd. U slučaju rješavanja konkretnog problema može se desiti da se sve kombinacije pij ne nalaze u P. Prema tome u opštem slučaju broj alternativnih tehničko – tehnoloških rješenja pri projektovanju rudnika sa podzemnom eksploatacijom može se odrediti na sljedeći način:

n

na  P    i 1

Izbor racionalnog postupka rekonstrukcije rudnika i projektovanju novog odnosi se u pravom smislu riječi na zadatak koji je postavljen na principima matematike i ekonomije. Zahvaljujući tim principima omogućava se formiranje metodologije za rješavanje jednog složenog problema koja se zasniva na osnovama ekonomsko – matematičkog modeliranja. Ovaj model pri projektovanju uzima u obzir mnoštvo odnosa povezanih promjenjivih, odnosno optimizira različite parametre, a samim tim i tehničko rješenje. Naime, on simulira sve alternative tehničko – tehnološkog rješenja zajedno sa njegovim karakteristikama što projektantu omogućava da se opredijeli za najbolju varijantu uvažavajući odgovarajući kriterijum optimalnosti. Pored toga, treba imati u vidu da ovaj model karakteriše funkcija cilja sa odgovarajućim brojem ograničenja. Pri formiranju ekonomsko – matematičkog modela u procesu treba poštovati neka od dva principa ekonomičnosti kroz koje se ogleda racionalno ponašanje rudnika kao sistema. Ta dva principa se uglavnom odnose na maksimalnu dobit i na minimalne troškove koji opterećuju tonu uglja od momenta eksploatacije do njenog završetka. Principi optimalizacije zahtijevaju kombinacije vrijednosti pij od mnoštva P kojima se omogućava postizanje svake maksimalne vrijednosti pokazatelja kvaliteta rada rudnika. Ako posmatramo opšti slučaj funkcije cilja f tada možemo konstatatovati da ona ne zavisi samo od optimizirajućih tehničko – tehnoloških rješenja xi, odnosno vrijednosti koje se biraju iz oblasti Pi. Ta zavisnost je, takođe, u direktnoj vezi sa polaznim informacijama postavljenog problema. Njihova uloga je od velike važnosti i predstavlja osnovu na kojoj se bazira ekonomsko – matematički model sa ciljem dobijanja racionalnog rješenja. Pri polaznim informacijama (ulaznim podacima) podrazumijevaju se svi rudarsko – geološki uslovi ležišta, proizvodno – tehnički i vrijednosni (ekonomski) pokazatelji. Pomenutu grupu pokazatelja u opštem slučaju možemo prikazati u obliku vektora: Z   z1 , z 2 ,  , z n 

Gdje je:

z – polazni podaci; i n – broj polaznih podataka. Svi ulazni podaci u ekonomsko – matematičkom modelu izražavaju se obavezno pozitivnim brojevima, a vektor Z mora biti definisan sa elementima zi, odnosno zi ϵ R i zi > 0 tj. Z   z i ; P : z i  0

U velikom broju mogućih rješenja P može se naći takva vrijednost pio koja omogućava da funkcija f dobije ekstremnu vrijednost. Ta vrijednost predstavlja optimum preko koga dato tehničko – tehnološko rješenje proglašavamo optimalnim, odnosno

X o   pio  P; f  p1o , p 2 o , , p no   ekstr Prikazani opšti matematički model, koji daje mogućnost određivanja racionalnog postupka projektovanja rudnika sa podzemnom eksploatacijom može se dati preko opšte funkcije cilja uz poštovanje svih pomenutih ograničenja. Opšti oblik fukncije cilja je sljedeći: To  f  Z , X   ekstr

11.2.2 Kriterijum i period optimalizacije Pod kriterijumom optimalizacije podrazumijeva se funkcija cilja predstavljena matematičkim izrazom na osnovu koje se procjenjuje pokazatelj o kvalitetu izbora tehiničko – tehnološkog rješenja. U opštem slučaju za kriterijum optimalizacije može se uzeti svaka veličina pod uslovom da se na osnovu njene vriednosto može ocijeniti cjelishodno rješenje. Za kriterijum optimalizacije mogu se koristiti naturalni, vrijednosni (ekonomski) i kompleksni pokazatelji, prema čemu su i kriterijumi podijeljeni na: -

Naturalni kriterijum; Vrijednosni (ekonomski) kriterijum; i Kompleksni kriterijum.

Za rješavanje problema pri projektovanju rudnika, pažnju zaslužuje tzv. troškovni kriterijum koji se mogu izraziti na više načina (KM; KM/mjesecu; KM/god; KM/toni) što zavisi šta je cilj postavljenog zadatka. Konkretno, za projektovanje rudnika neophodno je odrediti troškovni pokazatelj kojim će relevantno pokazati troškovno opterećenje po jednoj toni uglja ili rude koje tehničko – tehnološko rješenje oni imaju minimalnu vrijednost. Matematički iskazano u opštem obliku to znači:

Ti  f  Z , X   Tsr  t e  min

Gdje je: Tsr – troškovi sredstava, KM/toni; i te – eksploatacioni troškovi, KM/toni. Kada je riječ o periodu eksploatacije tada treba imati u vidu dvije osnovne stvari koje su od velike važnosti pri projektovanju rudnika i utiču na konačan rezultat pri rješavanju određenog problema. Prije svega to se odnosi na period rekonstrukcije ili izgradnje (tr) i periodu eksploatacije (vijeku eksploatacije) (Tex). Ovo vrijeme je direktno u funkciji tehničko – tehnološkog rješenja koje neminovno utiče i na konačan rezultat, pokazano neraskidivom vezom sa kvalitativnim i kvantitativnim parametrima i kao takvo ne smije se zanemariti ni u jednom trenutku pri obradi pomenutog problema.

11.2.3 Izbor elemenata i parametara pri projektovanju rudnika Da bi se pristupilo izboru racionalnog postupka projektovanja rudnika sa podzemnom eksploatacijom u procesu veoma je važno sistematski analizirati i sa što većpm tačnošću formirati elemente ulaznih podataka (Z) koji će činiti podlogu za razrađivanje modela. Ove informacije su u strogoj vezi sa parametrima rudnika, što znači da od njih zavisi kakvi će se dobiti konačni rezultati. Ako govorimo o pouzdanosti podataka za slučaj rekonstrukcije, onda svakako možemo konstatovati da su njihove vrijednosti veoma relevantne. Ovakva tvrdnja se izvlači iz činjenice da se podaci uzimaju sa rudnika koji je u eksploataciji i da su ti elementi daleko pouzdaniji nego u slučaju sa otvaranjem novog rudnika. Ulazni podaci definisani su sljedećim informacijama: -

Informacije o rudarsko – geološkim uslovima, Z1; Informacije o proizvodno – tehničkim uslovima, Z2; i Informacije o troškovnim pokazateljima, Z3.

Pomenute informacije (Z1, Z2 i Z3) čine ulazne podatke za formiranje modela pri rješavanju datog problema odnosno Z  Z1  Z 2  Z 3

Informacije o rudarsko – geološkim uslovima (Z1) Važnost informacija o rudarsko – geološkim uslovima ogleda se u tome što je bez njih nezamisliv pristup rješavanju zadatka pri projektovanju rudnika, odnosno određivanju kvalitativnih i kvantitativnih parametara. Uporedo sa tim takođe, važnu ulogu imaju, i osjetno su izraženi pri izučavanju tehničko – ekonomskih pokazatelja u procesu

projektovanja rekonstrukcije i novog rudnika. Naime, pouzdana rudarsko – geološka informacija, ne samo da omogućava pouzdanu koncepciju konstrukcije rudnika, nego i omogućava da se sa velikom tačnošću odredi visina ulaganja u rekonstrukciju ili izgradnju novog rudnika, kao i njena efikasnost koja se može izraziti preko tehničko – ekonomskih pokazatelja. Pri formiranju ulaznih podataka vezanih za rudarsko – geološke uslove treba imati u vidu da su to vrijednosti koje važe samo za dato ležište. U ovu grupu informacija uključen je veliki niz podataka koje u potpunosti definišu rudarsko – geološke karakteristike eksploatacionog područja. Ti podaci, prije svega, odnose se na: -

Broj eksploatacionih blokova, nb; Broj eksploatacionih slojeva, nsj (j = 1, 2, ..., nb); Debljina eksploatacionih slojeva, dsij (m) (i – indeks sloja, j – tog bloka – i = 1, 2, ..., nsj); Gasonosnost ležišta, qij (m3/toni); Ugao zalijeganja ležišta, αij (stepeni); Zapreminska masa, γij (tone/m3); Bilansne rezerve, Rb (tona); Razmak između ležišta po vertikali, hvij (m); Dubina ležišta, Hzij (m); Vodonosnost ležišta, Qvod (m3/min); Sve fizičko – mehaničke osobine ležišta i pratećih stijena; i Kvalitet mineralne sirovine.

Naprijed navedeni ulazni podaci moraju zadovoljniti sljedeće: nb ≥ 1 nsj ≥ 1 a svako j = 1, 2, ..., nb Qvod ≥ 0 Hz ≥ 100 hvij ≥ 0 1 ≤ nsij ≤ 5 za svako i = 1, 2, ..., nsj qij ≥ 0 za svako i = 1, 2, ..., nsij 0 ≤ αij ≤ 90 za svako i = 1, 2, ..., nsij γij ≥ 0 za svako i = 1, 2, ..., nsij dsij ≥ 1 za svako i = 1, 2, ..., nsij

Prikazana ograničenja daju područje mogućih vrijednosti rudarsko – geoloških karakteristika koje približno odgovaraju objektivnim vrijednostima za nase eksploatacione uslove. Svakoj od tih vrijednosti odgovara vrijednost vektora Z1 ⊂ Z. Z 1   nb , n sij ,  ij ,  ij , d sij , qij , Rb , Qvod , H z , hvij 

Informacije o proizvodno – tehničkim uslovima Najveći broj podataka neophodnih za formiranje objektivnog ekonomko – matematičkog modela upravo pripada informacijama o proizvodno – tehničkim pogotovo u uslovima rekonstrukcije rudnika. U prvom redu su uključeni parametri šema otvaranja, pripreme , ventilacije i transporta, parametri otkopavanja, poprečni presjek prostorija i opreme podzemno – proizvodnog procesa. Ulazni podaci ovih informacija jednim dijelom predstavljeni su u vidu konstantnih veličina, a drugim dijelom preko veličina koje su promjenjljive. Takođe treba naglasiti da je za slučaj rekonstrukcije jedan dio parametara poznat prije nego što se pristupi projektovanju rekonstrukcije, dok preostali dio parametara je u strogoj zavisnosti sa prethodno poznatim i dobijaju se u toku studijskog rješenja. Prema tome ovu grupu informacija čine sljedeći podaci: -

-

Broj radnih dana u godini, Nr (dan); Broj radnih smjena u danu, nsm (smjena/dan); Vrijeme transporta, τtr (sat); Vrijeme rada pumpi τp (sat); Propisane brzine kretanja vazduha kroz: o Otkop v1 (m/s); o Transportne prostorije vtp (m/s); o Ventilacione prostorije vvp (m/s); Količina vazduha, Qv (m3/min); Gabariti transportnih sredstava, Gts; Kapacitet rudnika prije rekonstrukcije, Apr (t/god); Dnevna proizvodnja na otkopu, Apr (t/dan); Dimenzije eksploatacionih blokova, Lb  L (m); Dužina širokog čela ili bloka (otkopa), lot (m); Brzina napredovanja otkopa, vot (m/dan); Broj otkopnih blokova, horizonata, etaža u eksploatacionom polju (nb, nh, ne); Broj otkopa u istovremenom radu, not; pp Dužina podzemnih prostorija, Li (m); i Poprečni presjek podzemnih prostorija, Si (m2).

