Zbornik Radova Proceedings

XIV MEĐUNARODNA KONFERENCIJA OMC 2020 Zlatibor, 14.-17. oktobar 2020.

14th INTERNATIONAL CONFERENCE OMC 2020 Zlatibor, 14-17 October 2020

ZBORNIK RADOVA PROCEEDINGS

Jugoslovenski komitet za površinsku eksploataciju Yugoslav Opencast Mining Committee

Savez inženjera rudarstva i geologije Srbije Society of Mining and Geology Engineers of Serbia

XIV MEĐUNARODNA KONFERENCIJA OMC 2020 Zlatibor, 14.-17. oktobar 2020.

14th INTERNATIONAL CONFERENCE OMC 2020 Zlatibor, 14-17 October 2020

ZBORNIK RADOVA PROCEEDINGS

XIV MEĐUNARODNA KONFERENCIJA OMC 2020

ZBORNIK RADOVA

14th INTERNATIONAL CONFERENCE OMC 2020

PROCEEDINGS

Izdavač / Publisher Jugoslovenski komitet za površinsku eksploataciju

Urednik / Editor Prof. Dr Vladimir Pavlović

Tehnička priprema / Technical preparation Petar Maksimović Natalija Pavlović

Grafičko rešenje korica / Graphic design Petar Maksimović

Tiraž / Number of copies 150 primeraka

Štampa / Printing FineGraf, Beograd

ISBN-978-86-83497-27-0

XIV MEĐUNARODNA KONFERENCIJA OMC 2020 14th INTERNATIONAL CONFERENCE OMC 2020 ORGANIZATORI

Savez inženjera rudarstva i geologije Srbije Jugoslovenski komitet za površinsku eksploataciju Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet

MEĐUNARODNI NAUČNI ODBOR

Prof. Dr Vladimir Pavlović, CPE Beograd Prof. Dr Božo Kolonja, Univerzitet u Beogradu Prof. Dr Dragan Ignjatović, Univerzitet u Beogradu Prof. Dr Nikola Lilić, Univerzitet u Beogradu Prof. Dr Carsten Drebenstedt, TU Bergakademie Freiberg Prof. Dr Michael Karmis, Virginia Tech University Prof. Dr Vladislav Kecojević, West Virginia University Prof. Dr Monika Hardygora, University of Technology, Wroclaw Prof. Dr Zoran Panov, University Skopje Prof. Dr Michael Galetakis, Technical University of Crete Prof. Dr Maria Lazar, University of Petrosani Prof. Dr Pavol Rybar, Technical University Košice Prof. Dr Ljuben Totev University of Mining and Geology, Sofia Doc. Dr Tomislav Šubaranović, Univerzitet u Beogradu Dr Lary Thomas, Dargo Associates Ltd Dr Francis Pavloudakis, Public Power Corporation of Greece S.A. Dr Christos Roumpos, Public Power Corporation of Greece S.A. Dr Cvjetko Stojanović, ERS, RiTE Ugljevik, BiH, Republika Srpska

Zlatibor, 14-17. oktobar 2020.

SADRŽAJ

Gojković N., Čebašek V., Šubaranović T., Ristović I. STABILNOST KOSINA NASUTIH BRANA NA KORITU DUNAVCA ISPRED POVRŠINSKOG KOPA DRMNO EMBANKMENT SLOPE STABILITY ON THE DANUBE STREAMBED NEXT TO THE DRMNO OPENCAST MINE 1 Jovančić P., Ignjatović D., Đenadić S., Miletić F., Todorović G., Novaković D. IZBOR ROTORNOG BAGERA ZA PROCES REVITALIZACIJE: PRIMER ROTORNIH BAGERA SRs 1200 U RUDARSKOM BASENU KOLUBARA SELECTION OF BUCKET WHEEL EXCAVATOR FOR REVITALIZATION PROCESS: EXAMPLE OF BWE’s SRs 1200 IN KOLUBARA MINING BASIN 9 Lekić M., Pantelić U., Širadović E., Šubaranović T., Ristović I. PRIMENA METODE ANALITIČKOG HIJERARHIJSKOG PROCESA (AHP) PRI RANGIRANJU NAPUŠTENIH POVRŠINSKIH KOPOVA U CILJU REKULTIVACIJE APPLICATION OF THE ANALYTICAL HIERARCHY PROCESS (AHP) METHOD FOR RANKING ABANDONED MINES FOR RECULTIVATION PURPOSES 18

Lutovac S., Gluščević B., Gligorić M., Majstorović-Necković J.

ANALIZA SEIZMIČKIH UTICAJA PRI PRIMENI CARDOX SISTEMA NA MERMERU

ANALYSIS OF SEISMIC IMPACTS IN THE APPLICATION OF THE CARDOX SYSTEM ON

MARBLE 25 Majstorović-Necković J., Dimitrijević B., Lutovac S. PRIMENA REZULTATA ULTRAZVUČNIH ISPITIVANJA ZA OCENU KVALITETA I KATEGORIZACIJU STENSKIH MASA USING THE RESULTS OF ULTRASOUND TESTS FOR QUALITY ASSESSMENT AND CATEGORIZATION OF ROCK MASSES 32

Maksimović M.

INTEGRISANO UPRAVLJANJE ZAŠTITOM ŽIVOTNE SREDINE PRI EKSPLOATACIJI LEŽIŠTA

MINERALNIH SIROVINA 37 INTEGRATED MANAGEMENT OF ENVIRONMENTAL MINING OF MINERAL DEPOSITS

Mijatović P.

POTENCIJAL MINERALNIH RESURSA I SIROVINA ZA BUDUĆI PRIVREDNI RAZVOJ

REPUBLIKE SRBIJE

POTENTIAL OF MINERAL RESOURCES AND RAW MATERIALS FOR FUTURE ECONOMIC 43 DEVELOPMENT OF THE REPUBLIC OF SERBIA

Pavlović N., Šubaranović T.

UTICAJ KLIMATSKIH PROMENA NA RIZIKE ODVODNJAVANJA POVRŠINSKIH KOPOVA 52 IMPACT OF CLIMATE CHANGE ON RISKS OF OPENCAST MINING DEWATERING

Pavlović V.

KONCEPT RAZVOJA SEKTORA RUDARSTVA U NAREDNOM SREDNJEROČNOM PERIODU

DO 2025. GODINE

CONCEPT OF MINING SECTOR DEVELOPMENT IN THE NEXT MEDIUM-TERM PERIOD UNTIL 57 2025

Savić D.

RAZVOJ MODELA MEHANIZOVANOG OTKOPAVANJA ZBOG ISKORIŠĆENJA PREOSTALIH

REZERVI UGLJA PRI PRELASKU SA POVRŠINSKE NA PODZEMNU EKSPLOATACIJU ISPOD

NASELJENOG MESTA GACKO

DEVELOPMENT OF A MODEL FOR MECHANIZED EXCAVATION OF REMAINING ORE

RESERVES OF COAL FROM SURFACE TO UNDERGROUND MINING BELOW THE TOWN OF

GACKO 67 Stevanović D., Banković M., Pešić Georgiadis M., Marković P., Ranković D. OGRANIČENJA PRIMENE OPTIMIZACIONIH ALGORITAMA U SLUČAJU POVRŠINSKIH KOPOVA UGLJA APPLICATION CONSTRAINES OF OPTIMIZATION ALGORITHMS IN THE CASE OF OPEN PIT COAL MINES 76

Šubaranović T., Pavlović N. TEHNIČKO REŠENJE REKULTIVACIJE POVRŠINSKOG KOPA KREČNJAKA SPASINE - BRĐANI KOD UGLJEVIKA TECHNICAL SOLUTION FOR RECULTIVATION OF LIMESTONE OPENCAST MINE SPASINA - BRDJANI NEAR UGLJEVIK 88

Todorović B., Milić N.

TEHNIČKO REŠENJE PODZEMNE EKSPLOATACIJE ZEOLITISANIH TUFOVA U LEŽIŠTU

KORMINJOŠ (ZLATOKOP) KOD VRANJA

TECHNICAL SOLUTION OF ZEOLITHIC TUFFS UNDERGROUND MINING IN KORMINJOS 96 DEPOSIT (ZLATOKOP) NEAR VRANJE

Vučković B.

POTENCIJAL NEMETALIČNIH MINERALNIH SIROVINA RUDARSKOG BASENA KOLUBARA,

SRBIJA

POTENTIAL OF NON-METALLIC MINERAL RAW MATERIALS OF THE KOLUBARA MINING 102 BASIN, SERBIA

XIV MEĐUNARODNA KONFERENCIJA 14th INTERNATIONAL CONFERENCE OMC 2020 OMC 2020 Zlatibor, 14-17. oktobar 2020. Zlatibor, 14-17 October 2020

STABILNOST KOSINA NASUTIH BRANA NA KORITU DUNAVCA ISPRED POVRŠINSKOG KOPA DRMNO EMBANKMENT SLOPE STABILITY ON THE DANUBE STREAMBED NEXT TO THE DRMNO OPENCAST MINE

Gojković N.1, Čebašek V.2, Šubaranović T.3, Ristović I.4

Apstrakt

Prema važećoj projektnoj dokumentaciji, proizvodnja lignita na površinskom kopu Drmno planirana je da se do 2021. godine poveća sa 9 na 12 miliona tona godišnje. Pri tom, površinski kop ubrzano napreduje ka koritu Dunavca koji se nalazi ispred samog fronta radova. Projektnom dokumentacijom je predviđena izrada tri nasute brane na koritu Dunavca, kako bi se prilikom presecanja istog korita rudarskim radovima, sprečio uliv vode u radnu konturu kopa. Ovim radom je dat pregled analize stabilnosti kosina tih projektovanih nasutih brana.

Ključne reči: Dunavac, nasuta brana, Drmno, površinski kop

Abstract

According to the project documentation, the production of lignite at the Drmno opencast mine is going to increase from 9 to 12 million tonnes per year by 2021. At the same time, the mine is rapidly advancing towards the Danube streambed, which is located in front of the mine front. The project demands the construction of three embankments on the Danube streambed in order to prevent the inflow of water into the working contour of the mine during mining works in the original streambed. This paper provides an overview of the slope stability analysis of these designed embankments.

Key words: Danube, embankment, Drmno, opencast mine

1. Uvod

Površinski kop Drmno se nalazi severoistočno od sela Drmno i na oko 100 km istočno od Beograda. Front rudarskih radova je došao skoro do korita Dunavca (Slika 1.1). Sa ovakvim napredovanjem uskoro se predviđa da se rudarskim radovima preseče korito Dunavca na severoistočnoj strani kopa.

1 Gojković Nebojša, Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet, Beograd 2 Čebašek Vladimir, Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet, Beograd 3 Šubaranović Tomislav, Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet, Beograd 4 Ristović Ivica, Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet, Beograd 1

Slika 1.1. Pozicija površinskog kopa Drmno u odnosu na korito Dunavca Ovim presecanjem Dunavac će izgubiti dosadašnju ulogu u prihvatanju voda iz mreže kanala i njenom sprovođenju do Kanala 6 i crpne stanice Rečica. Zbog ovoga je na vreme izrađen novi Kanal 4 koji po zapadnoj strain spaja korito Dunavca sa Kanalom 4-1. Za preusmeravanje je izgrađena vodonepropusna pregrada na severozapadnoj strani korita Dunavca. U cilju sprečavanja uliva površinskih voda iz dela korita Dunavca kada se korito preseče rudarskim radovima, predviđene su tri nasute brane (Slika 1.2).

Slika 1.2. Položaj projektovanih nasutih brana na koritu Dunavca Nasuta brana B-2 predviđeno je da se се izgradi na centralnom delu krorita Dunavca, na mestu gde se korito račva (Slika 1.2). Tako bi se jaden deo korita zatvorio i onemogućio uliv vode u radnu konturu kopa. Nasuta brana B-3 predviđeno je da se izgradi na udaljenosti od oko 560 m od nasute brane B-2 na koritu Dunavca i na oko 80 m od rudarskih radova (Slika 1.2).

Nasuta brana B-4 na samom severoistoku ispred rudarskih radova na koritu Dunavca na oko 200 m od rudarskih radova (Slika 1.2).