Naprijed navedene veličine predstavljaju jedan opšti prikaz proizvodno – tehničkih informacija potrebnih za formiranje adekvatnog modela za nesmetanu realizaciju projekta. U zavisnosti od postavljenog problema obim ovih informacija može biti manji ili veći. Sve prethodne veličine mogu se prikazati u vidu vektora, Z2 ⊂ Z na sljedeći način: Z 2   N r , n sm , tr , p , v1 , vtp , v vp , Qv , Gts , Ad , A pr , Lb , L , v ot , nb , n h , ne , not , Lipp , S i 

Informacije o troškovnim pokazateljima Za projektovanje novog ili rekonstrukcije postojećeg rudnika, pored pomenute prethodne dvije grupe informacija, nužno je posjedovati i informacije o potrebnim investicionim ulaganjima po objektima za različite uslove kao i troškovima eksploatacije. Da bi

troškovi bili realni neophodno je odrediti određene cijene koštanja po jedinici mjere (ci) kao i odgovarajuće kamante stope (ki). Prema tome, sve troškovne informacije date vektorom Z3 ⊂ Z može se napisati u opštem obliku: Z 3   Tsr , t e , ci , k i 

11.2.4 Prikaz ograničenja optimizirajućih parametara U procesu formiranja ekonomsko – matematičkog modela pri projektovanju rudnika neophodno je izvršiti optimizaciju većeg broja kvantitativnih i kvalitativnih parametara. Kvantitativni parametri su oni parametri koji određuju glavne osobine rudnika i mogu se izraziti samo opisno, logičnim simbolima, šemama i crtežima. Alternative ovih parametra uglavnom su određene od strane projektanta na osnovu rudarsko – geoloških inormacija. Njihov broj zavisi uglavnom od složenosti samog ležišta. Takođe, broj alternativnih rješenja često može da bude veoma veliki što zavisi od načina otvaranja, broja jama, pripreme, otkopavanja, ventilacije, transporta i dr. Naime, sva rješenja svakog podsistema se izvode od niza mogućnosti, koja su u zavisnosti od rudarsko – geoloških uslova, i najčešće su to ona rješenja koja omogućavaju primjenu najsavremenijih tehničko – tehnoloških dostignuća u podzemnoj eksploataciji ležišta. Za slučaj kvantitativnih parametara treba naglasiti da su oni dobrim dijelom sadržani u informacijama o proizvodno – tehničkim uslovima sa strogo definisanim ograničenjima. U oblasti tih ograničenja imaju karakter promjenjljivih veličina i čine mnoštvo alternativa koje pripadaju dijapazonu realnih rješenja. Odnosno, kada se uzme u obzir neki parametar u razmatranje sa više alternativa i uzimanjem jedne mogućnosti od tog niza tada on predstavlja ulazni podatak kao predstavnik informacija o proizvodno – tehničkim uslovima. Dijapazon mijenjanja kvantitativnih parametara rudnika predstavlja interval između minimalne i maksimalne vrijednosti određene na osnovu eksploatacionih uslova ležišta. U zavisnosti od postavljenog zadatka broj optimizirajućih parametara je promjenjljiv. Analogno ovoj konstataciji svaki rudnik, u odnosu na moguća tehničko – tehnološka rješenja, čini problem za sebe, pa prema tome i broj optimizirajućih parametara je u funkcionalnoj zavisnosti od njegovih karakteristika. Svi parametri koji se uključuju u optimizaciju zahtijevaju odgovarajuća ograničenja koja predstavljaju realne mogućnosti za dati problem. Radi ilustracije pojma ograničenja daće se jedan opšti pristup koji je u praktičnom smislu objektivan, i on izgleda ovako: -

Broj pogona (jama) koji se objedinjuju, np = (1, 2, 3) pri npmax = 3; Kapacitet rudnika, Apr ≤ A ≤ 500 000 ÷ 900 000 (t); Dužina širokog čela, 50 ≤ lot ≤ 150 (m); Dimenzije eksploatacionog polja po pružanju, 200 ≤ nk ≤ Lp (Lp je ograničeno prirodnom granicom za naše eksploatacione uslove);

-

Broj krila u eksploatacionom polju, nk = (1, 2); Broj eksploatacionih krila u radu, 1 ≤ nek ≤ 2; Broj eksploatacionih blokova, nb = (1, 2); Visina horizonta, 50 ≤ Hh ≤ Hhmax; Broj horizonata u eksploataciji, 1 ≤ nh ≤ 3; Poprečni presjek prostorija, Spr ≤ Si ≤ Smax; Sredstva podzemnog transporta, str (lokomotivski, kamionski i transport trakama); i Broj glavnih ventilacionih puteva, nvp = (1, 2).

Sve navedene veličine sa ograničenjima mogu se prikazati jdnim opštim izrazom u obliku vektora: X   n p , A pr , A, l ot , L p , nk , nek , not , nb , H h , nh , S i , str , nvp 

11.2.5 Izbor i broj varijantnih rješenja kvalitativnih parametara Kvalitativne karakteristike i njihova sistematizacija u procesu projektovanja rudnika sa podzemnom eksploatacijom u odgovarajućim rudarsko – geološkim uslovima omogućavaju veliki broj varijantnih rješenja. Kao takva rješenja iziskuju posebne metodologije na osnovu kojih bi se izvršila adekvatna selekcija. Često nedostaje zavisnost između parametara koje karakterišu rudarsko – geološki uslovi i kvalitativnih parametara odabranim pri obradi alternativnih rješenja što se odražava i na krajnji rezultat, a koji je predstavljen u vidu tehničko – ekonomskih pokazatelja. Da bi dobili pouzdane elemente, a njih je moguće dobiti preko tehničko – ekonomskih pokazatelja, treba nastojati da se odabere najviše do pet varijanti iz domena kvalitativnih parametara. Pri tom izboru treba uzeti tekve kriterijume koji omogućavaju izbor onih alternativa u kojima se sigurno nalazi varijanta koja daje optimalno rješenje rudnika. Prvi dio zadatka odnosi se na izbor onih varijanti među kojima se nalazi i optimalna varijanta. Drugi dio odnosi se na sprovođenje i analizu složenog tehničko – ekonomskog modela, a sprovodi se samo na odabrane varijante koje su selektovane u prvom dijelu zadatka. Za rpvi dio zadatka, odnosno selekcija najboljih varijanti u domenu kvalitativnih rješenja, na izgled moglo bi se reći da problem i nije toliko težak. No, problem je nešto složeniji kod prve etape kada se u rješenju nađe mnogo više alternativa od potrebnog broja. Svaka alternativa kvalitativnih parametara istovremeno se proširuje sa mnoštvom rješenja iz domena kvantitativnih parametara. Jedno od glavnih pitanja je kako izabrati one varijante iz niza ponuđenih koje treba da uđu u tehničko – ekonomsku analizu, a da se pri tome ne izostavi ona koja će predstavljati konačno rješenje. Istina taj problem je nešto umanjen kod rekonstrukcije rudnika u odnosu na otvaranje novog rudnika. No nije rijedak slučaj da se i kod rekonstrukcije pojavi veliki broj varijanti iz kojih je potrebno izdvojiti potreban broj koji ulazi u tehničko – ekonomsku analizu.

Često je moguće izabrati ona varijantna rješenja, koja će ući u proces optimizacije, uz pomoć intuicije ili analogije sa već poznatim i analiziranim rudnikom po sličnom postupku. Ovakav način selekcije varijanti dozvoljava i mogućnost greške bez obzira na stučnost obrađivača, pogotovo kada se radi o velikom broju mogućnosti. Naime, slučaj mnoštva alternativa treba tražiti ona rješenja koja su najbolja po nekom kriterijumu ili više kriterijuma. Ovu analizu treba prvenstveno sprovesti za šemu otvaranja, pripreme, otkopavanja i sl. Postoji veći niz kriterijuma na osnovu kojih se mogu izabrati najbolje varijante projektovanja rudnika, a to su: 1. Početna investiciona ulaganja:  Minimalna;  Srednja;  Maksimalna. 2. Eksploatacioni troškovi: a. Minimalni; b. Srednji; c. Maksimalni. 3. Pomoćni transport: a. Nemehanizovani; b. Polumehanizovani; c. Mehanizovani. 4. Mogućnost modernizacije:  Moguća;  Djelimična;  Potpuna. 5. Količina rudarskih radova koji se moraju izvesti procesu rekonstrukcije ili projektovanju novog rudnika:  Mala;  Srednja;  Velika. 6. Obim korišćenja postojećih objekata na površini i u podzemnom proizvodnom sistemu:  Mali;  Srednji;  Veliki. 7. Sigurnost rada:  Mala;  Srednja;  Velika. 8. Gubitak uglja i rude po varijantama:  Minimalan;  Srednji;  Veliki. 9. Dužina rudarskih radova koji će se održavati u toku eksploatacije:  Mala;  Srednja;

10.

11.

12.

13.

14.

15.

 Velika. Izrada dopunskih prostorija otvaranja:  Potrebno;  Nije potrebno. Mogućnost koncentracije rudarskih radova:  Postoji;  Ne postoji. Fleksibilnost šeme otvaranja:  Fleksibilna;  Manje fleksibilna;  Nefleksibilna. Raspored rudarskih radova:  Prost;  Složen. Zavisnost otkopavanja i pripreme:  Postoji;  Ne postoji. Stepen provjetravanja:  Mali;  Srednji;  Veliki.

Svi navedeni kriterijumi mogu se iskoristiti pojedinačno, ali češće svi zajedno za izbor iz mnoštva varijanti ove varijante koje prednjače po kvalitetu od ostalih.

11.2.5.1 Selekcija varijanti po višekriterijumskom postupku U slučaju kada postoji veliki broj varijanata projektovanja rudnika u području kvalitativnih parametara tada se svaka varijanta ocjenjuje po svakom kriterijumu čime se eliminiše intuitivni način izbora, a samim tim i moguća greška. Pored opštih zahtjeva koji se uključuju u proceduru (masovnost rezultativnost) neophodno je udovoljiti i dopunske zahtjeve: -

Posjedovanje sveukupnih pretpostavljenih odnosa koji dozvoljavaju selekciju najbvoljih varijanti; Ako varijanta Vi nema ništa manje prednosti od varijante Vj, koja pripada selekcionoj grupi, tada treba obavezno uključiti varijantu Vi u tu grupu; Za davanje prednosti varijanti Vi u odnosu na varijantu Vj neophodno je da Vi bar po jednom kriterijumu bude bolja od Vj i da po ostalim nije lošija; Komparacija dvije varijante je besmislena u slučaju da neka od njih ima prednost po jednom kriterijumu dok po ostalim kriterijumima je lošija.

Treba uočiti da ovakav način davanja prednosti određenom broju varijanti je izvodljiv pogotovo kada ih je manje u kombinaciji i sa manjim brojem kriterijuma. U slučaju većeg broja kriterijuma (preko 15) analiza se komplikuje i postoji mogućnost greške. Sređivanje i analiza kriterijuma koji učestvuju u selekciji varijanata pokazuje da se različitim kriterijumima ne daju u istoj mjeri opštu ocjenu kvalitetnog izbora. Naime, ako neka varijanta ima određenih manjkavosti u pogledu pojedinih kriterijuma, koji imaju manju važnost, to ne znači da se ona ne može stvrstati u grupu najboljih pod uslovom da je po ostalim, važnijim, kriterjumuma povoljna. Na osnovu toga može se konstatovati da svi navedeni kriterijumi nemaju istu težinu, pa prema tome ih možemo podijeliti na četiri osnovne grupe: I grupa – kriterijumi pod 1, 2 i 7; II grupa – kriterijumi pod 5, 6, 8 i 9; III grupa – kriterijumi pod 4, 10, 11, 12, 13 i 14; IV grupa – kriterijumi pod 3 i 15. Svakako a je poželjna analiza po svim navedenim kriterijumima. No, nekad je ne izvodljivo takvu jednu analizu sprovesti, pa se često može udovoljiti potrebama tačnost i preko nekih od njih. Zavisno od toga sa kojim kriterijumima se raspolaže uvijek je moguće sa dosta velikom tačnošću izdiferencirati najbolje varijante.

11.2.5.2 Izbor najboljih varijanti po jednom kriterijumu Kako se vidi iz prethodne tačke da najveću težinu nose kriterijumi prve grupe – 1 (investiciona ulaganja), 2 (eksploatacioni troškovi) i 7 (sigurnost rada). Na osnovu toga može se konstatovati da se za izbor najboljih varijanti sa aspekta kvalitativnih parametara može iskoristiti jedan od ta tri kriterijuma. Davanjem prioriteta ovim kriterjumima ne znači da svi oni imaju stu pouzdanost. Naime, kada se vrši selekcija grupe od tri do pet varijanti ovi kriterijumi takođe nisu ravnopravni po težini, pa se zbog toga uvijek daje prednost kriterijumu investicionih ulaganja iz prostog razloga što bi se primjenom kriterijuma eksploatacionih troškova mogla pojaviti greška uslijed ne poznavanja kvantitativnih parametara rudnika. Korišćenjem ovakvog kriterijuma za izbor iz mnoštva varijanti u procesu projektovanja važno je znati da je to izvodljivo naizmjeničnim testiranjem svih mogućih alternativa i davanjem za svaku od njih konačnu vrijednost investicionog ulaganja. Nakon toga bira se grupa od tri do pet varijanti po kriterijumu minimalnih investicionih ulaganja, odnosno biraju se one varijante kod kjih su investicioni troškovi najmanji. Takođe treba napomenuti da primjenom ovog kriterijuma treba uključiti i ona investiciona ulaganja koja će da uslijede i nakon početka eksploatacije. Izbor varijanti po kriterijumu investicionih ulaganja pomenutim metodološkim putem je dosta pouzdan iz razloga što je ovakav način selekcije najboljih varijanti u stanju da da zadovoljavajuće rezultate koji se odnose na kvalitativne pokazatelje (otvaranje, osnovna i

otkopna priprema i dr.). Osim toga, model je dosta složen i u slučaju analize svih ponuđenih varijanti bez prethodne selekcije pričinjavao bi velike probleme pri izboru kvantitativnih parametara. Obzirom da su kvalitativni i kvantitativni parametri rudnika u funkcionalnoj zavisnosti tada njihovim razdvajanjem iz konteksta optimalizacije narušio bi se ekonomsko – matematički model što je neprihvatljivo. Sa tim u vezi i jeste značajan postupak svođenja velikog broja na razuman broj varijanti, jer samo pod takvim okolnostima je moguće izvršiti tehničko – ekonomsku analizu kod koje neće biti narušena uzajamna veza između kvalitativnih i kvantitativnih karakteristika rudnika. Pri selekciji najboljih varijanti po jednom kriterijumu važno je napomenuti da kvantitativne karakteristive u toku analize zadržavaju konstantne vrijednosti i da se u tom slučaju bitno ne mijenjaju krajnji rezultati. Ovaj uslov se zadržava sve dok se ne izabere potreban broj varijanti. Kasnije, na izabranu grupu varijanti djeluje se odgovarajućim modelom koji uvažava princip da su kvantitativni i kvalitativni parametri promjenjljive veličine. Izgled jednog opšteg algoritma za selekciju varijanti po kriterijumu investicionih ulaganja bio bi sljedeći: 1. Formiranje ulaznih podataka definisanih vektorima Z1, Z2 i Z3; 2. Posebne informacije vezane za svaku varijantu pojedinačno, odnosno dodatne informacije koje nisu sadržane pod 1; 3. Definisanje investicionih ulaganja; 4. Izračunavanje investicionih ulaganja za svaki sloj, blok i sl.; 5. Izračunavanje investicionih ulaganja koja će nastati nakon početka eksploatacije; 6. Prikaz investicionih ulaganja po otvaranju, osnovnoj pripremi, opremi, površinkog kopleksa i sl; 7. Vrijeme rekonstrukcije ili izgradnje; 8. Ukupni investicioni troškovi za datu varijantu; 9. Ponavljanje postupka od 2 do 8 za sve ponuđene varijante; 10. Izbor najboljih varijanti po kriterjumu minimalnih investicionih ulaganja.

11.3 Postupak ekonomsko – matematičkog modeliranja Za izvođenje sistemskog proračuna pri izboru racionanog postupka projektovanja rudnika prethodi formiranje svih neophodnih ulaznih informacija (Z) kojima su okarakterisane sve varijante uključene za analizu. Ove informacije su uglavnom dosta obimne pa ih je neophodno sistematizovati u vidu ulaza prilagođenog za ručunsku tehniku koja je neminovna za realizaciju ovakvog jednog složenog problema. Takođe je neophodno dobro osmisliti ograničenja odgovarajućih optimizirajućih parametara (vektor X). Sređivanje ulaznih podataka i definisanje ograničenja optimizirajućih parametara dobija se mogućnost za pouzdan proračun tehničko – tehnoloških pokazatelja na osnovu kojih se bira racionalan postupak rekonstrukcije i izgradnje rudnika sa podzemnom eksploatacijom.

11.3.1 Proračun tehničkih pokazatelja Na osnovu rudarsko – geoloških karakteristika ležišta uglja, koje projektantu stoje na raspolaganju, predlažu se najbolja moguća tehničko – tehnološka rješenja za date uslove. Za ta rješenja neophodno je izvršiti i odgovarajuće proračune nužnih tehničkih pokazatelja. Svi tehnički pokazatelji dobijeni egzaktnim putem čine veoma važnu podlogu u procesu projektovanja rudnika, te njihova pouzdana definisanost je od velikog značaja i utiče na konačan rezultat.

11.3.1.1 Proračun eksploatacionih rezervi Na osnovu podataka o bilansnim geološkim rezervama ležišta za svako eksploataciono polje nužno je izračunati: -

Industrijeske rezerve tj. one rezerve uglja koje se dobiju po odbitku dijelova ležišta čija je eksploatacija ometena uslijed nepravilnih granica sa stanovišta pravilne geometrizacije proizvodnih jedinica, negativnog dejstva tektonike, male debljine sloja, nepovoljnih eksploatacionih uslova i dr. Ove rezerve se mogu izračunati po opštem obrascu:

Ri  Rb  k i  t 

Gdje je: Rb – bilanske geološke rezerve, t; i ki – koeficijent korekcije bilansnih rezervi; vrijednost koeficijenta korekcije bilansnih rezervi dobija se iz odnosa: Pi  d isr ki  Pg  d sr Gdje je: Pi – površina i – tog ograničenja jamskog eksploatacionog polja prema Elaboratu o rezervama, m2; Pg – ukupna površina jamskog eksploatacionog polja prema Elaboratu o rezervama, m2; d isr - srednja debljina sloja u i – tom dijelu, m; dsr – srednja debljina sloja u cijelom ležištu, m. Eksploatacione rezerve su one rezerve koje se dobiju korekcijom industrijskih rezervi na osnovu sistemskih gubitaka vezanih za primjenjenu metodu otkopavanja, zaštite i sigurnosne stubove, koji se ne otkopavaju. Izračunavaju se po sljedećem izrazu: Re  Ri  k is

Gdje je: kis – prosječni koeficijent iskorišćenja, koji je u funkciji metode i tehnologije otkopavanja, a može se odrediti na osnovu podataka o prethodnoj eksploataciji tretiranog ležišta ili po analogiji.

11.3.1.2 Određivanje dnevnog kapaciteta Za određivanje dnevnog kapaciteta neophodno je uključiti cjelokupnu dnevnu proizvodnju kako sa otkopa tako i sa priprema. Na osnovu toga dnevni kapacitet jednak je: n





Ad   liot  d iot  k is  Fi k  niop  viot    t dan i 1

Gdje je: l iot - dužina i – tog sloja ili visine otkopa, m; d iot - debljina i – tog otkopa, m; viot - dnevna brzina napredovanja i – tog otkopa;

γ – zapreminska masa; niop - broj priprema po i – tom otkopu; Fi k - površina poprečnog presjeka pripremnih prostorija. Za primjer metode mehanizovanog širokog čela u slojevima uglja dnevna brzina napredovanja u zavisnosti od debljine sloja u otkopu i dužine meže se odrediti na sljedeći način: -

Za debljinu otkopavanja dot = 2,5 ÷ 3,0 (m) v ot  14,6  2,59  ln l ot Za debljinu otkopavanja dot = do 6 m vot  5,17  0,89  ln l ot Za debljinu otkopavanja dot = do 9 m vot  2,92  0,49  ln l ot

Ove zavisnosti su dobijena uz pomoć vrijednosti za brzine koje su se ostvarile ili se ostavruju u praksi za određene dužine otkopa. Na osnovu tih podataka metodom najmanjih kvadrata izvršena je aproksimacija na funciju logaritamskog tipa. Prikazani način određivanja dnevnog kapaciteta uz određenu adaptaciju može se izračunati i za druge metode i tehnologiju otkopavanja u različitim mineralnim sirovinama.

Iz dnevnog kapaciteta dobija se i smjenski kapacitet po obrascu: Asm 

Ad n sm

11.3.1.3 Kapacitet rudnika Kod nas ne postoji univerzalna formula za određivanje optimalnog godišnjeg kapaciteta rudnika, mada objektivno gledano takvu jednu formulu je vrlo teško i odresiti iz prostog razloga što je svaki rudnik problem za sebe. U Sovjetskoj literaturi dugo se koristio obrazac za izračunavanje optimalnog kapaciteta rudnika prof. P.Z. Zvagina:

Ao 

c1   2  E n  k1'' c1  k1  E n  k1'' Re

Gdje je: En – koeficijent efektivnosti investicionih ulaganja; c1 , k1 , k1'' - koeficijenti dobijeni statičkom obradom postojećih parametara;  2 - koeficijent koji zavisi od rudarsko – geoloških uslova. Ovaj obrazac zbog svojih nedostataka potisnut je i danas u SSSR – u je više u primjeni obrazac prof. A.S. Maljkina, dobijen na osnovu eksperimentalnih istraživanja, i glasi: Ao   k p  k no  

mo  Re  k g ms

Gdje je: kp – koeficijent koji zavisi od broja ležišta u eksploataciji; kno – koeficijent koji zavisi od dnevne proizvodnje; mo – debljina svih ležišta koji su u jednovremenoj eksploataciji; ms – ukupna debljina svih ležišta u eksploatacionom polju. No, dati obrazci za izračunavanje optimalnog kapaciteta mogu se primijeniti samo u uslovima neograničenih ležišta. Dok za njihovu primjenu u našim eksploatacionim uslovima ne može biti riječi jer se dobijaju rezulati nerealni za naše prilike.