2. Izbor proračunskih parametara

Izbor računskih parametara izvršen je primenom Mohr-Coulomb-ovog kriterijuma loma. Parametri čvrstoće zastupljenih litoloških članova ustanovljeni su na osnovu rezultata laboratorijskih ispitivanja fizičko-mehaničkih svojstava uzoraka. Izrada nasutih brana će biti na podlozi koju čini les, dok će telo brane biti izgrađeno od zbijenog iskopanog materijala podinskih sedimenata – glina male vodopropusnosti. Usvojene vrednosti pojedinih fizičko-mehaničkih parametara neophodnih za dalje aanalize stabilnosti kosina nasutih brana, prikazane su u Tabeli 2.1. Tabela 2.1. Vrednosti geomehaničkih parametara usvojenih za geomehaničke proračune Ugao unutrašnjeg Zapreminska težina Kohezija Geomehanička sredina trenja  (kN/m3) c (kN/m2)  (°) Nasip - podinski sedimenti 19.36 21.32 20.22 (glina) Les 20.07 22.16 18.23 Prilikom analize stabilnosti kosina u navedenim sredinama u obzir je uzet uticaj podzemne vode. Nivo podzemnih voda u telu nasipa je određen primenom metode konačnih elemenata za stabilan režim strujanja podzemnih voda, a na osnovu nivoa vode ispred samog nasipa. Proračunom je određena vrednost pornog pritiska u telu samog nasipa i podlozi. Za potrebe proračuna nivoa podzemnih voda usvojene su vrednosti koeficijenta filtracije za les od k = 2.7*10-5 m/s, a za nasipa od k = 2.5*10-8 m/s.

3. Analiza stabilnosti kosina nasutih brana

Geometrija kosina nasutih brana data je u Tabeli 3.1. Tabela 3.1. Geometrija kosinanasutih brana Ugao nagiba kosine Visina brane Nasuta brana brane α (o) H (m) levo desno B – 2 4.47 30 23 B – 3 3.73 19 18 B – 4 4.58 12 33 Analiza stabilnosti kosina nasutih brana je izvršena za dva karakteristična slučaja: prazni kanali (Hw = 0) i kanali sa maksimalnim nivoom vode (Hw = 0.9*H) (Tabela 3.2). Tabela 3.2. Maksimalni nivo vode za analizu stabilnosti kosina nasutih brana Visina brane Maksimalan nivo vode Nasuta brana H (m) Hw (m) B – 2 4.47 4.02 B – 3 3.73 3.56 B – 4 4.58 4.12 Proračun stabilnosti kosina nasutih brana je izvršen Metodom konačnih elemenata, pomoću programskog paketa RS2 2019, Rocscience Inc. Proračun je izvršen na tri karakteristična profila, odnosno po jedan za svaku nasutu branu i za kosine sa obe strane brane.

3.1. Nasuta brana B-2

Na ovom profilu (Slika 3.1) kosine nasute brane se sastoje od lesa kao podloge i nasipa koji je formiran od gline. Analiza stabilnosti kosina nasute brane B-2 razmatrana je za slučaj kada u kanalu nema vode (Hw = 0) i kada je voda u kanalu sa maksimalnim nivoom na koti 70.52 m (Hw = 0.9*H = 4.02 m) (Slika 3.2). U Tabeli 3.1, dat je prikaz rezultata analize stabilnosti kosine brane B-2.

Slika 3.1. Položaj nasute brane B-2 i profila Р-2

Slika 3.2. Izgled geomehaničkog modela nasute brane na profilu P-2 Analizom stabilnosti kosina nasute brane B-2 određena je zona koncentracije napona na smicanje koja predstavlja zonu klizanja sa minimalnim faktorom sigurnosti (Slika 3.3).

Hw = 0 m Hw = 4,02 m Slika 3.3. Rezultati analize stabilnosti leve kosine nasute brane B-2 Tabela 3.1. Rezultati analize stabilnosti leve kosine nasute brane B-2 Visina Ugao nagiba Faktor Stanje na profilu P-2 kosine kosine sigurnosti o H (m) α ( ) Fs Prazan kanal 4.47 30 2.59 Kanal sa maksimalnim nivoom vode (kota 4.47 30 2.42 70.52)

Prema rezultatima analize stabilnosti leve kosine nasute brane B-2 može se zaključiti da je kosina za oba slučaja stabilna, odnosno da je faktor sigurnosti veći od 1.30.

3.2. Nasuta brana B-3

Na ovom profilu (Slika 3.4) kosine nasute brane se sastoje od lesa kao podloge i nasipa koji je formiran od gline. Analiza stabilnosti kosina nasute brane B-3 razmatrana je za slučaj kada u kanalu nema vode (Hw = 0) i kada je voda u kanalu sa maksimalnim nivoom na koti 69.56 m (Hw = 0.9*H = 3.56 m) (Slika 3.5). U Tabeli 3.2, dat je prikaz rezultata analize stabilnosti kosine brane B-3.

Slika 3.4. Položaj nasute brane B-3 i profila P-3

Slika 3.5. Izgled geomehaničkog modela nasute brane na profilu P-3 Analizom stabilnosti kosine nasute brane B-3 određena je zona koncentracije napona na smicanje koja predstavlja zonu klizanja sa minimalnim faktorom sigurnosti (Slika 3.6). Tabela 3.2. Rezultati analize stabilnosti leve kosine nasute brane B-3 Visina Ugao nagiba Faktor Stanje na profilu P-2 kosine kosine sigurnosti o H (m) α ( ) Fs Prazan kanal 3.73 19 3.70 Kanal sa maksimalnim nivoom vode (kota 3.73 19 3.11 69.56) Prema rezultatima analize stabilnosti leve kosine nasute brane B-3 može se zaključiti da je kosina za oba slučaja stabilna, odnosno da je faktor sigurnosti veći od 1.30.

Hw = 0 m Hw = 3.56 m Slika 3.6. Rezultati analize stabilnosti leve kosine nasute brane B-3

3.3. Nasuta brana B-4

Na ovom profilu (Slika 3.7) kosine nasute brane se sastoje od lesa kao podloge i nasipa koji je formiran od gline. Analiza stabilnosti kosina nasute brane B-4 razmatrana je za slučaj kada u kanalu nema vode (Hw = 0) i kada je voda u kanalu sa maksimalnim nivoom na koti 70.64 m (Hw = 0.9*H = 4.12 m) (Slika 3.8). U Tabeli 3.3, dat je prikaz rezultata analize stabilnosti kosine brane B-4. 6

Slika 3.7. Položaj nasute brane B-4 i profila P-4

Slika 3.8. Izgled geomehaničkog modela nasute brane na profilu P-4 Analizom stabilnosti kosine nasute brane B-4 određena je zona koncentracije napona na smicanje koja predstavlja zonu klizanja sa minimalnim faktorom sigurnosti (Slika 3.9).

Hw = 0 m Hw = 4.12 m Slika 3.9. Rezultati analize stabilnosti desne kosine nasute brane B-4

Tabela 3.3. Rezultati analize stabilnosti desne kosine nasute brane B-4 Visina Ugao nagiba Faktor Stanje na profilu P-2 kosine kosine sigurnosti o H (m) α ( ) Fs Prazan kanal 4.58 33 2.45 Kanal sa maksimalnim nivoom vode (kota 4.58 33 2.39 70.64) Prema rezultatima analize stabilnosti leve kosine nasute brane B-4 može se zaključiti da je kosina za oba slučaja stabilna, odnosno da je faktor sigurnosti veći od 1.30.

4. Zaključak

Analizom podataka dobijenih laboratorijskim ispitivanjima fizičko-mehaničkih svojstava usvojeni su računski parametri za les i podinske sedimente (glinu), koji su potrebni za analizu stabilnosti kosina nasutih brana na koritu Dunavca. Stabilnost kosina nasutih brana je izvršena za dva karakteristična slučaja: kada je kanal bez vode (Hw = 0) i kada je voda u kanalu sa maksimalnim nivoom (Hw = 0.9*H). Proračun stabilnosti je urađen metodom konačnih elemenata pomoću programskog paketa RS2 2019. Na osnovu dobijenih rezultata proračuna, može se zaključiti da si kosine nasutih brana na koritu Dunavca ispred površinskog kopa Drmno za sve uslove ovodwenosti stabilne, tj., da su faktori sigurnosti u svim slučajevima veći od 1.30.

Literatura

[1] PD Georad d.o.o., Elaborat o resursima i rezervama uglja u ležištu Drmno sa stanjem na dan 31.12.2017. godine, Drmno, 2018. [2] Univerzitet u Beogradu Rudarsko-geološki fakultet i Rudarski institut Beograd, Dopunski rudarski projekat PK Drmno za kapacitet od 12*106 tona uglja godišnje, Knjiga 4 - Tehnički projekat zaštite kopa od voda, Sveska 3 - Geomehanička stabilnost kosina nasutih brana, Beograd, 2018.

XIV MEĐUNARODNA KONFERENCIJA 14th INTERNATIONAL CONFERENCE OMC 2020 OMC 2020 Zlatibor, 14-17. oktobar 2020. Zlatibor, 14-17 October 2020

IZBOR ROTORNOG BAGERA ZA PROCES REVITALIZACIJE: PRIMER ROTORNIH BAGERA SRs 1200 U RUDARSKOM BASENU KOLUBARA

SELECTION OF BUCKET WHEEL EXCAVATOR FOR REVITALIZATION PROCESS: EXAMPLE OF BWE’s SRs 1200 IN KOLUBARA MINING BASIN

Jovančić P.1, Ignjatović D.2, Đenadić S.3, Miletić F.4, Todorović G.5, Novaković D.6

Apstrakt

Revitalizacija je proces ili skup tehničkih zahvata na mašini kojim se vrši zamena svih dotrajalih ili oštećenih delova metalne konstrukcije. Sastavni deo procesa revitalizacije je i modernizacija zastarele elektro-mašinske opreme. Principi revitalizacije sasvim sigurno nisu sadržani u okviru redovnog godišnjeg ili dnevnog održavanja. Oni predstavljaju održavanje onih veličina koje su značajne za mašinu kao celinu (u ovom slučaju rotorni bager). U ovom radu su analizirani rotorni bageri oznake SRs 1200. Na površinskim kopovima rudarskog basena Kolubara takvih bagera ima 5, jer je iz analize izuzet već revitalizovani bager SRs 1201 (G2). Za izbor rotornog bagera SRs 1200 za proces revitalizacije, iskorišćene su dve metode višekriterijumskog odlučivanja VIKOR i ELECTRE. Vrednosti ulaznih podataka za proračun su proizvodne karakteristike u periodu 2008-2018., kao što su: operativni troškovi, osnovni podaci o masi i snazi. Na osnovu dobijenih parametara (rangiranja), došlo se do preporuke o najboljem bageru u pomenutom periodu za proces revitalizacije.

Ključne reči: rotorni bageri, revitalizacija, SRs1200.

Abstract

Today Revitalization is a process or set of technical interventions on a machine that replaces all worn or damaged parts of a metal structure. An integral part of the revitalization process is the modernization of obsolete electrical and mechanical equipment. The principles of revitalization are certainly not included in the regular annual or daily maintenance. They represent the maintenance of those parts that are important for the machine as a whole (in this case a bucket-wheel excavator). A given example in this paper is the bucket-wheel excavator SRs 1200. There are 6 such excavators in the surface mines of the Kolubara mining basin, but

1Jovančić Predrag, Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet 2 Ignjatović Dragan, Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet 3 Đenadić Stevan, Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet 4 Miletić Filip, Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet 5 Todorović Goran, EPS Beograd – ogranak RB Kolubara 6 Novaković Dragan, EPS Beograd – ogranak RB Kolubara

9 the already revitalized SRs 1201 (G2) excavator was excluded from the analysis. For the selection of the SRs1200 bucket-wheel excavator for the revitalization process, two methods of multi-criteria decision making, VIKOR and ELECTRE were used. The values of input data for the calculation are production (operational) characteristics in the period 2008-2018, such as: operating costs, basic data on mass and power. Based on the obtained parameters (rankings), a recommendation was made for the best excavator in the mentioned period for the revitalization process.

Key words: bucket wheel excavator, revitalization, SRs1200.