Da bi se došlo do prave vrijednosti godišnjeg kapaciteta u našim uslovima treba uzeti u obzir sve kvalitativne i kvantitativne parametre za određeni slučaj i u tom kontestu tražiti njegovu optimalnu vrijednost. Naime, optimalna vrijednost godišnjeg kapaciteta može se odrediti uz prethodnu optimizaciju svih parametara koji ga definišu. U opštem obliku godišnji kapacitet može se odrediti poznavajući ukupni dnevni kapacitet po sljedećem obrascu: A  N r  Ad

Gdje je: Nr – broj radnih dana u godini.

11.3.1.4 Potrebna količina vazduha za provjetravanje PPS Da bi se odredila količina vazduha prema zahtjevima podzemnog proizvodnog sistema neophodno je prethodno odrediti potrebne količine vazduha za provjetravanje otkopa i pripremnih radilišta. a) Potrebna količina vazduha za provjetravanje

Potrebna količina vazduha određuje se na osnovu sljedeća četiri kriterjuma: -

Prema apsulutnoj metanoobilnosti; Minimalnoj brzini protoka vazduha; Maksimalnom broju radnika na otkopu; i Prema količini izduvnih gasova.

Iz ova četiri kriterijuma, a uzimaju se zavisno od mineralne sirovine, usvaja se količina vazduha po onom kriterijumu po kom ima najveću vrijednost. Potrebna količina vazduha za provjetravanje otkopa po kriterijumu metanoobilnosti (za slučaj eksploatacije uglja) može se odrediti na sljedeći način: QCH 4  0,035  k n 



q r  Asm 3 m s t sm



Gdje je: kn – koeficijent neravnomjernosti izdvajanja metana (kn = 1,3); tsm – vrijeme trajanja smjene, min; i qr – relativna metanoobilnost, (m3CH4/t). Za određivanje količine vazduha prema minimalnoj brzini kretanja, vazduh od 0,5 m/s, koja je regulisana propisima, računa se:

Qv  0,5  S ot

Gdje je: Sot – poprečni presjek otkopa (širokog čela). I na kraju , određivanje količine vazduha prema kriterijumu broja zaposlenih na otkopu je po sljedećem obrascu: Qr  0,1  n r

Gdje je: nr – maksimalni broj zaposlenih radnika na otkopu. Nakon izračunavanja vrijednosti po osnovu ova četiri obrađena kriterijuma usvaja se maksimalna vrijednost i kao takva se koristi za daljnji proračun. Matematički se to može napisati na sljedeći način: Q1  max CH 4 , Qv , Qr 

Ovdje se mogu uključiti i drugi kriterijumi, ali važno je zanti da je zajedničko za sve njih da se bira onaj čija je vrijednost najveća, kao što se može vidjeti iz prethodnog izraza. b) Potrebna količina vazduha za pripremna radilišta (Q2)

Ova količina vazduha može se odrediti sa više aspekata kao i kod čela. Najčešće se ova količina vazduha proračunava sa aspekta zaprašenosti, broja zaposlenih, količini izduvnih gasova, metanoobilnosti i sl. Ovakav pristup određivanja količine vazduha na pripremnim radilištima nameće se iz prostog razloga što je intencija savremene eksploatacije u rudnicima da se koristi što je moguće veći obim mehanizovanog načina izrade pripremnih prostorija. Kod rudnika sa značajnom metanoobilnošću (uglavnom to su rudnici mrkog uglja) svakako je očekivati da će potrebne količine za provjetravanje pripremnih radilišta po ovom kriterijumu biti najveće. Na osnovu usvojenih količina vazduha za otkop (Q1) i pripremno radilište (Q2) može se dobiti potrebna ukupna količina vazduha za potrebe rudnika po slljedećem obrascu:



Qv  1,3   not  Q1  n pr  Q2  m 3 s ; m 3 min

Gdje je: not – broj otkopa u radu; npr – broj pripremnih radilišta.



11.3.1.5 Određivanje površine poprečnog presjeka jamskih prostorija Poprečni presjek jamskih prostorija mora biti tako odabran da zadovoljava instaliranje odgovarajućih transportnih sredstava kao i zahtjeve ventilacije u skladu važećih propisa. Odnosno, neophodno je odrediti takav poprečni prsjek jamskih prostorija koji će omogućiti smještaj transportnih sredstava predviđenih gabarita, a koji se definišu na osnovu kapaciteta proizvodnje, i istovremeno da zadovolje potrebe ventilacije sa aspekta maksimalnih brzina vazdušne struje regulisane propisima. Konstrukciju podzemnog proizvodnog sistema, između ostalog, karakteriše i propusna sposobnost prostorija sa pozicija transporta i ventilacije. Propusna sposobnost jamskih prostorija mora biti u potpunosti usaglašena sa savremenim tehničko – tehnološkim zahtjevima podzemne eksploatacije. Određivanje optimalnih poprečnih presjeka jamskih prostorija uslovljeno je troškovima njihove izrade. Kod dobro odabranih površina poprečnog presjeka ne može se desiti da u procesu proizvodnje jamska prostorija postane usko grlo niti da bude neiskorišćena. Što znači da u momentu investiranja sredstava koja će biti namijenjena za rekonstrukciju ili izradu novog rudnika ni u kom slučaju neće biti podcjenjena ili pak precjenjena. Poprečni presjek nove prostorije u opštem obliku treba da zadovolji sljedeću matematičku nejednakost:

Fi  max Fi t , Fi v 

i  1,2,  , n

Gdje je: Fi – optimalna površina poprečnog presjeka jamske prostorije; Fi t - maksimalna površina poprečnog presjeka uslovljene gabaritima transportnih sredstava; Fi v - maksimalna površina poprečnog presjeka uslovljena brzinom vazdušne struje. Pri rekonstrukciji rudnika važno je napomenuti da veliki broj jamskih prostorija zadržava svoju funkciju uz određeni stepen rekonstrukcije. Rekonstrukcija se može izvršiti u okviru postojećeg poprečnog ili pak njegovim povećanjem za slučaj kada je uslovljeno potrebama transporta ili ventilacije novoprojektovanog sistema. Kada je prostorija, koja zadržava svoju funkciju stabilna njena rekonstrukcija će se vršiti samo u slučaju kada joj pr treba povećati poprečni presjek Fi  Fi . U procesu projektovanja ventilacije treba uključiti i postojeći poprečni presjek date prostorije ( Fi pr ). Nakon poznavanja ove tri veličine poprečnog presjeka bira se najveća po sljedećem izrazu:

Fi  max Fi t , Fi v , Fi pr  Prema ventilacionom kriterijumu površina poprečnog presjeka bilo koje prostorije, uz poštovanje maksimalnih dozvoljenih brzina regulisanih propisima, može se odrediti na sljedeći način: Fi v 

 

Qv m3 v max

Gdje je: vmax – maksimalna dozvoljena brzina vazduha kroz prostorije. Maksimalne dozvoljene brzine kroz jamske prostorije regulisane su rudarskim propisima i one imaju sljedeću vrijednost: 8 m/s – u svim prostorijama u kojima se vrši transport, izvoz i prolaz ljudi; i 10 m/s – u svim prostorijama koje služe samo za ventilaciju. 1. Određivanje površine poprečnog presjeka izvoznih i transportnih prostorija a) Određivanje površine poprečnog presjeka izvoznih okana

Poprečni presjek okna je u direktnoj vezi sa kapacitetom rudnika i dubinom izvoza. Na osnovu ova dva prametra može se dobiti realna vrijednost površine poprečnog presjeka okna. Na osnovu važećih propisa i standarda procjenjene su i prikazane vrijednosti (tebela 30.) površina poprečnog presjeka izvoznih okana prema dubini izvoza i kapacitetu rudnika. Prikazane vrijednosti uglavnom su prilagođene eksploatacionim uslovima za naše prilike. U konkretnom slučaju, kada je poznata dubina izvoza i kapacitet, iz date tabele vrlo je jednostavno odrediti površinu poprečnog presjeka izvoznog okna, Fiotr . Nakon izvoza poprečnog presjeka okna po kriterijumu izvoza pristupa se njegovom proračunu i po kriterijumu ventilacije na sljedeći način:

 

Fiov  0,125  Qv m 2

Obzirom da se za slučaj rekonstrukcije rudnika često zadržavaju postojeća izvozna okna pr tada je neophodno uključiti i njihov poprečni presjek, Fio , čija je vrijednost poznata i data je u vidu ulaznog podatka. Na kraju, kada su poznate sve tri vrijednosti poprečnog presjeka po pomenutim kriterijumima

F

, Fiov , Fiopr  bira se ona površina poprečnog presjeka čija je vrijednost najveća, odnosno: tr io

Fi  max Fiotr , Fiov , Fiopr  Tabela 30.

Redni broj

Godišnji kapacitet 106 t/god

1.

0,2

2.

0,4

3.

0,2

4.

0,8

5.

1,0

6.

1,2

7.

1,5

Dubina izvoza (m)

Do 200

200 – 400

400 – 600

600 – 800

9,91) 1E-1B0,92) 9,9 2E-1B-0,9 11,6 2E-1B-1,3 12,2 2E-1B-1,5 15,3 2E-1B-2,0 18,8 2E-2B-1,3 19,6 2E-2B-1,5

10,7 1E-1B-1,1

12,2 1E-1B-1,3

10,7 2E-1B-1,1 12,2 2E-1B-1,1 15,5 2E-1B-2,0 18,8 2E-2B-1,3 19,6 2E-2B-1,5 28,6 2E-2B-2,0

12,2 2E-2B-1,3 16,6 2E-2B-1,1 18,8 2E-2B-1,3 19,6 2E-2B-1,5 28,6 2E-2B-2,0 28,6 2E-2B-2,0

12,2 1E-1B1,13 12,2 2E-2B-1,3 16,6 2E-2B-1,1 18,8 2E-2B-1,3 19,6 2E-2B-1,5 28,6 2E-2B-2,0 44,1 2E-2B-3,0

800 – 1000 12,2 1E-1B-1,3 12,2 2E-1B-1,3 16,6 2E-2B-1,1 18,8 2E-2B-1,3 19,6 2E-2B-1,5 28,6 2E-2B-2,0 44,1 2E-2B-3,0

1)Dobijene površine odnose se na okna kružnog poprečnog presjeka 2)Oznake su: 1E – broj etaža u košu; 1B – broj vagoneta u etaži; 0,9 itd. – zapremina vagoneta u m3. b) Određivanje poprečnog presjeka horizontalnih i kosih transportnih prostorija

Površina poprečnog presjeka kosih i horizontalnih prostorija namjenjenih za transport, bilo da su objekti otvaranja ili osnovne pripreme, u direktnoj je vezi sa vrstom transportnog sredstva. Kada se radi o rudnicima uglja i nekim drugim mineralnim sirovinama tada se može pouzdano tvrditi da je najsavremeniji način transporta horizontalnim i kosim prostorijama sistemom trakastih transportera. Na osnovu ove konstatacije problem određivanja poprečnog presjeka pomenutih prostorija određivaće se samo za slučaj primjene

transporta trakastim transporterima. No, bez svake sumnje u našim mnogim rudnicima još uvijek se dosta uspješno koristi lokomotivski transport, pa zbog toga treba naglasiti da se ovaj problem rješava na sličan način kao i kod trakastog transportera. Postupak za određivanje poprečnog presjeka za slučaj primjene trakastih transportera suštinski se vrlo malo razlikuju od postupka koji se primjenjuje kod drugih sistema transporta. Naime, poprečni presjek ovih prostorija, bez obzira koji se vidi transporta primjenjuje, određuje se na osnovu prethodno određenih gabarita transportnog sredstva. Gabariti transportnog sistema su definisani kapacitetom otkopa ili pak kapacitet rudnika, što zavisi za koju prostoriju se određuje njegove vrijednosti. Takođe treba imati u vidu da pored transportnih sredstava u ovim prostorijama se često montira i oprema za dopremu repromaterijala zajedno sa elementima koje regulišu važeći propisi moguće je sa velikom tačnošću odrediti površinu poprečnog presjeka horizontalnih i kosih prostorija. Već naprijed je konstatovano da se u ovim prostorijama često korišti trakasti transporteri za transport uglja i viseća žičara za dopremu repsomaterijala. Na osnovu ovih elemenata i propisom regulisanih pratećih veličina određuje se približno potrebna površina poprečnog presjeka hodnika, uskopa i niskopa na sljedeći način:

 

Fhktr  4  3  B ž  4,5  Bit m 2

Gdje je: Bž – širina viseće žičare; Bit - širina transportne trake. Po određivanju poprečnog presjeka horizontalnih i kosih prostorija po kriterijumu transportnih sredstava isti se proračunava i po kriterijumu ventilacije. Na osnovu metoda najmanjih kvadrata nađena je zavisnost ukupnog poprečnog presjeka jamskih prostorija i godišnje proizvodnje rudnika, koja se uspješno može koristiti u uslovima kamionskog transporta, a izražava se sljedećim izrazima: -

Za hodnike, F = 4,2+5,4∙A [m] Za niskope, F = 9,3+0,98∙A [m] Za razvojni niskop sa transportom kamionima, poprečni presjek dat je u tabeli 31. Tabela 31.

Pokazatelji Broj saobraćajnica (kom) Nosivost

0,5 1

5

Godišnja proizvodnja 106 t/god 1,0 2,5 4,0 1 1 1

10

25

40

kamiona (t) Dužina kamiona (m) Širina kamiona (m) Visina kamiona (m) Širina niskopa (m) Visina niskopa (m) Odstojanje od zidova (m) Odstojanje od krova (m) Svijetli profil (m2)

6,8

8,0

8,2

10,2

2,6

2,6

3,2

3,4

2,4

2,7

3,6

3,6

5,5

5,5

6,5

6,7

3,5

4,5

4,9

5,3

1x2

1x2

1x2

1x2

1,1

1,1

1,3

1,6

19,3

22,0

31,9

35,5

Vrijednost površine poprečnog presjeka horizontalnih ili kosih prostorija jednaka je:

Fi  max Fhktr , Fhkv , Fhkpr 

11.3.1.6 Određivanje površine poprečnog presjeka ventilacionog i transportnog hodnika kod mehanizovanog otkopavanja Za šemu pripreme koju karakteriše mehanizovani način otkopavanja uslovno se može uzeti da su površine poprečnih presjeka njenih prostorija iste, bez obzira koju će funkciju vršiti. Ova konstatacija je prihvatljiva pogotovo kod otkopavanja gdje se predviđa održavanje transportnog hodnika radi njegovog angažovanja za potrebe ventilacije. Opravdanost izbora jednakih površina poprečnog presjeka ventilacionog i transportnog hodnika, bez obzira na šemu pripreme obrazlaže se time: -

Da ove prostorije prolaze kroz ugalj i da su troškovi njihove izrade umanjeni za vrijednost uglja dobijenog njihovom izradom; Da smanjivanjem poprečnog presjeka neke od njih dvije dovelo bi do povećanja brzine vazdušne truje i samim tim bi se stvorili potencijalni uslovi za aktiviranje požarnih procesa u samom otkopnom pojasu.

Poprečni presjek ventilacionog i transportnog hodnika treba tako odabrati da zadovolji potrebe savremene tehnologije otkopavanja (tehnologiju mehanizovanog otkopavanja) i da isključi moguću rekonstrukciju u periodu njihovog korišćenja. Prema tome, površina

ovih poprečnih presjeka može se sa zadovoljavajućom tačnošću odrediti po sljedećem izrazu:





Fop'  1,375  0,054  Qh  0,78  BŽ  d p

Gdje je: dp – visina potkopanog dijela u otkopu, m. Na osnovu najnovijih istraživanja došlo se na ideju da površinu poprečnog presjeka prostorija otkopne pripreme treba iskorigovati, odnosno povećati za F. F predstavlja onu površinu za koju će se poprečni presjek prostorije smanjiti u toku eksploatacije uslijed deformacija. Prema istraživanjima stručnjaka iz SSSR – a ova razlika (F) je: F 

k ' ' 'a  k ' ' 'k 'Fop  k ' 't op 1  k ' ' 'k '

Gdje je: k' – koeficijent koji uzima u obzir površinu poprečnog presjeka; k'' – koeficijent koji zavisi od vijeka korišćenja prostorije; k''' – koeficijent proporcionalnosti između vertikalnog pomijeranja krovine i poprečnog presjeka prostorije; a – dnevno smanjivanje visine prostorije (mm) koje zavisi od rudarsko – geoloških uslova, načina izrade prostorije, uticaja otkopa i sl.; op

t

– vrijeme korišćenja prostorije, a dobija se iz srednje dužine otkopnog pojasa i

dnevnog napredovanja otkopa. Ako se ovaj obrazac primijeni u eksploatacionim uslovima naših ležišta onda on mora da pretrpi neminovnu korekciju, a vrijednosti koje figurišu u njemu se moraju prilagoditi takvim uslovima. U tom slučaju prethodni koeficijenti su:

-

k' = 0,002 (kreće se od 0,001 do 0,002);

-

k'' = 0,03 (kreće se od 0,02 do 0,04);

-

k''' = 2,50 (kreće se od 1,50 do 3,00);

-

a = 0,1 (kreće se od 0,1 do 0,3).

Usvojena površina poprečnog presjeka za prostorije otkopne pripreme na osnovu prethodnog izraza uvećava se za površinu koja će se „izgubiti“ uslijed deformacija za dati period. Konačno, površina poprečnog presjeka za prostorija kao što su VH i TH jednaka je:

 

Fop  Fop'  F m 2

A ako se želi da se odredi površina poprečnog presjeka i po kriterijumu ventilacije tada je ona jednaka:

 

Fopv  0,125  Q1 m 2

Na osnovu tog izraza bira se površina poprečnog presjeka ventilacionog i transportnog hodnika po sljedećem izrazu: Fop  max Fop , Fopv 

11.3.1.7 Određivanje površine poprečnog presjeka ventilacionih prostorija

Površina poprečnog presjeka ventilacionih prostorija u procesu projektovanja rudnika određuje se prvenstveno preko uslova ventilacije. U slučaju da je njena dobijena vrijednost manja od vrijednosti koju ima postojeća prostorija (za slučaj rekonstrukcije prostorije) tada se usvaja ta vrijednost poprečnog presjeka, odnosno:



Fi  max F v , F pr



Gdje je: Fv = 0,1∙Qi – za slučaj da se koristi isključivo kao ventilaciona prostoija; Fv = 0,125∙Qi – za slučaj da se koristi i kao prostorija za prijevoz ljudi i dopremu repromaterijala što nije rijedak slučaj u rudniku.

11.3.2 Struktura troškova pri projektovanju novog ili rekonstrukciji postojećeg rudnika Rudnik sam po sebi je veliki dinamički sistem, i kao takav svrstava se u kategoriju kompleksnih problema sa aspekta određivanja tehničko – tehnoloških i ekonmskih pokazatelja. Veliki doprinos za ovako ponašanje ovog sistema ima stalna promjena položaja otkopa u odnosu na sistem otvaranja i osnovne pripreme. Samim tim se proširuju podzemno – proizvodne komunikacije i snižava se efektivnost rudnika. U procesu rekonstrukcije kao i u procesu izgradnje novog rudnika treba razmatrati svako ponuđeno tehničko – tehnološko rješenje sa ciljem utvrđivanja troškova neophodnih za njegovu realizaciju i iste iskoristiti kao polaznu osnovu za izbor pravog rješenja. Kod rekonstrukcije vrijednot tih troškova prvenstveno zavisi od njenog obima. Ovdje je, takođe, važno naglasiti da se to radi o sredstvima koja nisu beznačajna. No, to sredstva u svakom slučaju su manja nego što su pr otvaranju novog rudnika.

11.3.2.1 Troškovi sredstava Za određivanje troškova sredstava najprije je neophodno odrediti ukupnu sumu ulaganja u izgradnji ili rekonstrukciju rudnika koja čine osnovu za određivanje njihove vrijednosti. Kada je riječ o investicijama rudnika tada svakako treba uzeti u obzir sva potrebna sredstva koja će se uložiti u vidu investicionog ulaganja, počevši od površinskog kompleksa pa do otkopa. Svrha njihovog određivanja sagledava se u tome što će se ukupna investiciona sredstva koristiti kao osnova za definisanje troškova sredstava. Troškovi sredstava zajedno a eksploatacionim troškovima koriste se za traženje, po ranije pomenutom kriterijumu, optimalnog podzemnog proizvodnog sistema, neovisno od toga da li se radi o novom ili rekonstrukciji postojećeg rudnika. Ove investicije rudnika mogu se sistematizovati u sljedeće tri grupe: 1) investiciona ulaganja u rudarske radove; 2) investiciona ulaganja u opremu i mehanizaciju; 3) investiciona ulaganja u površinski kompleks.