1. Uvod

Revitalizacija rotornog bagera predstavlja složen, multidisciplaran postupak koji obuhvata skup tehničkih zahvata kojima se vrši zamena svih dotrajalih ili oštećenih delova. Istovremeno sa ovim zahvatima vrši se i modernizacija, a u nekim slučajevima i unifikacija delova i agregata. Da bi se došlo do valjanih kriterijuma za procenu o neophodnosti zamene pojedinih delova opreme ili konstrukcije, neophodna su obimna istraživanja, proračuni ali i dijagnostička ispitivanja. Bez obzira što radni vek rotornog bagera, kao najvažnijeg i najkompleksnijeg pojedinačnog sistema u okviru sistema za površinsku eksploataciju, direktno zavisi od trajnosti čelične konstrukcije, može se reći da su kod mašinske opreme uspostavljeni jasniji kriterijumi o zameni ili modernizaciji nego kod čelične konstrukcije. Proces revitalizacije je kompleksan proces koji nije precizno definisan ni po obimu, ni po strukturi, niti su jasno definisane granice ovog procesa, naročito u odnosu na veće godišnje opravke. [1,11] Složenost ovog procesa dolazi od složene strukture samog rotornog bagera, koji se sastoji iz određenog broja grupa gradnji, mašinske, elektro i druge opreme, pri čemu svaki ovaj deo može imati i neki svoj posebni vek. Uopšteno, revitalizacija se ustalila u našoj tehničkoj komunikaciji da označi obnavljanje (osveženje) tehničkog sistema radi njegovog daljeg poboljšanja rada i produženja veka trajanja. Kad mašina dostigne granično stanje u smislu efikasnosti različitih performansi, javljaju se dve osnovne alternative: - otpis mašine i nabavka nove, sposobnije i savremenije, koja će postojeću zameniti; i - preduzimanje mera revitalizacije, koje treba da dovedu mašinu u stanje da može u svom produženom veku da funkcioniše na potrebnom nivou, tj. sa karakteristikama koje su za korisnika prihvatljive. Granično stanje je vrlo teško definisati. Međutim, ono se može definisati na osnovu sledećih elemenata: - kada je mašina tehnološki zastarela; - kada je njeno korišćenje ekonomski neisplativo, jer postiže lošije radne efekte (kapacitet, pouzdanost, itd.); - kada mašina ima nedovoljnu radnu sigurnost, tj. postaje opasna u odnosu na živote posade, ili moguću veću materijalnu štetu. Postoje i druge mogućnosti graničnog stanja, npr. u odnosu na ekološke zahteve i drugo. Često se granično stanje uočava kao istovremena pojava dva ili više navedenih uzroka. Nije jednostavno da se brojčano izraze parametri na osnovu kojih se stanje mašine kvalifikuje kao granično. Obično se kao osnova uzima jako povećanje intezivnosti otkaza, dugi zastoji u radu ili veliki troškovi održavanja u poređenju sa sličnim mašinama ili u poređenju sa pomenutim pokazateljima za posmatranu mašinu u prethodnom radu. Dosad izvedene revitalizacije su se umnogome razlikovale u zavisnosti od uzroka koji je doveo do revitalizacije (preseljenje na novu lokaciju, povećanje efikasnosti, sigurnosti itd.) i opredeljenja vlasnika sprave u kakvim

10 eksploatacionim uslovima želi bager da radi. Izvedene revitalizacije uglavnom su išle u pravcu modernizacije i zamene nekoliko vitalnih celina na bageru: - rotor, vratilo rotora, pogon rotora, - mehanizam za dizanje strele rotora, - mehanizam za dizanje strele bageriste, - gusenični vozni mehanizam i pogoni, - pogoni kružnog kretanja, - modernizacija i uglavnom, zamena kompletne elektro opreme. U EPS su, u poslednje vreme, izvršene dve velike revitalizacije, različito uzrokovane: - bager SRs 1200 (G2) sa PK Polje D - RB Kolubara; revitalizacija i rekonstrukcija je završena 2004. godine; uzrok je bio požar 1994. godine; zamenjena je celokupna gornja gradnja bagera i celokupna elektro oprema; oznaka bagera posle revitalizacije je SRs 1201 (G2); - bager SRs 1300 sa PK Drmno - RB Kostolac; bager je prešao sa PK Ćirikovac na PK Drmno 2003. godine; revitalizacija i rekonstrukcija je završena 2004. godine; uzrok je bio nefunkcionalnost i zastarelost određenih sklopova bagera (nov reduktor pogona rotora, novi reduktori pogona guseničnog transporta, nov kabl-bubanj, kompletan elektro deo). Na Slici 1 dat je izgled rotornog bagera SRs1200 pre havarije i izgled rotornog bagera SRs1201 nakon revitalizacije (u pitanju je isti rotorni bager interne oznake G2).

Slika 1. Rotorni bager G2 - pre i pose revitalizacije

2. Neophodne podloge za izbor rotornog bagra SRs1200 za proces revitalizacije - koncept odlučivanja

U ovom delu rada date su neophodne podloge za izbor rotornog bagera SRs 1200 za proces revitalizacije. Podaci koji se koriste predstavljaju istorijske podatke o proizvodnim karakteristikama u prethodnom periodu sa definisanim operativnim troškovima u istom periodu, kao i osnovni podaci o masi i snazi. Parametri koji se koriste u ovom metodološkom pristupu se mogu svrstati u tri grupe: 1. Parametri performansi bagera, koji u sebi imaju sublimirana sledeća dva elementa: specifično iskorišćenja mase bagera i specifično iskorišćenja snage bagera; 2. Parametri performansi proizvodnje, koji takođe u sebi sublimiraju dva elementa: vremensko iskorišćenje rada bagera i kapacitetno iskorišćenje rada bagera; 3. Parametri specifičnih operativnih troškova rada bagera. Izrazi koji se koriste za određivanje ovih pojedinačnih parametara su dati u Tabeli 1. Tabela 1. Neophodni izrazi za neophodno rangiranje rotornih bagera SRs 1200 Specifično Specifično Specifični Vremensko Kapacitetno iskorišćenje iskorišćenje operativni iskorišćenje iskorišćenje mase snage troškovi Qost Qost Qost T T Tost T Q Qost  = ost  = ost t =  ==ost ef c = m s Tk q cb mb Nb QQtt

3 Qost – ostvarena proizvodnja bagera [m +t] u posmatranom vremenskom periodu; Tost – ostvareno vreme rada bagera [h] u posmatranom vremenskom periodu; mb – masa bagera [t]; Nb – isntalisana snaga bagera [kW]; Tk – kalendarsko vreme za isti vremenski period [h]; 3 Qef – efektivni kapacitet bagera [m rm/h; t/h] u posmatranom vremenskom periodu; 3 Qt – teoretski kapacitet bagera [m rm/h; t/h] u posmatranom vremenskom periodu; Cb – operativni troškovi bagera u posmatranom vremenskom periodu [€].

Za potrebe definisanja koncepta odlučivanja pri izboru bagera za proces revitalizacije, neophodno je odediti specifični udeo prethodno definisanih 5 parametara. Koeficijent značajnosti koji se dodeljuje parametrima definiše uticaj u odluci. Za potrebe formiranja metodologije u radu se koriste metode višekriterijumskog odlučivanja. Metode koje se koriste su VIKOR i ELECTRE. Postoji 5 rotornih bagera SRs1200, izuzimajući već revitalizovani bager SRs1201 (G2), koji su predmet ovog istraživanja. Svi ovi bageri su stacionirani u istočnom delu basena, odnosno na površinskim kopovima Polje D i Polje C. Prosečna starost ovih bagera iznosi 47,6 godina i predstavljaju najstariju grupu/tip rotornih bagera u EPS. Osnovne proizvodne karakteristike ovih bagera, od početka rada, su date u Tabeli 2.

Tabela 2. Osnovne proizvodne karakteristike bagera SRs 1200 (zaključno sa 2019.) [2] Ostvarena proizvodnja Efektivno vreme rada [h] Bager Početak rada ugalj [t] jalovina [m3] ugalj [h] jalovina [h] SRs 1200.22/2 (G1) 1967. 118.683.674 79.053.161 111137 73286 SRs 1200.24/4 (G3) 1968. 3.573.149 263.072.839 5479 207399 SRs 1200.24/4 (G4) 1975. / 254.284.177 / 198948 SRs 1200.24/4 (G5) 1976. / 226.371.452 / 191314 SRs 1200.24/4 (G6) 1976. / 226.264.362 / 188069 Sagledavajući koncept i izraze na početku ovog poglavlja, neophodni podaci za definisanje kvaliteta rada i eksploatacije rotornih bagera SRs 1200, odnosno njihovo rangiranje, su dati u tabeli 3 [2]. Uzet je period od 10 poslednjih godina (uslovno, od 2008. do 2018. godine) [3].

Tabela 3. Podaci koji definišu kvalitet rada rotornih bagera SRs 1200 (period 2008-2018) Instalisana snaga Ukupna proizvodnja Ukupno vreme Prosečno iskorišćenje Ukupni operativni Bager Masa [t] 3 [kW] [m rm+t] rada [h] vremensko kapacitetno troškovi [€] SRs 1200.22/2(G1) 1423 1810 28.593.381 30240 0,371 0,291 3.298.668

SRs 1200.24/4(G3) 1528 1580 39.830.871 38028 0,469 0,396 4.941.662

SRs 1200.24/4(G4) 1528 1580 49.780.814 52013 0,554 0,360 3.566.014

SRs 1200.24/4(G5) 1528 1580 40.270.223 46277 0,481 0,321 3.129.342

SRs 1200.24/4(G6) 1528 1580 40.159.674 46866 0,485 0,314 3.105.816

3. Višekriterijumske metode u odlučivanju

Metode višekriterijumskog odlučivanja se koriste u situacijama kada donosilac odluke treba da odabere jedno rešenje među ponuđenim alternativama. Predstavlja kvalitetan, matematički jednostavan alat koji omogućuju komparativnu analizu parametara koji naizgled međusobno nisu merljivi. Kvalitet izlaznih numeričkih podataka ogleda se kroz njihovu interpretaciju a sve

12 u cilju podizanja kvaliteta strateškog upravljanja poslovanja. Strateško upravljanje rudarskom opremom jedan je od ključnih zadataka rukovodstva ovako velikih sistema kakvi su analizirani. Postoji veliki broj različitih višekriterijumskih metoda, dok su u praksi najčešće korišćene [4]: - AHP - engl. Analytical Hierarchy Process [5], Thomas L. Saaty; - PROMETHEE (I, II) - Preference ranking organization method for enrichment evaluation [6], Jean-Pierre Barns; - TOPSIS - engl. Technique for Order of Preference by Similarity to Ideal Solution [7], Ching-Lai Hwang; - VIKOR – VIse Kriterijumska Optimizacija i kompromisno Resenje (engl. Multicriteria Optimization and Compromise Solution) [8], S. Opricovic; - ELECTRE (I, II, III, IV) - franc. ELimination Et Choix Traduisant la Realité (engl. ELimination and Choice Expressing REality) [9], Bernard Roy. Teorijska osnova metoda VIKOR i ELEKTREE koje se koriste u radu data je u nastavku kroz Poglavlja 3.1 i 3.2.

3.1 Metoda VIKOR

Osnova ove metode oslanja se na činjenicu da je kompromisno rešenje prihvatljivo kao izlaz iz konfliktog razmatranja. Naime, donosiocu odluke se predlaže alternativa među ponuđenim mogućnostima, kao kompromis između želja i mogućnosti odnosno između različitih interesa učesnika u odlučivanju. Sledi zaključak da je kompromisno rešenje koje je najbliže idealnom slučaju [10]. Metoda se sastoji iz četiri koraka [10]: * - 1. Određivanje najveće (xi ) i najmanje (xi ) vrednosti datog kriterijuma. * xxi= max ij j (1) − xxi= min ij j

2. Računanje vrednosti Sj pesimističkog rešenja i Rj očekivanog rešenja. n * ()xxi− ij Swji=  * − i=1 ()xx− ii (2) * ()xxi− ij Rwji= max * − i ()xxii−

gde je wi - težina kriterijuma. 3. Računanje vrednosti za Qj (kompromisno rešenje). ()ss− − − Q= vj +(1 − v )()Rj− R j ()()s**−− s−− R R (3)

gde je: − * SSSS==minjj ; max j j (4) − * RRRR==minjj ; max j j

4. Rangiranje se izvodi sortiranjem alternativa prema merama Rj, Sj i Qj [10].

3.2 Metoda ELECTRE

Druga metoda primenjena u radu je ELECTRE metoda čija je osnova usmerena ka rešavanju problema u odlučivanju tako što se vrši evaluacija mogućih (alternativnih) odluka poređenjem atributa. Bazira na poređenju dve alternative gde je jedna alternativa bolja od druge kada je nadmašuje za većinu razmatranih kriterijuma i ne postoje kriterijumi po kojima je striktno lošija druge. Matematička interpretacija metode data je kroz nekoliko koraka prikazanih respektivno u nastavku [10].

+ - 1. Određivanje se normalizovane matrice rij (rij za pozitivne, rij za negativne atribute),

+ xij rij = , (5) n 2  i=1 x ij

1 x − ij (6) rij = , 2 m 1  i=1 xij

2. Potom se određuju preferencijske normalizovane matrice vij, nakon čega se definišu skupovi saglasnosti i nesaglasnosti:

vij= w j r ij , i = 1,2, ..., m j = 1,2, ..., n (7)

 w j Cks j j c( a , b )= za Cks = xsj , (8) n xkj  jj=1w

max vv− j Dks kj sj j dxks= za Dks = sj (9) max xkj j Jvv kj− sj

3. Naredni korak podrazumeva određivanje matrice dominacije saglasnosti fks i nesaglasnosti gks (numeričke vrednosti od 0 do 1) [10], m c c==k=1, k s ks , s 1,2,..., n (10) mm(− 1)

 1, ako je cks  c fks =  0, ako je cks  c m d d==k=1, k s ks , s 1,2,..., n (11) mm(− 1)

 1, ako je dks  d gks =  0, ako je dks  d Poslednji korak je formiranje agregatne matrice dominacije na osnovu dominacije slaganja i neslaganja, (eks) [10]:

eks= f ks g ks (12)

4. Primena višekriterijumskih metoda za rangiranje rotornih bagera

Za potrebe kreiranja modela, u prvom koraku izračunate su sve neophodne numeričke vrednosti koje predstavljaju ulazne podatke modela. Naime, ulazne vrednosti izračunate su na osnovu podataka iz Tabela 2 i 3, a primenom jednačina definisanih u Tabeli 1. Izračunate vrednosti date su u tabeli 4 [3].