1) Investiciona ulaganja u rudarske radove

Pod ovim sredstvima podrazumijevaju se novčana ulaganja potrebna za izgradnju novih ili rekonstrukciju postojećih objekata (prostorija) podzemnog proizvodnog sistema. Prije svega to su objekti otvaranja i osnovne pripreme, kao i sve druge prateće jamske prostorije (sve vrste komora, vodosabirnici i sl.). Nužno je napomenuti da se u momentu rekonstrukcije podzemnog proizvodnog sistema veoma često zadržavaju neki od postojećih objekata otvaranja i osnovne pripreme. Za takvu vrstu objekata obrađivač je dužan predvidjeti i određena investiciona ulaganja koja će biti angažovana za njihovu adaptaciju novom tehnološkom procesu. Visina ulaganja prvenstveno zavisi od obima radova koje je neophodno izvesti sa ciljem normalnog funkcionisanja budućeg tehnološkog procesa. Da bi se dobila vjerodostojna predstava o obimu radova za slučaj rekonstrukcije, odnosno o potrebnim investicionim ulaganjima, neophodno je prethodno izvršiti analizu o postojećem stanju svih objekata za koji će biti uključeni u rekonstruisanom procesu proizvodnje. Naime, neophodno je utvrditi relevantne podatke o njihovoj propusnoj moći sa aspekta transporta i ventilacije, kao i podatke koji se odnose na vrijeme njihovog korišćenja. Za prvi vid rekonstrukcije jamskih postorija, koja podrazumijeva povećanje postojećeg poprečnog presjeka (Fi > Fpr), investiciona ulaganja po jedinici mjere su približno ista kao i pri izradi novih. Naravno, ova konstatacija se odnosi u slučaju istih poprečnih presjeka i za iste rudarsko – geološke uslove. Kod drugog vida rekonstrukcije jamskih prostorija, koja se odnose na prostorije koje zadržavaju postojeću površinu poprečnog presjeka ( Fi ≤ Fpr) a podliježu manjoj rekonstrukciji radi otklanjanja oštećenja nastalih uslijed vremenskog faktora, visina investicija se može uzeti za 30 – 50 % manje od istih ulaganja u novu prostoriju. Na kraju, kod trećeg vida rekonstrukcije, koji se takođe odnosi na slučaj ( Fi ≤ Fpr), ne predviđaju se neka veća investiciona ulaganja. Prije svega to su one prostorije koje u momentu rekonstrukcije rudnika ili njegovog dijela zadovoljavaju upotpunost u pogledu kapaciteta, sigurnosti i stabilnosti za cijeli vijek eksploatacije. Visina ulaganja za ovaj vid rekonstrukcije, poređenjem sa novoizrađenom prostorijom istih dimenzija u istoj radnoj sredini, je u najnepovoljnijem slučaju 10 % od njene vrijednosti. Ako se ne predviđaju dodatna ulaganja tada se data prostorija koristi onakva kakva jeste i nema obilježje rekonstrukcije. Iz navedenog može se konstatovati da se pri određivanju visine ulaganja u izgradnju ili rekonstrukciju rudarskih radova uzimaju za osnovu troškovi izrade nove prostorije. Investiciona ulaganja za treći vid rekonstrukcije se ne uzimaju u obzir, što znači da će prostorije koje pripadaju ovom vidu biti proglašene zadovoljavajućim za dati proizvodni proces. Prema datoj konstataciji ova ulaganja jadnaka su nuli.

Pri proračunu troškova izrade za sve jamske prostorije cijena po jedinici mjere biće izražena preko cijena koje se odnose na horizontalne prostorije. Razlike u tim cijenama su regulisane preko konstanti koje figurišu u datim obrascima za određene uslove. A. Troškovi rekonstrukcije (izrade) okna

Da bi odredili troškove rekonstrukcije (izrade) okna prethodno je neophodno odrediti ukupne troškove izrade novog u datim uslovima. Naime, polazi se od osnovnog stava da su ukupni troškovi izrade okna, i i svake prostorije, jednaki zbiru troškova iskopa (Iis) i troškovi podgrađivanja (ipod), odnosno: I o  I s  I pod

Gdje je: I s  1,80  Fi 0,87  H i  c1'





I pod  1,80  Fi 0,87  Fi  H i  c 2'

Promjena vrijednosti za iskopnu površinu u funkciji povećanja prečnika svijetlog profila okna ponaša se u skladu sa funkcijom tipa y = bxm (za kružni presjek okna) što se vidi u prethodne dvije formule. Po sličnom principu su određeni i naredni izrazi. Na osnovu prethodnih izraza i vrijednosti c1' i c 2' određenih preko niže datih relacija mogu se odrediti potrebna investiciona ulaganja za izradu okna sa betonskom podgradom na sljedeći način:





 

I o  H i  13,5  Fi 0,87  c1'  5  1,80  Fi 0,87  Fi  c2'  KM 

Gdje je: Hi – dubina i – tog okna, (m); Fi – izabrana površina poprečnog presjeka, (m2); c1' - cijena iskopa po 1 m 3 za vertikalne prostorije (za okna se može usvojiti približno da je c1'  7,5  c1 ), (KM/m3); c 2' - troškovi ugradnje 1 m3 betona za vertikalne prostorije (za okna je usvojeno c 2'  5  c 2 ), (KM/m3); c1 – cijena iskopa 1 m3 kod horizontalnih prostorija, (KM/m3); c2 – troškovi ugradnje 1 m3 betona u horizontalnim prostorijama, (KM/m3). Na osnovu naprijed iznijetih konstatacija investiciona ulaganja u rekonstrukciju okna su: Za Fi  F pr  I ro  I o  KM  pr o Za Fi  F  I r  0,6  I o  KM 

Za slučaj kompaktne radne sredine (okno bez podgrade) investiciona ulaganja će biti umanjena za Ipod i malim dijelom zbog smanjenog obima iskopa. Prema tome, rekonstrukcija ili izgradnja okna će da košta: pr o Za Fi  F  I r  I o  8,3  Fi  H i  c1  KM 

Za Fi  F pr  I ro  0,6  I o  KM  B. Troškovi rekonstrukcije (izrade) uskopa – niskopa

Potrebne investicije za rekonstrukciju ili na izradu kosih prostorija mogu se odrediti na sličan način kao i kod okna. Analogno tome, u izradu uskopa – niskopa sa betonskom podgradom treba predvidjeti investicije sljedećeg obima:



 



I un  Li  1,63  Fi 0,87  c1''  1,63  Fi 0,87  Fi  c2''  KM  Gdje je: c1'' i c 2'' - jedinična cijena iskopa i betoniranja uskopa (niskopa) približno je jednaka 1,3∙c1 – za iskop, odnosno 1,3∙c2 – za betoniranje.

Obzirom da su investiciona ulaganja u rekonstrukciju uskopa – niskopa, za slučaj Fi  F prun , približno ista kao kod izrade novog, tada su jednaka: I run  I un  KM  un A za slučaj Fi  F pr ulaganja su jednaka: I run  0,61  I un  KM 

Kod kosih prostorija gdje se za podgradu, umjesto betona, koristi čelik ova sredstva su nešto manja i u tom slučaju za Fi  F prun

iznose: c   I run  I un  Li   1,20  Fi  c1''  3   KM  a 

Gdje je: Li – i – ta dužina uskopa – niskopa;

c3 – cijena ugradnje jednog okvira, (KM/okviru); a – raszojanje između okvira, (m). U ovom izrazu površina Fi je uvećana za 20 %. Kod Fi  F pr potrebna sredstva za rekonstrukciju uskopa – niskopa sa ugradnjom čelične podgrade biće: un

I run  0,61  I un  KM 

Ako se niskopi – uskopi ne podgrađuju tada je: un un u '' Za Fi  F pr  I r  I  1,15  Fi  Li  c1  KM  un un un Za Fi  F pr  I r  0,61  I  KM 

C. Troškovi rekonstrukcije (izrade) horizontalnih prostorija

Investiciona ulaganja u rekonstrukciju, odnosno izradu novih, horizontalnih prostorija mogu se izračunati na sljedeći način: a) Kod primjene betonske podgrade:





 

h h h 0 ,87 0 ,87 Za Fi  F pr  I r  I  Li  1,63  Fi  c1  1,63  Fi  Fi  c 2  KM  h h h Za Fi  F pr  I pr  0,61  I  KM 

b) Kod primjene čelične podgrade:

c3   h h h Za Fi  F pr  I r  I  Li   1,20  Fi  c1    KM  a  h h h Za Fi  F pr  I r  0,61  I  KM 

Kod nepodgrađenih prostorija bez obzira da li se radi o rekonstrukciji potrebno je predvidjeti sredstva koja se mogu odrediti na sljedeći način: I rh  I h  1,15  Fi  Li  c1  KM  D. Troškovi izrade prostorija kroz korisnu mineralnu sirovinu

Pri izgradnji ili rekonstrukciji podzemnog proizvodnog sistema često se rekonstrukcija ili izrada novih prostorija odvija u samom uglju ili rudi. Kod prostorija koje prolaze kroz ugalj ili rudu, a predviđaju se za rekonstrukciju treba primijeniti neke od već ranije poznatih izraza za određivanje vrijednosti investicionih ulaganja. O smanjivanju vrijednosti ulaganja može biti riječi samo kod izrade novih prostorija. Vrijednost

umanjenih ulaganja dobija se kao razlika između ukupnih ulaganja i vrijednosti mineralne sirovine koji dobije izradom prostorije. Prema tome, za svaku prostoriju koja je projektovana tako da jednim dijelom ili svojom cijelom dužinom prolazi kroz rudu treba izračunati novčanu vrijednost koja će se dobiti od iskopane mineralne sirovine i za istu umanjiti ukupna investiciona ulaganja date prostorije. Ta sredstva mogu se približno odrediti po sljedećem izrazu: I U  1,2  Fi  L'i    c 4  KM 

Gdje je: L'i - dužina dijela prostorije koji prolazi kroz ugalj, (m);

c4 – cijena koštanja 1 tone rovnog uglja ili rude, (KM/t). Na osnovu dobijenih ulaganja po pojedinim jamskim prostorijama računaju se ukupna investiciona ulaganja u nove rudarske radove ili pak za slučaj rekonstrukcije za postojeće. Ukupna ulaganja su: n

n

n

n

n

n

n

i 1

i 1

i 1

i 1

i 1

i 1

i 1

I 1   I roi   I io   I runi   I iun   I rhi   I ih   I iu  KM 

2. Investiciona ulaganja u opremu i mehanizaciju rudnika

Prije svega, pri izgradnji ili rekonstrukciji rudnika neophodno je obezbijediti sredstva za ulaganje u opremu transporta i izvoza, dopremu repromaterijala, ventilaciju, odvodnjavanje, otkopavanje i zasipavanje. Za slučaj rekonstrukcije važno je napomenuti da se zadržava jedan dio opreme i mehanizacije. Istina, zadržava se samo ona oprema i mehanizacija koja se može uključiti u savremene trendove razvoja podzemne eksploatacije, odnosno ona koja ima obilježje savremene tehnike i tehnologije i može da se uklopi u dato rješenje rekonstrukcije. Visina investicionih ulaganja u opremu i mehanizaciju rudnika određuje se po podsistemima kako slijedi. A. Ulaganja u opremu izvoza (Iiz)

Kada je riječ o ulaganju u opremu izvoza tada se uglavnom odnosi na ona sredstva koja se odnose na opremu izvoznih okana. U tom slučaju se isključuje oprema odvozišta na površini, jer po svojim specifičnostima uslovno pripada površinskom kompleksu. Prema tome, i sama investiciona ulaganja vezana za ovaj dio opreme biće uključena u ulaganja koja pripadaju površinskom kompleksu.