Tabela 4. Ulazni podaci za VKO metode Parametri P1 P2 P3 P4 P5 Preferencija max max max max min Težinski koeficijent 0,1 0,1 0,25 0,25 0,3

SRs 1200 (G1) 0,664 0,522 0,371 0,291 0,115

SRs 1200 (G3) 0,685 0,663 0,469 0,396 0,124 SRs 1200 (G4) 0,626 0,606 0,554 0,360 0,072

Klasa Klasa SRs 1200 (G5) 0,570 0,551 0,481 0,321 0,078 SRs1200 SRs 1200 (G6) 0,561 0,542 0,485 0,314 0,077

Metoda VIKOR Prema definisanom sledu metode Vikor nakon što su definisane ulazne veličine u tabeli 4, definišu se prema kriterijumima maksimalne i minimalne vrednosti kao i njihova međusobna razlika. Izračunate vrednosti prema definisanim jedančinama 2-4 prikazane su u Tabeli 5. Tabela 5. Postupci primene metode Vikor Oznaka bagera Sj Rj QSj QRj SRs 1200/22.2 (G1) 0,86501 0,25000 1,00000 0,76667 SRs 1200/24.4 (G3) 0,41612 0,30000 0,35065 1,00000 SRs 1200/24.4 (G4) 0,17372 0,08571 0,00000 0,00000 SRs 1200/24.4 (G5) 0,48509 0,17857 0,45041 0,43333 SRs 1200/24.4 (G6) 0,50416 0,19524 0,47801 0,51111 max 0,86501 0,30000 min 0,17372 0,08571

Konačna rešenja kao srednja vrednost sortiranih rešenja QSj i QRj iz prethodne tabele kao i sam rang alternativa u izboru (rotornih bagera) prikazani su u Tabeli 6. Tabela 6. Krajnji rezultati primenjene Vikor metode i rang alternativa

Oznaka bagera Qj Rang SRs 1200/22.2 (G1) 0,8833 5 SRs 1200/24.4 (G3) 0,6753 4 SRs 1200/24.4 (G4) 0,0000 1 SRs 1200/24.4 (G5) 0,4419 2 SRs 1200/24.4 (G6) 0,4946 3

Metoda ELECTRE Podaci preuzeti iz tabele 3, u prvom koraku su normalizovani a potom i ponderisani koeficijentom preferencija (prema jednačinama 5, 6 ,7). Vrednosti izračunate u prvom koraku metode date su u Tabeli 7. Tabela 7. Vrednosti koje su normalizovane i ponderisane koeficijentom preferencija Oznaka bagera P1 P2 P3 P4 P5 SRs 1200/22.2 (G1) 0,0476526 0,0403133 0,0872093 0,0961295 0,1612114 SRs 1200/24.4 (G3) 0,0491596 0,0512026 0,1102457 0,1308154 0,173828 SRs 1200/24.4 (G4) 0,0449255 0,0468005 0,1302262 0,118923 0,1009324 SRs 1200/24.4 (G5) 0,0409066 0,042553 0,1130665 0,1060397 0,1093434

SRs 1200/24.4 (G6) 0,0402607 0,0418579 0,1140067 0,1037273 0,1079416 Σ 0,2229049 0,2227273 0,5547544 0,5556349 0,6532568

Potom se za vrednosti klasifikuju u dva skupa koje grade matrice saglasnosti (Cks) i matrice nesaglasnosti (Dks), a sve to na osnovu jednačina 7, 8 i 9. Od grupisanih matrica saglasnosti i matrica nesaglasnosti, primenom jednačina 10 i 11 formiraju se dve nove matrice. Novoformirane matrice sadrže numeričke vrednosti binarnog karaktera (0 ili 1) i te matrice se nazivaju matrice saglasne dominacije i nesaglasne dominacije. Krajnje rešenje dobija se njihovim množenjem. Rezultat svakog polja predstavlja je 0 ili 1. Krajnje rešenje, odnosno rang alternativa dobija se sabiranjem dobijenih vrednosti (Tabela 8). Tabela 8. Krajnji rezultati primenjene ELECTRE metode i rang alternativa Oznaka bagera P1 P2 P3 P4 P5 Σ Rang SRs 1200/22.2 (G1) 0 0 0 0 0 0 3 SRs 1200/24.4 (G3) 0 0 0 0 0 0 3 SRs 1200/24.4 (G4) 1 0 0 1 1 3 1 SRs 1200/24.4 (G5) 1 0 0 0 0 1 2 SRs 1200/24.4 (G6) 1 0 0 0 0 1 2

5. Zaključak

Profitabilno poslovanje oslanja se na strateško upravljanje kompanijom i svim njenim činiocima. Kako bi se to postiglo, neophodno je donositi što ispravnije odluke oslanjajući se na analize svakog segmenta složenih sistema. Kvalitet zaključaka direktno zavisi od informacija kojima se raspolaže, a u osnovi informacija nalazi se prikupljanje i analizа podataka. Tek kada su svi ovi uslovi ispunjeni, može se reći da su stvoreni preduslovi za donošenje kvalitetnih odluka. U ovom radu je dat primer analize postojećih podataka o istorijatu rada rotornih bagera SRs 1200. Cilj analize je dobiti smernice o rangu ovih rotornih bagera koji se razmatraju za proces revitalizacije. Kao alat u analizi korišćene su dve višekriterijumske metode. Konkretne numeričke vrednosti pokazale su da je prema obe metode rotorni bager oznake SRs 1200/24.4 (G4) pokazao najbolje rezultate tokom 10-godišnje eksploatacije (period 2008- 2018.). Potom slede SRs 1200/24.4 (G5) i SRs 1200/24.4 (G6) gde su kod metode ELECTRE imali izjednačen rezultat dok je mašina oznake G5 kod metode VIKOR bolje rangirana. Rotorni bageri SRs 1200/22.2 (G1) i SRs 1200/24.4 (G3) su izjednačeni kod metode ELECTRE dok je kod metode VIKOR bolja mašina G1. Izabrane metode pripadaju različitim porodicama višekriterijumskih metoda. Naime, metoda VIKOR se ubraja u metode kompromisa dok je metoda ELECTRE u grupi metoda rangiranja. Ako se posmatraju krajnji rezultati metode su dale gotovo isti rang. Ipak, u konkretnom slučaju izlazna rešenja koja daje metoda VIKOR pogodnija su jer se pored ranga uočava i međusobna distanca između dve alternative. Nedostatak metode ELECTRE je i to što su jednaki rezultati za mašine G5 i G6 kao i za mašine G1 i G3. I pored svih prednosti i mana, višekriterijumske metode veoma su primenjive u oblasti rudarstva. Podaci koji se koriste u oblasti rudarstva su različitog oblika i veličina. Prednost ovih metoda je u tome da su na jednostavan matematički način omogućile njihovo analiziranje i pored toga što oni po prirodi nisu međusobno merljivi.

Literatura

[1] Projekat Revitalizacija bagera - Izarada projekta revitalizacije bagera SRs2000.28/3+VR, Inovacioni centar Mašinskog fakulteta u Beogradu i Rudarsko-geološki fakultet, Beograd, 2015.

[2] Pogonsko-operativna dokumentacija rotornih bagera SRs 1200 - RB Kolubara, EPS [3] Jovančić P., Đenadić S., Todorović, G., Novaković, D. Miletić, F.: Strateško odlučivanje pri izboru novih rotornih bagera za površinske kopove lignite: primer rudarskog basena Kolubara, XI Simpozijum sa međunarodnim učešćem RUDARSTVO 2020, Privredna komora Srbije i ITNMS Beograd, septembar 8-11, 2020, Vrnjačka banja, Србија, Зборник радова, стр. 15-24, ISBN 978-86-82867-28-9 (Plenarno izlaganje), 2020 [4] Jankovic I., Djenadic S., Ignjatovic D., Jovancic P., Subaranovic T., Ristovic I. Multi- Criteria Approach for Selecting Optimal Dozer Type in Open-Cast Coal Mining; Energies, 12, 2245 [5] Saaty T. L.; Vargas L. G.: Models, Methods, Concepts & Applications of the Analytic Hierarchy Process; Springer Science & Business Media: New York, NY, USA, 2012; Volume 175 [6] Mohamadibadi H. S., Tichkowsky G., Kumar A.: Development of a Multi-Criteria Assessment Model for Ranking of Renewable and Non-Renewable Transportation Fuel Vehicles. Energy 2009, 34, 112–125 [7] Tsaur R. C.: Decision risk analysis for an interval TOPSIS method. Appl. Math. Comput. 2011, 218, 4295–4304 [8] Tavana M., Di Caprio D., Santos-Alteaga F.: An extended stochastic VIKOR model with decision maker’s attitude towards risk. Inf. Sci. 2018, 432, 301–318 [9] Govindan K., Jepsen M. B.: ELECTRE: A compehensive literature review on methodologies and applications. Eur. J. Oper. Res. 2016, 250, 1–29 [10] Đenadić S., Jovančić P., Ignjatović D., Miletić F., & Janković I.: Analiza primene višekriterijumskih metoda u optimizaciji izbora hidrauličnih bagera na površinskim kopovima uglja. Tehnika,70(3), 369-377, 2019. [11] Studija Analiza pogonskih sistema radnog točka na bagerima SRs 2000 sa ciljem unifikacije, Naučno-istraživačka studija, Univerzitet u Beogradu - Mašinski fakultet i Rudarsko-geološki fakultet, Beograd, 2018-2019

XIV MEĐUNARODNA KONFERENCIJA 14th INTERNATIONAL CONFERENCE OMC 2020 OMC 2020 Zlatibor, 14-17. oktobar 2020. Zlatibor, 14-17 October 2020

PRIMENA METODE ANALITIČKOG HIJERARHIJSKOG PROCESA (AHP) PRI RANGIRANJU NAPUŠTENIH POVRŠINSKIH KOPOVA U CILJU REKULTIVACIJE

APPLICATION OF THE ANALYTICAL HIERARCHY PROCESS (AHP) METHOD FOR RANKING ABANDONED MINES FOR RECULTIVATION PURPOSES

Lekić M.1, Pantelić U.2, Širadović E.3, Šubaranović T.4, Ristović I.5

Apstrakt

Napušteni kopovi predstavljaju problem sa aspekta zaštite životne sredine, s obzirom da kao takvi egzistiraju u neposrednoj čovekovoj okolini prepuštenih dejstvu atmosferilija. Primenom metode Analitičkog Hijerarhijskog Procesa (AHP) moguće je izvršiti rangiranje napuštenih površinskih kopova u cilju dobijanja ranga prema prioritetu rekultivacije. Predmet istraživanja ovog rada su pet napuštenih kopova za koje su postavljeni određeni kriterijumi za dobijanje ranga tj. redosleda prioriteta za rekultivaciju. Rezultati Analitičkog Hijerarhijskog Procesa (AHP) pokazuju da je primena ove metode opravdana i svrsishodna u procesu donošenja odluke, kao pomoćno sredstvo pri procesu donošenja odluke.

Ključne reči: Napušteni kopovi, Višekriterijumska Analiza (VKA), Analitički Hijerhijski Proces (AHP), odlučivanje

Abstract

Abandoned mines present a problem from the aspect of environmental protection, since as such they exist in the immediate human environment left to the action of the weathering. By applying the Analytical Hierarchical Process (AHP) method, it is possible to rank abandoned mines in order to obtain a rank according to the reclamation priority. The subject of research in this paper are five abandoned mines with certain set criteria for ranking, ie. priority order for reclamation. The results of the Analytical Hierarchical Process (AHP) show that the application of this method is justified and purposeful in the decision-making process, as an aid in the decision- making process.