U momentu rekonstrukcije podzemnog proizvodnog sistema može se desiti da do investicija u ovaj vid i ne dođe, što zavisi od tehničko – tehnoloških karakteristika postojeće opreme izvoznog sistema. Naime, ako je njena funkcionalnost zadovoljavajuća u budućem tehnološkom procesu sa aspekta perioda eksploatacije i kapaciteta proizvodnje, a samo okno ne podliježe rekonstrukciji (Fi < Fpr), tada se mogu eliminisati investiciona ulaganja za datu opremu, odnosno tada je Iiz = 0. U protivnom, kada je potrebno izvršiti proširivanje postojećeg okna ili pak izradu novog tada je nužno predvidjeti sljedeće investicije po osnovu opreme: I z  H  c5  C k

Gdje je: c5 – jedinična cijena ulaganja u opremi okna, (KM/m); Ck – cijena izvoznih sudova. B. Ulaganja u opremu transporta (It)

Današnja tendencija je da se za transport pogotovo u PPS koristi što je moguće više transporteri sa trakama, što predstavlja jedan od najsavremenijih vidova transporta. No, ova konstatacija ne isključuje i druge vidove kao što su: lokomotivski transport, transport samohodnim transportnih+m sredstvima i kombinovani vid kao najčešći sistem kako kod nas tako i u svijetu. Treba takođe napomenuti da sve pomenute vidove transporta prati i transport grabuljastim transporterima. Prednost se uglavnom daje, kada je to god moguće, transporteru sa trakastim transporterima. U tom slučaju za ovaj vid transporta investicije se mogu odrediti sljedećim izrazom: I tt   Ltt  L'tt   c6   Lgt  L'gt   c7  c f

Gdje je: Ltt = L1 + L2 + ... + Ln – predstavlja ukupnu dužinu transportnih puteva predviđenih za transport sa trakama, (m); L'tt - dužina trakastih transportera koju posjeduje (L' =0 kod novog rudnika), (m); c6 – jedinična cijena koštanja konstrukcije transportera trakom, (KM/m); Lgt – ukupna dužina transporta grabuljastim transporterima, (m); L'gt - dužina grabuljastih transportera koje posjeduje rudnik, (m); c7 – jedinična cijena koštanja konstrukcije grabuljastog transportera, (KM/m); cf – sredstva namijenjena za prateću elektroopremu, (KM). Za slučaj primjene lokomotivskog transporta tada se investicije određuju na sličan način kao kod transporta sa trakastim transporterom. Naime, investicije su za ovaj slučaj jednake:

I tl  Ltl  c ko  nl  ci  nv  cv  KM 

Gdje je: Ltl – potrebna dužina novog kolosječnog puta, (m); cko – jedinična cijena koštanja kolisijeka, (KM/m); nl – potreban broj novih lokomotiva; nv – potreban broj novih vagoneta; cv – cijena jednog vagoneta, (KM/vagonetu). Na sličan način se mogu odrediti investiciona ulaganja za druga transportna sredstva. C. Ulaganje u opremu za dopremu repromaterijala (Idr)

Veoma važna stavka u ukupnim investicijama za opremu je nivo investicionih ulaganja u opremu za dopremu repromaterijala. Ako se zna da troškovi dopreme repromaterijala u znatnoj mjeri opterećuje proizvodnju rudnika u procesu njegove eksploatacije, zbog čega je neophodno u momentu izgradnje ili rekonstrukcije rudnika nužno predvidjeti adekvatno rješenje za ovaj podsistem, a samim tim i odgovarajuću investiciju za njegovu realizaciju. Ova ulaganja mogu biti izostavljena, tj. Idr = 0, za slučaj da je problem dopreme repromaterijala bio adekvatno riješen i prije rekonstrukcije ili da se doprema vrši transportnom opremom. U protivnom, kada je riječ o novom rudniku ili izmjeni sistema potrebna sredstva za nabavku ove opreme su: I dr  Ldr  c o  I p  KM 

Gdje je: Ldr – dužina trase za dopremu materijala, (m); co – jedinična cijena koštanja konstrukcije, (KM/m); Ip – vrijednost pogonskog postrojenja, (KM). D. Ulaganje u opremu otkopa (Iot)

Investiciona ulaganja u opremu otkopa, kod savremenih metoda i tehnologija otkopavanja, čine značajna novčana sredstva. U svakom slučaju kada se ide na cjelovitu izgradnju ili rekonstrukciju podzemnog proizvodnog sistema, njome se neizostavno obuhvata i ovaj podsistem koji ima prioritet u odnosu na ostale. Pa s tim u vezi neophodno je predvidjeti odgovarajuća investiciona ulaganja za ovaj vid opreme. Pod opremom otkopa se podrazumijeva: -

Odgovarajuća podgrada; Otkopna oprema i mašine; Prateća oprema.

Visina investicionih ulaganja prvenstveno je u funkciji otkopa. Na osnovu ove konstrukcije ukupna investicija u pomenutu opremu je: I ot  l ot  c10  I po  I om

Gdje je: c10 – jedinična cijena koštanja podgrade, (KM/m) ili (KM/kom); Iom – vrijednost otkopne opreme i mašina, (KM); Ipo – vrijednost prateće opreme, (KM). E. Ulaganje u opremu ventilacije i odvodnjavanja (Ivo)

Što se tiče opreme za ventilaciju i odvodnjavanje u procesu rekonstrukcije rudnika uglavnom se može iskoristiti postojeća. Shodno tome investiciona ulaganja u opremu za rekonstrukciju pomenuta dva podsistema su neznatna. Ali treba, takođe, naglasiti da ova konstatacija nije uvijek prihvatljiva, pogotovo kod ventilacije, iz prostog razloga što se pri rekonstrukciji rudnika u većini slučajeva povećava kapacitet čime se prouzrokuje povećanje obima provjetravanja. U ovom slučaju treba uključiti sve investicije vezane za dodatnu opremu u koju ulazi i oprema za automatsku kontrolu ventilacione mreže. Kod odvodnjavanja je nešto povoljnija okolnost jer se u većini slučajeva zadržava postojeća oprema uz neznatne rekonstrukcije. Samim tim su i investiciona ulaganja beznačajna. Izuzetak čini rudnik kod koga se predviđa rekonstrukcija ovog podsistema uslovljena pojačanim dotokom vode koji je nastao u procesu eksploatacije. Ako se radi o novom rudniku ili potpunoj rekonstrukciji visina investicionog ulaganja u njihovu opremu po sljedećem izrazu: I vo  I v  I o  KM 

Gdje je: Iv – ukupna dodatna ulaganja u opremu ventilacije, (KM); Io – ukupna dodatna ulaganja u opremu odvodnjavanja, (KM). Na osnovu izraza koji se odnose na određivanje ukupnih investicija za opremu po datim podsistemima može se odrediti ukupno ulaganje za opremu u procesu rekonstrukcije i izgradnje novog rudnika na sljedeći način: I 2  I iz  I t  I ot  I ov  KM  3. Investiciono ulaganje u površinski kompleks

Površinski kompleks rudnika zahtijeva jednu ozbiljnu tehničko – ekonomsku analizu. Obzirom da je ova problematika izuzetno kompleksna pa će se zbog toga izvršiti aproksimacija investicionih ulaganja na osnovu već poznatih investicija neophodnih za izgradnju ili rekonstrukciju podzemnog proizvodnog sistema. Naime, troškovi

površinskog kompleksa su u funkcionalnoj zavisnosti od troškova cjelokupnog podzemnog proizvodnog sistema. Pošto je poznato da su jedni i drugi u funkciji kapaciteta rudnika onda se može približno odrediti kolika će biti investiciona ulaganja u površinski kompleks. Na osnovu naših skromnih iskustava i leteralnih obrazaca datih od strane sovjetskih stručnjaka ulaganja u površinski kompleks se mogu odrediti po sljedećem obrazcu:  A  472   10 7   KM  0 , 792  

I 3   I1  I 2   

Na kraju, ukupna investiciona ulaganja u rudnik dobijaju se kao: I  I 1  I 2  KM  4. Određivanje troškova sredstava

Nakon utvrđenih vrijednosti investicionih ulaganja omogućava se određivanje troškova sredstava koji su prvenstveno zavisni od osnovice uzete u vidu kredita radi podmirenja investicija. Najnepovoljniji slučaj je kada se sredstva a investiciono ulaganje koristi putem kredita, jer se u tom slučaju troškovi sredstava znatno povećavaju uslijed kamata. Pored troškova po osnovu kamata tu se javljaju još troškovi amortizacije, troškovi investicionog održavanja i osiguranja. Kada je riječ o troškovima po osnovu kamata, koji u tehničkom smislu zavise od vremena izgradnje ili rekonstrukcije a u ekonomskom od visine ulaganja obezbjeđenog iz kredita, tada je potrebno naglasiti da su rudnici u rekonstrukciji nešto u povoljnijoj poziciji. Naime, rudnik je često u stanju da iz sopstvene akumulacije izdvoji jedan dio sredstava čime se smanjuju ukupna investiciona ulaganja koja se potražuju u vidu raznih kredita stvara se mogućnost za nesmetano određivanje troškova sredstava. U opštem obliku oni se mogu dati kao zbir troškova prouzrokovani kamatama, amortizacijom, investicionim održavanjem i osiguranjem. Porosječni ukupni troškovi sredstava pri rekonstrukciji rudnika čine: -

Troškovi sredstava po osnovu rudarskih radova, (T1); Troškovi sredstava po osnovu opreme i mehanizacije, (T2); Troškovi sredstava po osnovu površinskog kompleksa, (T3).

Troškovi sredstava za investiciona ulaganja u rudarske radove računaju se:

T1 

 pl  k gs  k ik  N rr  A    1   0,01   k1si  k1so    Re  100  200  A

I1  

Analogno izrazu računaju se i troškovi sredstava po osnovu opreme i mehanizacije, pa je:

T2 

 pl  k gs  k ik  N rr     1  0,01  k 2sa  k 2si  k 2so    100  200  A



I2  



I na kraju, troškovi sredstava na investiciona ulaganja za površinski kompleks su:

T3 

 pl  k gs  k ik  N rr     1  0,01  k 3sa  k 3si  k 3so    100  200  A



I3  



U izrazima vrijednosti za T su izražene u KM/t, a oznake su sljedeće: pl – koeficijent koji govori o učešću kreditnih sredstava i kreće se od 0 < pl < 1; kgs – godišnja kamatna stopa, (%); kik – kamatna stopa za određivanje interkalarne kamate (kgs = kik); Nrr – vrijeme izgradnje ili rekonstrukcije rudnika, (god.); k1si , k 2si , k 3si - prosječna stopa za investiciono održavanje rudarskih radova, opreme i površinskog kompleksa; k1so , k 2so , k 3so - prosječna stopa osiguranja osnovnih sredstava (rudarskih radova, opreme i površinskog kompleksa); k 2sa , k 3sa - prosječna stopa amortizacije opreme i površinskog kompleksa. Prema tome, ukupni troškovi sredstava su: Tsr  T1  T2  T3  KM t 

11.3.2.2 Eksploatacioni troškovi Eksploatacioni troškovi na rudnicima čine ekonomsku kategoriju i kao takvi, na prvi pogled, ne zahtijevaju njihovo obavezno uključivanje pri rješavanju nekog problema u oblasti podzemne eksploatacije. Istina ovako shvatanje ovih troškova može se prihvatiti samo u slučaju njihovog određivanja van konteksta tehničko – tehnoloških rješenja. No, imajući u vidu da postoji čvrsta funkcionalna zavisnost između eksploatacionih troškova i tehničko – tehnoloških parametara onda je sasvim opravdano njihovo uključivanje u analize svih parametara vezanih za projektovanje kako podzemnog sistema tako i površinskog kompleksa. Potrebe za analizu ovog vida troškova ima svoj smisao i punu opravdanost samo ako se troškovi proizvodnje vežu za mjesto njihovog nastajanja u toku proizvodnog procesa i odredi uticaj svake tehnološke operacije i radne faze na jedinične troškove proizvodnje. Naime, troškove podzemnog proizvodnog sistema obuhvataju sve troškove koji nastaju u procesu proizvodnje, stim što se vodi računa o njihovoj adekvatnoj preraspodjeli po

podsistemima. Njihovim poznavanjem stvara se i mogućnost njihove korekcije promjenom tehničko – tehnoloških rješenja po podsistemima, a samim tim i cijelog rudnika. U svakom slučaju, korigovanjem eksploatacionih troškova, u pozitivnom smislu, omogućava se samo poboljšanjem tehničko – tehnoloških pokazatelja. Eksploatacioni troškovi kod rekonstrukcije rudnika imaju isti smisao kao i kod novootvorenog rudnika. Istina, svakako je manja mogućnost njihove relevantne procjene pri projektovanju novog podzemnog proizvodnog sistema nego li kod njegove rekonstrukcije. U ovu grupu spadaju sljedeći troškovi: 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Troškovi transporta i izvoza; Troškovi otkopavanja; Troškovi provjetravanja; Troškovi odvodnjavanja; Troškovi zasipavanja; i Troškovi dopreme repromaterijala.