Key words: Abandoned mines, Methods for Multicriteria Decision Making (MCDM), Analytical Hierarchical Process (AHP), Decision making

1 Lekić Milena, Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet, Beograd 2 Pantelić Uroš, Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet, Beograd 3 Širadović Emilija, Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet, Beograd 4 Šubaranović Tomislav, Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet, Beograd 5 Ristović Ivica, Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet, Beograd 18

1. Uvod

Razvoj i napredak rudarskih aktivnosti na površinskim kopovima, prate negativni ekološki uticaji na životnu sredinu koji su brojni i raznovrsni. Eksploatacijom mineralni i drugih sirovina, rudarske aktivnosti dovode do degradiranja nekada plodnog zemljišta, gubitak površinskog plodnog sloja zemljišta, šuma i poljoprivrednog zemljišta, promenu topografije i hidroloških uslova kao i zagađenje površinskih i podzemnih voda. Procesi eksploatacije svih korisnih mineralnih sirovina uglavnom su se završavali prestankom otkopavanja, a zatvarani rudarski objekti prepuštani su prirodnim procesima samoobnavljanja. Za prirodan način obnavljanja ekosistema na jednom narušenom ekosistemu potreban je dug vremenski period. Kompleksnost i raznovrsnost kriterijuma za procenu negativnih uticaja na životnu sredinu nameće potrebu razvoja i primene isto tako složenih metoda za ocenjivanje proizvoda i procesa tokom životnog ciklusa. Primena metoda višekriterijumske analize (VKA) je neophodna kod ocenjivanja uticaja na životnu sredinu tokom životnog ciklusa, kako bi se respektovali ekološki, tehnički, ekonomski i socijalni parametri. Kompleksne informacije u višekriterijumskoj analizi (VKA) odnose se na rad sa velikim brojem parametara sa kojima se analizira višekriterijumski problem, različite merne jedinice u kojima se izražavaju parametri, kao i različite skale. Metode VKA ne mogu da zamene proces donošenja odluke, već da pruže podršku pri organizovanju odlučivanja i definisanju modela problema, čime doprinose boljem razumevanju višekriterijumskog problema odlučivanja. Osnovna svrha primene metode Analitičkog Hijerarhijskog Procesa (AHP) jeste prevazilaženje problema na konzistentan način, na koje čovek kao donosilac odluke nailazi prilikom rada sa velikom količinom kompleksnih informacija [1, 2, 3, 4]. Primenom metoda višekriterijumske analize bio je predmet mnogih kako domaćih tako i stranih naučnika i stručnjaka, koji su prikazali svrsishodnost i upotrebljivost ovih metoda [5, 6, 7, 8, 9].

2. Materijal i metode

U okviru matematičkog dela ovog rada određeno je 5 lokacija (objekata) identifikovanih kao napušteni rudarski objekti koje je potrebno rangirati na osnovu prioriteta za rekultivaciju, metodom Analitičkog Hijerarhijskog Procesa (AHP). AHP metoda razvijena je 70-ih godina prošlog veka (utemeljena 1980. godine) od strane Thomas L. Saaty-ja, profesora na Wharton School of Business. Metodološki posmatrano, AHP je višekriterijumska tehnika koja se zasniva na razlaganju složenog problema u hijerarhiju. Cilj se nalazi na vrhu hijerarhije, dok su kriterijumi, podkriterijumi i alternative na nižim nivoima. Kao ilustracija, na slici je data hijerarhija koju čine cilj, tri kriterijuma i četiri alternative. Hijerarhija ne mora da bude kompletna; npr. element na nekom nivou ne mora da bude kriterijum za sve elemente u podnivou, tako da se hijerarhija može podeliti na podhijerarhije kojima je zajednički jedino element na vrhu hijerarhije. AHP spada u popularne metode višekriterijumske analize zato što ima sposobnost da identifikuje i analizira nekonzistentnosti donosioca odluka u procesu rasudjivanja i vrednovanja elemenata hijerarhije. Čovek je retko konzistentan pri procenjivanju vrednosti ili odnosa kvalitativnih elemenata u hijerarhiji. AHP na odredjen način ublažava ovaj problem tako što odmerava stepen nekonzistentnosti i o tome obaveštava donosioca odluka. [1]. Svako poredjenje dva elementa hijerarhije (modela) vrši se korišćenjem Satijeve skale (Tabela 1).

Tabela 1. Satijeva skala vrednovanja Značaj Definicija Objašnjenje 1 Istog značaja Dva elementa su identičnog značaja u odnosu na cilj Iskustvo ili rasuđivanje neznatno favorizuje jedan 3 Slaba dominantnost element u odnosu na drugi Iskustvo ili rasuđivanje znatno favorizuje jedan 5 Jaka dominantnost element u odnosu na drugi Demonstrirana 7 Dominantnost jednog elementa dokazana u praksi dominantnost Apsolutna 9 Dominantnost najvišeg stepena dominantnost 2, 4, 6, Međuvrednosti Potreban kompromis ili dalja podela 8 Svako poređenje dva elementa hijerarhije (modela) vrši se korišćenjem Satijeve skale, izraženo jednačinom 1 [1]: 1 1 1 1 1 1 1 1 푆 = { , , , , , , , , 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9} (1) 9 8 7 6 5 4 3 2 Osnovni rezultat AHP metode je dobijanje težinskog kriterijuma (W). Težinski koeficijent računa se za svaki element na određenom nivou hijerarhije. Tehnike za određivanje vektora težinskih koeficijenata (W) koje preporučuje Saaty, uključuju sumiranje redova matrice rezultata poredjenja i normalizacije dobijenih suma, prikazanih jednačinom (2):

푛 푛 푊푖 1 ∑ = 푊푖 (∑ ) 푖 = 1, … , 푛 (2) 푊푗 푊푗 푗=1 푗=1

Da bi se izračunao stepen konzistentnosti (CR), prvo treba izračunati indeks konzistentnosti (CI) prema relaciji (3): 휆 − 푛 퐶퐼 = 푚푎푥 (3) 푛 − 1

Gde je λmax maksimalna sopstvena vrednost matrice poređenja. Što je λmax bliže broju n, manja će biti nekonzistencija, primenom jednačine (4): 푛 1 휆 = ∑ 휆 (4) 푚푎푥 푛 푖 푖=1 Zamenom vrednosti λmax iz ove relacije u prethodnu, odredjuje se indeks konzistentnosti (CI). Odatle sledi da stepen konzistentnosti (CR) predstavlja odnos indeksa konzistentnosti (CI) i slučajnog indeksa (5): 퐶퐼 퐶푅 = (5) 푅퐼 Slučajni indeks (RI) zavisi od reda matrice, a preuzima se iz navedene tabele u kojoj prvi red predstavlja red matrice poredjenja, a drugi slučajne indekse (Tabela 2)

Tabela 2. Slučajni indeksi 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 0.0 0.0 0.58 0.9 1.12 1.24 1.32 1.41 1.45 1.49 1.51 1.48 1.56 1.57 1.59

Ako je stepen konzistentnosti (CR) manji od 0,10, rezultat je dovoljno tačan i nema potrebe za korekcijama u poredjenjima i ponavljanju proračuna. Ako je stepen konzistentnosti veći od 0,10, rezultat bi trebalo ponovo analizirati i ustanoviti razloge nekonzistentnosti, sve rezultate treba odbaciti i ponoviti ceo postupak. [1] 2.1. Kriterijumi Postupak odabira prioritetnih lokacija (objekata) za rekultivaciju je veoma delikatan zbog velikog broja uticajnih faktora o kojima treba voditi računa, a takođe i zbog potencijalne opasnosti na životnu sredinu. Imajući u vidu na ranije iskustva određeni su najbitniji kriterijumi za odabir prioritetnih lokacija za rekultivaciju. [8].

Tabela 3. Atributivne vrednosti objekata prema kriterijumima

Objekat K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7 K8

Objekat 1 4 1 1 4 4 1 2 4 Objekat 2 4 3 4 3 2 2 4 1 Objekat 3 2 3 4 2 4 3 3 3 Objekat 4 3 2 2 1 1 2 1 4 Objekat 5 1 1 3 4 3 4 2 3 Na vrhu hijerarhije je odlučivanje (CILJ) o prioritetu lokacije za rekultivaciju. Odabrani kriterijumi su predstavljeni u tabeli 1. Prilikom odabira kriterijuma uzeti su u obzir: • Prirodni; • Ekološki; • Sociološki; • Tehničko-tehnološki uslovi u kojima se nalaze predmetne lokacije.

Iz tabele se može videti da ima 8 kriterijuma. K1 - Udaljenost vodotokova; K2 - Udaljenost zaštićenih područja, K3 - Gustina naseljenosti; K4 - Udaljenost naselja; K5 - Tip rekultivacije; K6 - Zapremina površinskog kopa; K7 - Degradirana površina; K8 - Nivo podzemnih voda (u smislu udaljenosti objekta od podzemnih voda). Svakom od 8 kriterijuma dodeljena je različita ocena (rang) na skali od 1(najpovoljnije atributivne vrednosti) do 4 (najmanje povoljne atributivne vrednosti) u skladu sa zakonskim ograničenjima, iskustvom eksperata uključenih u vrednovanje i internacionalnom literaturom.

3. Rezultati i diskusija

Metoda matematičkog proračuna Analitičkog Hijerarhijskog Procesa prikazan je u sledećim koracima prikazanim u Tabelama 4-13. Tabela 6. Matrica međusobnog poređenja kriterijuma u odnosu na cilj

CILJ K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7 K8 K1

K1 1,00 2,00 1,00 0,50 0,50 2,00 2,00 1,00 0,11

K2 0,50 1,00 0,50 0,33 0,33 0,50 0,33 1,00 0,06

K3 1,00 2,00 1,00 1,00 0,33 3,00 5,00 3,00 0,15

K4 2,00 3,00 1,00 1,00 0,20 5,00 5,00 3,00 0,18

K5 2,00 3,00 3,00 5,00 1,00 5,00 5,00 2,00 0,29

K6 0,50 2,00 0,33 0,20 0,20 1,00 1,00 0,33 0,05

K7 0,50 3,00 0,20 0,20 0,20 1,00 1,00 0,33 0,06

K8 1,00 1,00 0,33 0,33 0,50 3,00 3,00 1,00 0,10 CR 0,0856

Tabela 7. Matrica poređenja objekata u odnosu na kriterijum udaljenost vodotokova Udaljenost Objekat 1 Objekat 2 Objekat 3 Objekat 4 Objekat 5 W vodotokova Objekat 1 1,00 1,00 3,00 2,00 5,00 0,32 Objekat 2 1,00 1,00 3,00 2,00 5,00 0,32 Objekat 3 0,33 0,33 1,00 0,50 2,00 0,11 Objekat 4 0,50 0,50 2,00 1,00 0,50 0,14 Objekat 5 0,20 0,20 0,50 2,00 1,00 0,11

CR 0,0996 Tabela 8. Matrica poređenja objekata u odnosu na kriterijum udaljenost zaštićenih područja Udaljenost zaštićenih Objekat 1 Objekat 2 Objekat 3 Objekat 4 Objekat 5 W područja Objekat 1 1,00 0,33 0,33 0,50 1,00 0,10 Objekat 2 3,00 1,00 1,00 2,00 3,00 0,31 Objekat 3 3,00 1,00 1,00 3,00 3,00 0,33 Objekat 4 2,00 0,50 0,33 1,00 0,50 0,13 Objekat 5 1,00 0,33 0,33 2,00 1,00 0,13 CR 0,0405 Tabela 9. Matrica poređenja objekata u odnosu na kriterijum gustina naseljenosti Gustina naseljenosti Objekat 1 Objekat 2 Objekat 3 Objekat 4 Objekat 5 W Objekat 1 1,00 0,14 0,14 0,50 0,20 0,05 Objekat 2 7,00 1,00 1,00 3,00 2,00 0,33 Objekat 3 7,00 1,00 1,00 3,00 2,00 0,33 Objekat 4 2,00 0,33 0,33 1,00 0,50 0,10 Objekat 5 5,00 0,50 0,50 2,00 1,00 0,19 CR 0,0046 Tabela 10. Matrica poređenja objekata u odnosu na kriterijum udaljenost naselja Udaljenost naselja Objekat 1 Objekat 2 Objekat 3 Objekat 4 Objekat 5 W Objekat 1 1,00 2,00 3,00 5,00 1,00 0,32 Objekat 2 0,50 1,00 2,00 3,00 0,50 0,18 Objekat 3 0,33 0,50 1,00 0,50 0,33 0,09 Objekat 4 0,20 0,33 2,00 1,00 0,20 0,09 Objekat 5 1,00 2,00 3,00 5,00 1,00 0,32 CR 0,0418 Tabela 11. Matrica poređenja objekata u odnosu na kriterijum tip rekultivacije Tip rekultivacije Objekat 1 Objekat 2 Objekat 3 Objekat 4 Objekat 5 W Objekat 1 1 3 1 5 2 0,33 Objekat 2 0,33 1,00 0,33 2,00 0,50 0,11 Objekat 3 1,00 3,00 1,00 5,00 2,00 0,33 Objekat 4 0,20 0,50 0,20 1,00 0,33 0,06 Objekat 5 0,50 2,00 0,50 3,00 1,00 0,18 CR 0,0034 Tabela 12. Matrica poređenja objekata u odnosu na kriterijum zapremina objekta Zapremina objekta Objekat 1 Objekat 2 Objekat 3 Objekat 4 Objekat 5 W Objekat 1 1,00 0,50 0,33 0,50 0,20 0,07 Objekat 2 2,00 1,00 0,50 1,00 0,33 0,14 Objekat 3 3,00 2,00 1,00 2,00 0,50 0,24 Objekat 4 2,00 1,00 0,50 1,00 0,33 0,14 Objekat 5 5,00 3,00 2,00 3,00 1,00 0,41 CR 0,0039

Tabela 13. Matrica poređenja objekata u odnosu na kriterijum degradirana površina Degradirana Objekat 1 Objekat 2 Objekat 3 Objekat 4 Objekat 5 W površina Objekat 1 1,00 0,33 0,50 2,00 1,00 0,14 Objekat 2 3,00 1,00 2,00 5,00 3,00 0,41 Objekat 3 2,00 0,50 1,00 3,00 2,00 0,24 Objekat 4 0,50 0,20 0,33 1,00 0,50 0,07 Objekat 5 1,00 0,33 0,50 2,00 1,00 0,14 CR 0,0039 Tabela 14. Matrica poređenja objekata u odnosu na kriterijum nivo podzemnih voda

Nivo podzemnih Objekt 1 Objekt 2 Objekt 3 Objekt 4 Objekt 5 W voda Objekat 1 1,00 5,00 2,00 1,00 2,00 0,31 Objekat 2 0,20 1,00 0,33 0,20 0,33 0,06 Objekat 3 0,50 3,00 1,00 0,50 1,00 0,16 Objekat 4 1,00 5,00 2,00 1,00 2,00 0,31 Objekat 5 0,50 3,00 1,00 0,50 1,00 0,16 CR 0,0012 Tabela 15. Rang Objekat 1 0,244 1 Objekat 2 0,203 4 Objekat 3 0,235 2 Objekat 4 0,114 5

Objekat 5 0,205 3

Metodom analitičkog hijerarhijskog procesa (AHP) dobijeni rezultati pokazuju da je Objekat 1 najprioritetniji u hijerarhiji za rekultivaciju, zatim Objekat 3, zatim Objekat 5, Objekat 2 i na kraju Objekat 4 kao poslednji na listi prioriteta za rekultivaciju.

4. Zaključak

Primena metoda višekriterijumske analize (VKA) je neophodna kod ocenjivanja uticaja na životnu sredinu kako bi se respektovali ekološki, tehnički, ekonomski i socijalni parametri. Višekriterijumsko odlučivanje uspešno se koristi u prilikama kada postoji veliki broj međusobno suprotstavljenih kriterijuma koje treba uzeti u obzir prilikom donošenja odluke. S obzirom da savremeni poslovni procesi podrazumevaju donošenje odluka uzimajući u obzir veliki broj raznovrsnih kriterijuma, metode višekriterijumskog odlučivanja pokazale su se kao odličan alat za odlučivanje. Odlučivanje i upravljanje projektima u kompleksnim rudarskim uslovima predstavljaju zahtevan inženjerski zadatak iz razloga što ne postoje opšte naučne saglasnosti oko ocene pogodnosti modela za podršku u odlučivanju. S druge strane, da ta saglasnost i postoji, verovatno je da različite metode ne bi dale ista rešenja, što potvrđuje i ova analiza. U radu je prezentovan teorijski i praktični model višekriterijumskog odlučivanja na primeru određivanja prioriteta rekultivacije napuštenih kopova, korišćenjem metode Analitičkog Hijerarhijskog Procesa (AHP). Analizom dobijenih rezultata dolazimo do zaključka da se metodama Analitičkog hijerarhijskog procesa (AHP). U AHP metodi koristi se Satijeva skala, koja nam daje prostora za subjektivnost. To znači da bi svaki učesnik u ocenjivanju mogao da različito oceni stepen dominacije. Metode VKA ne mogu da zamene proces donošenja odluke, već da pruže podršku pri organizovanju odlučivanja i definisanju modela problema, čime doprinose boljem razumevanju višekriterijumskog problema odlučivanja. Metode višekriterijumskog odlučivanja predstavljaju samo pomoćno sredstvo za donošenje odluke, ipak, krajnju odluku donosi čovek.

Literatura

[1] Saaty T.: The Analytical Hierarchy Process; Mc-Graw-Hill: New York, NY, USA, 1980 [2] Saaty T.: Axiomatic foundation of the analytic hierarchy process. Manag. Sci. 1986, 32, 841–855 [3] Alphonce C. B.: Application of the Analytic Hierarchy Process in Agriculture in Developing Countries. Agric. Syst. 1997, 53, 97–112 [4] Harker P. T., Vargas, L. G.: The theory of ratio scale estimation: Saaty’s Analytic hierarchy process. Manag. Sci. 1987, 33, 1383–1403 [5] Agarski B.: Razvoj sistema za inteligentnu višekriterijumsku procenu opterećenja životne sredine kod ocenjivanja ciklusa proizvoda i procesa. doktoska disetacija, Univerzitet u Novom Sadu, Fakultet tehničkih nauka, Novi Sad, Serbia, 2014 [6] Stanković R., Vulović N., Lilić N.: Obradović I., Tošović R. and Pešić-Georgiadis, M.: A WebGIS Decision Support System for Management of Abandoned Mines. Energies 2016, 9, 567; doi: 10.3390/en9070567 [7] Milentijević G., Nedeljković B., Lekić M., Nikić Z., Ristović I., Djokić J.: Application of a Method for Intelligent Multi-Criteria Analysis of the Environmental Impact of Tailing Ponds in Northern Kosovo and Metohija, Energies 2016, 9, 935; doi:10.3390/en9110935 [8] Zelenović-Vasiljević T.: Doktorks disertacija, Primena GIS-a, Analitičkog hijerarhijskog procesa i fazi logike pri izboru lokacija regionalnih deponija i transfer stanica, Fakultet tehničkih nauka, Univerzitet u Novom Sadu, Novi Sad [9] Jankovic I., Djenadic S., Ignjatovic D., Jovancic P., Subaranovic T. and Ristovic I.: Multi- Criteria Approach for Selecting Optimal Dozer Type in Open-Cast Coal Mining, Energies 2019, 12, 2245; doi:10.3390/en12122245

XIV MEĐUNARODNA KONFERENCIJA 14th INTERNATIONAL CONFERENCE OMC 2020 OMC 2020 Zlatibor, 14-17. oktobar 2020. Zlatibor, 14-17 October 2020

ANALIZA SEIZMIČKIH UTICAJA PRI PRIMENI CARDOX SISTEMA NA MERMERU

ANALYSIS OF SEISMIC IMPACTS IN THE APPLICATION OF THE CARDOX SYSTEM ON MARBLE

Lutovac S.1, Gluščević B.2, Gligorić M.3, Majstorović-Necković J.4

Apstrakt

Miniranje uz pomoć hemijskih eksploziva, vezano je sa nizom preventivnih mera koje moraju da se sprovode da ne bi došlo do neželjenih efekata pri eksploziji. Iz tog razloga, za razaranje stenskog materijala, može se primeniti postupak u kome potencijalna energija nosioca energije prelazi u koristan rad bez pojave plamena. U zavisnosti od sredstva koje je nosilac energije, postupci razaranja stena dobijaju ime. U ovom radu opisano je sredstvo za razaranje stenskog materijala u kome se koristi ugljen-dioksid i to je Cardox sistem. Iako se ovde ne radi o klasičnom miniranju, često se u praksi koristi pojam miniranje kardoksom. U cilju provere primene Cardox sistema izvršeno je probno miniranje na ležištu Manastirište kod Aranđelovca, u Šumadijskom okrugu u Centralnoj Srbiji. Osnovnu stensku masu ležišta čine karbonatne stene tj. kalcitski mermeri različitih varijeteta. U nepostednoj blizini ležišta, u selu Brezovac, nalazi se Crkva Svetog Arhangela Mihaila, koja predstavlja nepokretno kulturno dobro kao spomenik kulture. Merenje seizmičkih efekata, brzine oscilovanja stenske mase i frekvence, vršilo se sa seizmografom tipa Vibraloc, švedske firme ABEM. Pri tome je konstatovano da se brzine oscilovanja, nastale kao posledica izvođenja probnog miniranja Cardox postupkom, nalaze u granicama dozvoljenih vrednosti.

Ključne reči: sredstva za zamenu eksploziva, Kardoks sistem, seizmičko dejstvo

Abstract

Blasting operation with help of chemical explosives, is associated with a series of preventive measures that must be implemented to avoid the negative blasting operation effects. For that reason, a procedure where potential energy of the energy carrier is transferred to useful work without the occurrence of flames, can be applied for rock material destruction. Depending on the means that are the energy carrier, the procedures of the rock destruction get a name. In this paper, we have described the mean for the rock material destruction that uses the carbon dioxide, called Cardox system. Although this is not a classic blasting operation, the term cardox blasting is often used in practice. In order to check the Cardox system application, an

1 Lutovac Suzana, Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet, Beograd 2 Gluščević Branko, Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet, Beograd 3 Gligorić Miloš , Univerzitet u Beogradu Rudarsko-geološki fakultet, Beograd 4 Majstorović-Necković Jelena, Univerzitet u Beogradu Rudarsko-geološki fakultet,Beograd 25 experimental blasting operation is performed at the Manastiriste deposit, near Arandjelovac, Sumadija district, Central Serbia. The carbonate rocks i.e calcite marbles of the different varieties constitute the main rock mass of the deposit. Near the deposit, in the village of Brezovac, the Church of St. Arhangel Mihailo is located which represents an immovable cultural property as a cultural monument. Measuring the seismic effects, the rock mass oscillation velocity and frequency is performed by seismograph called Vibraloc, Swedish company ABEM. It was stated that the oscillation velocities, resulting from the experimental blasting operation by the Cardox procedure, are within the limits of allowed values.

Key words: means for substituting explosives, Cardox system, seismic effect

1. Uvod

Cardox se ubraja u sredstva za zamenu eksploziva. To je bezopasan sistem, koji se primenjuje za dezintegraciju stena i uglja. Pod pojmom bezopasan podrazumeva se da ne spada u grupu eksplozivnih sredstava, ne stvara buku i prašinu, ne odbacuje komade stena u širi prostor, ne izaziva jake potrese itd. Cardox sistem je zasnovan na principu razaranja stenskog masiva dejstvom komprimiranog fluida. Osnovni princip ovog načina razaranja sastoji se u promeni fizičkog stanja materije, u ovom slučaju ugljen-dioksida. Pri tome dolazi do velikog povećanja zapremine tečnog ugljen-dioksida pri prelasku u gasovito stanje i stvaranja visokog pritiska koji vrši razaranje masiva [1-3]. Cardox sistem ima široku primenu u građevinarstvu, miniranjima pod vodom (ne uništava floru i faunu) i rudnicima uglja sa metanskim režimom i eksplozivnom ugljenom prašinom. Naročito je značajna primena Cardox sistema u urbanim sredinama i tunelogradnji, kada se razaranja stenskog masiva izvode u blizini građevinskih objekata.

2. Cardox sistem

Primena Cardox sistema razaranja je veoma jednostavna. U minske bušotine odgovarajućeg prečnika postavljaju se Cardox čaure koje se iniciraju klasičnom mašinom za paljenje mina. Kao radnu komponentu Cardox sistem koristi tečni ugljen-dioksid, koji se puni pod pritiskom, u cevi od čelika visokog stepena čistoće. Cevi se mogu koristiti duži niz godina. Izgled Cardox cevi dat je na Slici 1.

Slika 1. a) Izgled Cardox čaure b) Poprečni presek Cardox čaure [4]

Proces reakcije u Cardox čauri se svodi na povećanje zapremine tečnog ugljen-dioksida, kada on pređe u gasovito stanje. To se postiže zagrevanjem termoelementa, koji se sastoji od 10% naftalina i 90% kalijum-hlorata, do temperature od 1170°C. Ova neeksplozivna hemijska smeša spakovana je u papirni omotač i predstavlja izvor toplote, koji se se aktivira pomoću niskonaponske jednosmerne struje. Zagrevanjem tečnog ugljen-dioksida do kritične temperature, on menja agregatno stanje pri čemu povećava zapreminu do 700 puta i dostiže

26 pritisak u čauri od 250 MPa. Usled dejstva pritiska, dolazi do probijanja čeličnog diska u glavi za ispuštanje. U kontaktu gasa pod pritiskom i okolnog masiva vrši se mehanički rad i razaranje stena. Pritisak koji se ostvaruje na dnu bušotine potiskuje i lomi stene po prirodnim diskontinuitetima. Prelaskom u atmosferu ne izaziva vazdušne udare, jer se radi o malim količinama gasa sa znatno umanjenim pritiskom. Intenzitet dejstva Cardox čaure reguliše se debljinom čeličnog diska i oblikom glave za ispuštanje gasa. Debljinom čeličnog diska može biti od 2,4 mm do 5,2 mm, čime se potisni pritisak dozira u granicama od 126 MPa do 276 MPa. Glava za ispuštanje gasa može biti dvosmerna, četvorosmerna, sa duplim otvorima itd. U primeni je više tipova Cardox čaura, koje se koriste u zavisnosti od radnih uslova, tj. od čvrstoće masiva ili materijala i željene radne sposobnosti čaure. U kombinaciji određene Cardox čaure i debljine sigurnosnog diska, moguće je odabrati najpovoljniji tip čaure za postizanje predviđenog efekta delovanja [1-3].