1. Troškovi transporta i izvoza

Eksploatacioni troškovi transporta prvenstveno zavise od vrste transportnog sredstva, koncentracije transportnih puteva, kapaciteta i slično. Njihovo izračunavanje može se izvršiti po sljedećem obrascu: t e' 1  c1e  l str  KM t 

Gdje je: c1e - jedinični troškovi transporta po 1tkm (ovde su uključeni troškovi rada, materijala i energije), (KM/tkm); lstr – ukupna dužina transportnih puteva, (km).

Kod izvoza ovi troškovi zavise od načina izvoza (skip, koš), kapaciteta, broja okana, dubine izvoza i niz drugih faktora. U opštem slučaju jednaki su: n

t e''1   c 2e  H i  KM t  i 1

Gdje je: i – broj izvoznih okana, (i = 1, 2, ...,n); c 2e - ukupni troškovi izvoza, (KM/t m). Prema tome, ukupni eksploatacioni troškovi transporta i izvoza jednaki su:

t e1  t e' 1  t e' 2  KM t  2. Troškovi rada na otkopu

Imajući u vidu da je otkopavanje kompleksan proces i da zahtijeva detaljniju analizu njegovih troškova, pa stim u vezi neophodno je pomenuti sve troškove koji prate ovu tehnološku fazu. Prije svega to su troškovi rada, troškovi materijala i energije i troškovi izrade i održavanja pripremnih hodnika. a) Troškovi rada na otkopu

Troškovi rada na otkopu sačinjavaju troškovi posade na otkopu, pa je: tr 

c3e  S Ad

Gdje je: S – broj radnika na otkopu u toku dana; Ad – dnevni kapacitet otkopa, (t/dan); c 3e - prosječna bruto dnevnica, (KM/radniku). b) Troškovi materijala i energije na otkopu

Troškovi mateijala mogu se približno odrediti po obrascu: t m  c 4e  N ek  c5e  N gr  KM t 

Gdje je: c 4e - jedinična cijena eksploziva, (KM/kg); c 5e - jedinična cijena drvene građe na otkopu, (KM/m3); Nek – normativ potrošnje eksploziva, (kg/t); Ngr – normativ potrošnje građe, (m3/t).

Troškovi energije uglavnom se za slučaj mehanizovanog širokog čela odnose na potrošnju električne struje u procesu rezanja kombajnom i transporta sa otkopa grabuljastim transporterima, a računaju se: t ee  c6e   N ee  l ot  N et   KM t 

Gdje je:

c 6e - jedinična cijena električne energije, (KM/kWh);

Nee – normativ potrošnje električne energije pri rezanju, (kvč/t); Net – normativ potrošnje električne energije transporta, (kWh/m t). Za slučaj drugih tehnologija troše se drugi vidovi energije i ovde se nećemo posebno zadržavati jer su pristupi identični prethodnom primjeru. Ukupni troškovi materijala i energije (tme) dobijaju se njihovim sabiranjem, odnosno: t me  t m  t ee  KM t  c) Troškovi izrade i održavanja pripremnih prostorija

Ovi troškovi su prvenstveno zavisni od broja pripremnih prostorija i uslova eksploatacije. Sa aspekta uslova eksploatacije vrijednost ovih troškova povećava se u zavisnosti šeme pripreme i stabilnosti pripremnih prostorija. Pozivajući se na ranije konstatacije, sve prostorije otkopne pripreme su uglavnom dimenzionisane tako da zadovoljavaju potrebe otkopavanja bez naknadne rekonstrukcije. Na osnovu toga može se pretpostaviti da će troškovi održavanja biti beznačajni. U tom slučaju eksploatacioni troškovi vezani za izradu i održavanje pripremnih prostorija uglavnom se mogu prikazati kroz izradu novih sa neznatnim uvećanjem, koje se uzima kao rezerva radi nekih nepredvidljivih investicija na održavanju. Prema tome, ukupni eksploatacioni troškovi vezani za ovu tehnološku fazu određuju se na isti način kao kod investicionih ulaganja u rudarske radove – horizontalne prostorije podgrađene čelikom, odnosno:

t pr

c3   e Lop  i   1, 2  Fop  c 7  a   Ai

Gdje je: c 7e - cijena izrade jednog metra pripreme, (KM/m3); Lop - ukupna dužina pripremnih prostorija za ostvareni kapacitet i određuje se: i

Lop i  n pr  v d  N r  m 

Na osnovu naprijed dobijenih troškova rada, troškova materijala i energije i troškova izrade i održavanja pripremnih prostorija kod otkopa dobijaju se ukupni eksploatacioni troškovi otkopavanja u podzemnom proizvodnom sistemu po sljedećem izrazu: c3   e Lop  i   1, 2  Fop  c 7  c3  S a  e e e te2   c 4  N ek  c5  N gr  c 6   N ee  l ot  N et    KM t  Ad Ai

3. Troškovi provjetravanja

Ovi troškovi su u direktnoj vezi sa šemom provjetravanja, broja ulazno – izlaznih prostorija, kapaciteta rudnika, konstrukcije podzemnog proizvodnog sistema i niz drugih rudarsko – tehničkih karakteristika. Oni su uglavnom predstavljeni preko troškova električne energije i rada pa će izraz za njihovo izračunavanje biti:



 S 2  nsm  c3e  N ep  c 6e   KM t   not  l ot  v d  d ot  k is   

t e 3  1,1   Gdje je:

Nep – normativ potrošnje energije provjetravanja, (kWh/t); S2 – broj angažovanih radnika na provjetravanju.

4. Troškovi odvodnjavanja

Eksploatacioni troškovi odvodnjavanja pri poznatom pritokom vode mogu se odrediti po sljedećem obrascu: te4 

5,26  10 5  Qvod e  c8  KM t  Ai

Gdje je: Qvod – ukupni dotok vode, (m3/min); c8e - ukupni troškovi odvodnjavanja po jednom m3 vode, (KM/m3). 5. Troškovi zasipavanja

Troškovi zasipa čine značajnu vrijednost koja opterećuje proizvodnju rudnika. U slučaju primjene ove tehnološke faze treba imati u vidu da su njeni troškovi u fukncionalnoj zavisnosti od opreme koja se koristi za zasipavanje, dopremom zasipa, vrstom zasipa, troškovi komponenti zasipa i dr. Njihova vrijednost se može približno odrediti na sljedeći način: t e5 

1  k po  c9e  KM t  

Gdje je: kpo – koeficijent popunjenosti otkopnog prostora;

c9e - ukupna jedinična cijena zasipa, (KM/m3). 6. Troškovi dopreme repromaterijala

Troškovi dopreme repromaterijala prvenstveno se odnose na troškove koji se stvaraju u fazi eksploatacije uslijed dopreme potrebnog repromaterijala. U dopremu repromaterijala podrazumijeva se materijal i oprema koju treba dopremiti za potrebe sprovođenja svih tehnoloških faza. Princip određivanja vrijednosti ovih troškova je sličan pomenutom u tački koja se odnosi na troškove transporta. Prema tome, troškovi dopreme repromaterijala biće: e t e 6  c10  l rm

Gdje je: e c10 - jedinični troškovi dopreme repromaterijala, (KM/t km);

lrm- srednja dužina puta za dopremu repromaterijala, (km).

11.4 Opšti algoritam ekonomsko – matematičkog modela pri projektovanju rudnika U opštem obliku algoritam bi se mogao prikazati kroz nekoliko glavnih etapa. Te etape su predstavljene potprogramima, a svi zajedno čine kompleksan program. Prva etapa programa (algoritna) uključuje kompletiranje ulaznih podataka, odnosno kompletiranje poataka vezanih za rudarsko – geološke (Z1), rudarsko – tehničke (Z2) i troškovne (Z3) faktore. U drugoj etapi u slučaju tretiranja postojećeg rudnika određuje se stepen rekonstrukcije. Ova etapa je presudna kod obrade problema rekonstrukcije rudnika, odnosno sa njom se dobija odgovor na pitanje da li je ona potrebna ili nije. Ako tehnički nivo rudnika zadovoljava po datom kriterijumu tada se praktično algoritam završava i ova etapa istovremeno čini njegov kraj. Isto tako ova etapa otpada kada je u pitanju novi rudnik. Ako se prethodnom etapom dobiju nezadovoljavajući elementi tehničkog nivoa rudnika, tada se ide na realizaciju upotpunosti algoritma rekonstrukcije rudnika, odnosno prelazi se na treću etapu. Ona se odnosi na formiranje odgovarajućih ograničenja i prikaz opšteg redoslijeda za izbor adekvatnog broja varijanti, što je slučaj i sa novim rudnikom. U četvrtoj etapi određuju se one veličine koje su direktno vezane za tehnološke procese podzemnog proizvodnog sistema. Tu je uključeno, prije svega, proračun kapaciteta otkopa i rudnika sa još nizom drugih veličina i koeficijenata potrebnih za realizaciju ove etape.

Peta etapa odnosi se na onaj dio algoritma u kome se određuju veličine vezane za tehnološki proces provjetravanja. U toj etapi se određuje potrebna količina vazduha za otkope, pripremne prostorije, odnosno ukupna količina vazduha za podzemni proizvodni sistem u cjelini. Nakon realizacije pete etape pristupa se određivanju površine poprečnog presjeka prostorija sa aspekta transporta i ventilacije. Ovaj operativni dio čini za sebe posebnu cjelinu i algoritmu je prikazan kao šesta etapa. Sve prethodne faze, čine jednu posebnu cjelinu koja definiše ukupne neophodne tehničko – tehnološke parametre na osnovu kojih je moguće odrediti visinu troškova sredstava i eksploatacioni troškovi u procesu izgradnje ili rekonstrukcije rudnika. Na kraju, zadnja etapa odnosi se na izbor optimalnih kvalitetivnih i kvantitativnih parametara rudnika. Princip formiranja modela uslovljen je postavljenim zadatkom određivanja eksploatacionih troškova i troškova sredstava za sve tehnološke procese rudnika koji su uzeti kao osnova za kriterijum optimalnosti.