3. Inženjersko-geološke karakteristike radne sredine

Ležište mermera Manastirište nalazi se na južnim i jugoistočnim padinama planine Venčac, na istočnoj periferiji atara sela Brezovac. Od Aranđelovca je udaljeno 8 km [5]. Osnovnu stensku masu ležišta čine karbonatne stene: kalcitski mermeri različitih varijeteta. Mermeri i okolne stene u ležištu Manastirište - dolomiti, kvarc-sericitski škriljci, filiti i dr, su čvrste kompaktne stene zrnaste strukture, masivne teksture. U njima ne postoje uslovi stvaranja geoloških procesa koji dovode do nestabilnosti stena. Osnovna stenska masa je u suštini kompaktna. Sistemi pukotina i klivaža su povoljni i orijentisani tako da se pri miniranju stenske mase očekuje povoljna granulacija. Poroznost u ležištu genetski se može raščlaniti na primarnu i sekundarnu (apsolutnu). Primarna poroznost je identična primarnoj ispucalosti stenske mase (pukotine, rasedi, kaverne i dr), koja iznosi 0,8%. Apsolutnu poroznost čine mikroprsline i mikropukotine i iznosi 0,7%. Ukupna poroznost karbonatne mase u ležištu Manastirište iznosi 1,5%. Fizičko mehaničkie osobine radne sredine imaju sledeće vrednosti: Zapreminska masa, 훾[푘푔/푚3] 2719 Ugao unutrašnjeg trenja, 휑[°] 34°12ʼ Kohezija, 퐶[푑푎푁/푚3] 71,42 3 Jednoosna čvrstoća na pritisak, 휎푝[푑푎푁/푚 ] 651,73 3 Čvrstoća na zatezanje, 휎푠[푑푎푁/푚 ] 83,47 푚 Brzina longitudinalnih talasa, 푣푝[ ⁄푠] 4452 푚 Brzina transverzalnih talasa, 푣푠[ ⁄푠] 2107 Dinamički modul elastičnosti, 퐸 [퐺푁 ] 32,15 푑푖푛 ⁄푚2 Dinamički Poisson-ov koeficijent, 휇푑푖푛 0,357

4. Kriterijumi za ocenu seizmičkog dejstva

U većem broju zemalja doneti su propisi kojima se reguliše nivo potresa prouzrokovanih miniranjima, kojima se mogu opteretiti objekti, u zavisnosti od njhovog značaja, stanja i dinamičke otpornosti. Ovakvi propisi još nisu doneti za našu zemlju, tako da se pri rešavanju ovog problema služimo najčešće ruskim i nemačkim propisima. Kriterijum IFZ Akademije nauka Rusije Dozvoljeni intenzitet potresa za objekte različite otpornosti, vezan je za brzinu oscilovanja stenske mase i stepen seizmičkog intenziteta. Skala seizmičkog intenziteta data je u vidu dvanaest seizmičkih stepeni.

Skala seizmičkog intenziteta IFZ Akademije nauka Rusije, koja se koristi za ocenu potresa izazvanih miniranjem prikazana je u Tabeli 1. Tabela 1. Seizmička skala IFZ Akademije nauka Rusije za ocenu potresa izazvanih miniranjem Brzina Stepen oscilovanja, seizmičkog Opis dejstva 풗 [풎풎/풔] inteziteta, 푰 do 2,0 I Dejstvo se oseća samo instrumentalno 2,0 – 4,0 II Dejstvo se samo u nekim slučajevima oseća kada je potpuna tišina 4,0 – 8,0 III Dejstvo oseća veoma mali broj ljudi ili samo oni koji ga očekuju 8,0 – 15,0 IV Dejstvo osećaju mnogi ljudi, čuje se zveket prozorskog stakla 15,0 – 30,0 V Osipanje maltera, oštećenja na zgradama u slabom stanju Pojava finih prslina u malteru, oštećenje na zgradama koje već imaju 30,0 – 60,0 VI razvijene deformacije Oštećenje na zgradama u dobrom stanju, pukotine u malteru, delovi 60,0 – 120,0 VII maltera opadaju fine prsline u zidovima, pukotine na zidanim pećima, rušenje dimnjaka Znatne deformacije na građevinama, pukotine u nosećoj konstrukciji i 120,0 – 240,0 VIII zidovima, veće pukotine u pregradnim zidovima, padanje fabričkih dimnjaka, padanje plafona Rušenje građevina, veće pukotine u zidovima, raslojavanje zidova, 240,0 – 480,0 IX obrušavanje nekih delova zidova veća od 480,0 X - XII Veća razaranja, stropoštavanje čitavih konstrukcija itd Oštećenja na objektima, kao što se vidi iz Tabele 1, nastaju ako brzina oscilovanja usled miniranja premaši IV-ti stepen sezmičke skale. Za procenu seizmičkog dejstva miniranja neophodno je uzeti u obzir i stanje i značaj objekata. Kriterijum po DIN-u 4150 Nemačka Ovim standardom obuhvaćeni su podaci o određivanju i ocenjivanju vibracija na građevinske objekte. Standard navodi orijentacione vrednosti, čijim pridržavanjem se ne očekuju oštećenja građevinskih objekata. Ocena ukupnih vibracija na građevinske objekte ostvaruje se iz brojnih merenja brzine oscilacija na temeljima i tavanici objekata. Pri tome se uzima najveća vrednost (maksimalna vrednost) za tri pojedinačne komponente brzine oscilovanja. Orijentacione vrednosti za brzinu oscilovanja 푣 i frekvenciju oscilovanja 푓, date su u Tabeli 2 i na Slici 2. Tabela 2. Orijentacione vrednosti za brzinu oscilovanja v i frekvenciju f oscilovanja po DIN-u Orijentacione vrednosti za brzinu vibracija, 풗 [풎풎/풔] Tavanice najvišeg T e m e lj sprata Br. V r s t a o b j e k t a F r e k v e n c i j a , 푓 s v e 10 – 50 f r e k v e n c i j e  10 퐻푧 50 - 100 퐻푧 퐻푧 1 Objekti koji se koriste za zanastvo, indu- 20,0 20,0 – 40,0 40,0 – 50,0 40,0 strijski objekti i slični strukturni objekti. 2 Stambene zgrade i po konstrukciji ili na- 5,0 5,0 – 15,0 15,0 – 20,0 15,0 meni slični objekti. 3 Objekti koji zbog svoje posebne ose- tljivosti na vibracije ne spadaju u one iz grupe 1 i 2 i koji su posebno bitni za 3,0 3,0 – 8,0 8,0 – 10,0 8,0 očuvanje (npr. nalaze se pod zaštitom kao kulturno-istorijski spomenici)

Slika 2. Grafički prikaz DIN 4150 standarda (1, 2 i 3 - vrste objekata)

5. Podaci o izvedenom miniranju

Na probnom miniranju sa Cardox postupkom, minske bušotine su bile kose, pod uglom od 80°. Rastojanje između bušotina iznosilo je 0,30 do 0,74 m. Dubina bušotina bila je 1,3 m, sa prečnikom od 57 mm. Za ovo miniranje pripremljeno je ukupno 5 bušotina. Za razaranje stenske mase korišćen je Cardox postupak, sa prečnikom cevi od 57 mm, dužine 1,2 m, proizvod firme Cardox iz Mančestera, Engleska. Iniciranje aktivnog elementa u kardoks cevi izvršeno je uz pomoć električne struje. Sva Kardoks punjenja aktivirana su trenutno [5].

6. Instrumentalna opažanja

Tabela 3. Prikaz rezultata merenja

Orijentacione vrednosti za brzinu vibracija, 풗 [풎풎/풔] Tavanice najvišeg T e m e lj sprata Br. V r s t a o b j e k t a F r e k v e n c i j a , 푓 s v e 10 – 50 f r e k v e n c i j e  10 퐻푧 50 - 100 퐻푧 퐻푧 1 Objekti koji se koriste za zanastvo, indu- 20,0 20,0 – 40,0 40,0 – 50,0 40,0 strijski objekti i slični strukturni objekti. 2 Stambene zgrade i po konstrukciji ili na- 5,0 5,0 – 15,0 15,0 – 20,0 15,0 meni slični objekti. 3 Objekti koji zbog svoje posebne ose- tljivosti na vibracije ne spadaju u one iz grupe 1 i 2 i koji su posebno bitni za 3,0 3,0 – 8,0 8,0 – 10,0 8,0 očuvanje (npr. nalaze se pod zaštitom kao kulturno-istorijski spomenici)

Registrovanje seizmičkih talasa vršeno je sa 5 instrumenata, tako da su dobijeni odgovarajući podaci za 5 mernih mesta. U Tabeli 3 dat je prikaz rastojanja bušotina od mernih mesta 푟, brzina oscilovanja po komponentama 푣푡, 푣푣, 푣푙, rezultujućih maksimalnih brzina oscilovanja 푣푚푎푥, stvarnih maksimalnih brzina oscilovanja 푣푠푡, kao i frekvenci po komponentama 푓 [5]. Na osnovu dobijenih rezultata merenja moguće je izvršiti analizu intenziteta potresa nastalih primenom Cardox sistema.

7. Pregled i ocena rezultata merenja

Ocena intenziteta potresa nastalih izvođenjem probnih miniranja Cardox postupkom i njihov uticaj na građevinske objekte, vršiće se na osnovu sledećih kriterijuma:

a) Kriterijum po skali IFZ Akademije nauka Rusije b) Kriterijum po DIN-u 4150 Nemačka U cilju preglednog prikaza ocene intenziteta potresa koristiće se sledeće oznake: • Kriterijum IFZ Akademije nauka Rusije (u skladu sa Tabelom 1) A - zadovoljava, u granicama dozvoljenih vrednosti brzina oscilovanja B - ne zadovoljava, iznad granice dozvoljenih vrednosti brzina oscilovanja. • Kriterijum po DIN-u 4150 Nemačka (u skladu sa Tabelom 2) C - zadovoljava, u granicama dozvoljenih vrednosti brzina oscilovanja D - ne zadovoljava, iznad granice dozvoljenih vrednosti brzina oscilovanja. Prikaz rezultata merenja sa ocenom rezultata za miniranje kardoks postupkom, na lokaciji Manastirište, dat je u Tabeli 4. Tabela 4. Prikaz rezultata merenja sa ocenom rezultata Rastojanje Max brzina oscilovanja Rezultujuća Frekvence po Merno Ocena rezultata bušotine po komponentama, max brzina komponentama, mesto 풎풎 merenja od MM, [ ⁄풔] oscilovanja, 풇[푯풛] MM 풎풎 풓 [풎] 푣푣 푣푡 푣푙 풗풓[ ⁄풔] 푓푣 푓푡 푓푙 IFZA DIN MM-1 9,00 3.210 1.640 0,884 3.711 82,8 59,6 42,6 A C MM-2 9,35 2.130 2.190 1,350 3.340 93,3 78,6 107,0 A C MM-3 9,35 2.930 3.660 2,180 5.170 89,1 79,2 75,1 A C MM-4 14,00 0.551 1.520 1,200 2.013 86,7 67,9 48,8 A C MM-5 19,00 0.738 1.080 0,462 1.387 122,0 111,0 111,0 A C Na osnovu dobijenih rezultata maksimalnih brzina oscilovanja stenske mase i odgovarajućih frekvenci, zaključujemo da se one nalaze u granicama dozvoljenih vrednosti.

8. Zaključak

U ovom radu opisan je Cardox sistem koji se primenjuje za dezintegraciju stena. Cardox sistem predstavlja sredstvo za zamenu eksploziva kojim se vrši besplameno miniranje. U cilju provere primene ovog sistema izvršeno je probno miniranje sa pet bušotina na mermeru ležišta Manastirište. Za merenje vrednosti brzine oscilovanja stenske mase definisano je pet mernih mesta MM1-5 na kojima je registrovano pet odgovarajućih rezultata. Registrovane brzine oscilovanja stenske mase i odgovarajuće frekvence u okolini mesta izvođenja probnog miniranja su u granicama dozvoljenih vrednosti prema Kriterijumu IFZ Akademije nauke Rusije i Kriterijumu SR Nemačke. Na osnovu dobijenih rezultata merenja može se zaključiti da eksploatacija ležišta Manastirište neće ugroziti Crkvu Svetog Arhangela Mihaila i okolne građevinske objekte ukoliko se za eksploataciju primeni Cardox postupak.

Literatura

[1] Vidanovic N., Ognjanovic S., Ilincic N., Ilic N., Tokalic R.: Application of unconventional methods of underground premises construction in coal mines, Tech. Technol. Educ. Manag. 2011, 6, 861-865 [2] Pantovic R., Milic V., Stojadinovic S.: Consideration of possibilities for application of CARDOX method in purpose of improvement of coal fragmentation. Proceedings of IOC 2002: 34 th International October Conference on Mining and Metallurgy, Bor Lake, Yugoslavia, 30 September - 3 October 2002; pp. 131-135 [3] Trajković S.; Tehnika bušenja i miniranja, Univerzitet u Beogradu, Rudarsko – geološki fakultet, Beograd 2011, str. 84-86 [4] Ke B., Zhou K., Xu, C.; Ren G., Jiang T.: Thermodynamic properties and explosion energy analysis of carbon dioxide blasting systems. Min. Technol. 2019, 128, 39-50

[5] Gagić D., Trajković S., Lutovac S., Gaćina R., Bajić S.: Studija seizmičkih uticaja na okolinu pri primeni Cardox sistema i ocena tehničko-ekonomskih efekata u ležištu Manastirište - kod Topole, Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet, Beograd 2011, str. 1-18

XIV MEĐUNARODNA KONFERENCIJA 14th INTERNATIONAL CONFERENCE OMC 2020 OMC 2020 Zlatibor, 14-17. oktobar 2020. Zlatibor, 14-17 October 2020

PRIMENA REZULTATA ULTRAZVUČNIH ISPITIVANJA ZA OCENU KVALITETA I KATEGORIZACIJU STENSKIH MASA

USING THE RESULTS OF ULTRASOUND TESTS FOR QUALITY ASSESSMENT AND CATEGORIZATION OF ROCK MASSES

Majstorović-Necković J.1, Dimitrijević B.2, Lutovac S.3

Apstrakt

Primena ultrazvuka predstavlja deo programa ispitivanja stenske mase, a rezultati ispitivanja koriste se za uspostavljnje veze sa drugim geomehaničkim parametrima. U Laboratoriji za mehaniku stena, Rudarskog odeseka, Rudarsko-geološkog fakulteta u Beogradu od osamdesetih godina prošlog veka vrše se ultrazvučna ispitivanja stena. Ova ispitivanja su omogućila ocenu kvaliteta mermera na površinskom kopu Venčac, kod Aranđelovca, kao i kategorizaciju neogenih sedimenata, koji čine krovinu ugljenog sloja na površinskom kopu Gračanica, kod Gackog. Posebna prednost ove metode je u tome što ne dolazi do razaranja ispitivanog probnog tela, tako da se isto probno telo može koristiti i za ispitivanje drugih parametara.

Ključne reči: ultrazvuk, longitudinalni talasi, otpor rezanju, geomehanički parametri

Abstract

The application of ultrasound is part of the rock mass testing program, and the test results are used to correlate with other geomechanical parameters. Ultrasound examinations of rocks have been performed in the Laboratory for Rock Mechanics, Mining Department of Faculty of Mining and Geology in Belgrade since the 1980s. These tests enabled the assessment of the quality of marble at the opencast mine Vencac, near Arandjelovac, and the categorization of Neogene sediments which form the roof of the coal seam at the opencast mine Gracanica, near Gacko. A special advantage of this method is that it does not destroy the test sample, so that testing another parameter on it might be possible.

Key words: ultrasound, longitudinal waves, cutting resistance, geomechanical parameters

1. Uvod

Nagli razvoj elektronike, impulsne tehnike i usavršavanje tehnike merenja malih vremenskih jedinica sredinom sedamdesetih godina prošlog veka, doveo je do razvoja akustičnih metoda

1 Majstorović-Necković Jelena, Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet, Beograd 2 Dimitrijević Bojan, Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet, Beograd 3 Lutovac Suzana, Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet, Beograd 32 ispitivanja stena. U tom periodu koristile su se ultrazvučne i rezonantne metode. Brojna merenja, pokazala su da su rezultati približni, ali su prednosti ultrazvučne metode višestruke. Rezonantna metoda može da se primeni samo u laboratorijskim uslovima i zahteva visok kvalitet primene probnog uzorka, dok ultrazvučna metoda može da se primeni i „in situ“ 1. Ispitivanja u Laboratoriji za mehaniku stena Rudarsko-geološkog fakulteta u Beogradu vršena su instrumentom Sonic viewer, model 5210, tačnosti čitanja 0.10 µs. Ovaj istrument ima mogućnost merenja brzina i longitudinalnih i transverzalnih elastičnih talasa. Poznavanje ovih parametara omogućava izračunavanje dinamičkog modula elastičnosti 퐸푑푦푛 i dinamičkog

Poisson-ovog koeficijenta 푑푦푛. Prilikom određivanja dinamičkih parametara elastičnosti mora se voditi računa o strukturno teksturnim svojstvima ispitivane stene, o orijentaciji probnog tela u odnosu na njegov primarni položaj u prirodi, o vlažnosti, poroznosti, temperaturi, a naročito o kvalitetu obrade. Ispitivanje ultrazvukom posebno je značajno zbog činjenice da se ispitivanje vrši bez razaranja, čime je omogućeno da se na ispitivanom probnom telu odrede i neka druga svojstva. Ova ispitivanja omogućavaju utvrđivanje korelacije dinamičkih svojstava sa drugim geomehaničkim parametrima. Osim toga, ova ispitivanja mogu da se koriste i za kvantitavnu ocenu raspadnutosti stenske mase, određivanjem indeksa raspadanja 퐾, koji se bazira na smanjenju brzine longitudinalnih elastičnih talasa u raspadnutoj steni 2. Za određivanje razorivosti stenske mase ekspozivom, koji je značajan parametar za procenu težine ekspoatacije stenske mase, takođe se može koristiti brzina prostiranja longitudinalnih elastičnih talasa 3. U ovom radu su prikazani rezultati ispitivanja za ocenu kvaliteta mermera površinskog kopa Venčac i za kategorizaciju neogenih sedimenata koji čine povlatu glavnog ugljenog sloja na površinskom kopu Gračanica.

2. Rezultati ispitivanja

U procesu eksploatacije belog mermera površinskog kopa Venčac kod Aranđelovca primećeno je da sa dubinom eksploatacije kvalitet blokova opada. Dostigavši dubinu od oko 100 m, količina blokova prve klase značajno se smanjila. Uzimajući u obzir fizičko-mehanička svojstva belog mermera, način i dubinu eksploatacije i eksploatacijom izmenjeno naponsko stanje na etažama kopa i u izdvojenim blokovima, došlo je do pojave rasterećenja, mikro pukotina i opadanja kvaliteta bloka mermera. Takvo obrazloženje potvrđeno je opsežnim ispitivanjima kvaliteta belog mermera, pored ostalog i ultrazvukom. Za tu svrhu iskorišćena su raspoloživa jezgra iz pet istražnih bušotina (ukupno 582 probna tela). Ispitivanja su vršena na ℎ probnim telima dimenzija ≅ 1.0. Na Slici 1 dat je grafički prikaz utvrđenih vrednosti u 푑 푚 koordinatnom sistemu: brzina longitudinalnih elastičnih talasa 푣 [ ] - dubina [푚]. 푝 푠

Slika 1. Grafički prikaz promene vrednosti 푣푝 u funkciji dubine za beli mermer na površinskom kopu Venčac 4

U Tabeli 1 prikazani su rezultati statističke analize utvrđenih brzina longitudinalnih elastičnih talasa na uzorcima izdvojenim iz istražnih bušotina na površinskom kopu meremera Venčac.

Tabela 1. Rezultai statističke analize brzine longitudinalnih elastičnih talasa - vp Statistički parametri Oznaka bušotine i dubina 푚 BV-1 BV-2 BV-3 BS-10 BS-11 za 푣 [ ] 푝 푠 [146푚ʼ] [113푚ʼ] [144푚ʼ] [145푚ʼ] [148푚ʼ] Broj ispitanih probnih tela 115 120 133 96 118 Srednja vrednost 5580 5691 5541 4868 5455 Standardna devijacija 492,30 367,51 359,34 556,12 385,17 Koeficijent varijacije 8,82% 6,46% 6,48% 11,42% 7,06% Minimum 3888 3875 3902 3039 4086 Maksimum 6877 6250 6238 7299 6058 Raspon 2989 2375 2336 4260 1972

Nasuprot očekivanjima da će sa dubinom brzine da rastu, analiza izmerenih vrednosti 푣푝 je dokazala suprotno. Brzine su opadale u proseku za oko 25%, što je posledica veće relaksacije probnih tela izvađenih sa većih dubina. Taj zaključak se podudarao sa činjenicom da kvalitet bloka sa dubinom opada. Blokovi izdvojeni na većim dubinama su se takođe relaksirali, što je dovodilo do otvaranja mikroprslina. Na slici 2. dat je prikaz vrednosti 푣푝, preko stohastičke- normalne raspodele. Na slici se uočava da bušotina BS-10 prolazi kroz deo stenske mase, koja u odnosu na preostale četiri bušotine ima najslabija dinamička svojstva. Rezultati ovakvih ispitivanja mogu se iskoristiti za usmeravanje pravca ekspoatacije, kako bi se izbegli delovi stenske mase nepovoljnih svojstava, a samim tim obezbedila ekomomičnija i sigurnija ekspoatacija.

80 BV-3 70 BV-2 BS-11 60

50 BV-1

40 BS-10

No of obs 30

10 0 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 Vp (m/s) Slika 2. Normalna raspodela vrednosti 푣푝 za jezgra ispitanih bušotina

Pri ispitivanju na površinskom kopu uglja Gračanica litostratigrafski član 8N postaje posebno interesantan za istraživanja zbog pojave slojeva povećanih otpora pri rezanju. Stensku masu ovog člana izgrađuju laporoviti krečnjaci sa proslojcima laporca i laporovitih glina, različite čvrstoće. U najvišim delovima javljaju se tanki proslojci tufa sivo zelene boje. Havarije na postojećoj otkopnoj mehanizaciji, koje su smanjivale učinak, nastajale su upravo pri radu u ovoj seriji. Ispitivanja su izvršena u dve faze tokom 2000. i 2002. godine. Na osnovu ispitivanja otpora pri rezanju i brzina longitudinalnih elastičnih talasa izvršena je kategorizacija stenske mase, prikazana u Tabeli 2 5, koja je imala za cilj izdvajanje delova otkrivke na kojima je moguća primena ripovanja, odnosno delove otkrivke na kojima je ripovanje otežano.

Tabela 2. Kategorizacija otkrivke glavnog ugljenog sloja na površinskom kopu uglja Gračanica kod Gackog 5 Kateg Otpor pri rezanju 풎 orija 푵 풗 [ ] Vrsta stene 푲푳 [ ] 풑 stene 풄풎ʼ 풔 kvartar (humus, ilovača) i rastresiti

I 퐾 < 500 materijal 퐿 500 − 1000 odložena međuslojna jalovina 7 8 II 퐾퐿 = 500 − 1000 1000 − 2000 otkrivka N i delovi otkrivke N delovi otkrivke 8N, moguća primena III 퐾 = 1000 − 1500 2000 − 3000 퐿 Correlation:ripovanja r = 0,68808 8 IV 퐾퐿 > 1500 > 3000 delovi otkrivke N, otežano ripovanje

Na Slici 3 dat je grafički prikaz korelacije između brzine longitudinalnih elastičnih talasa i rezne sile za 8N.

3200

3000

2800

2600

2400

Vp (m/s) Vp 2200

2000

1800

1600 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Kl (N/cm') 95% confidence 푚 푁 Slika 3. Grafički prikaz zavisnosti za 푣 [ ] i 퐾 [ ], 푝 푠 퐿 푐푚ʼ stepen korelacije 푟 = 0.688 5

U Tabeli 3 prikazane su granične vrednosti koeficijenta korelacije. Tabela 3. Koeficijet korelacije - klasifikacija [6, 7] Koeficijent korelacije Vrednost vrlo mali 0.00 - 0.19 mali 0.20 - 0.39 srednji 0.40 - 0.59 veliki 0.60 - 0.79 vrlo veliki 0.80 - 1.00

Na osnovu dobijenih rezultata može se zaključiti da je koeficijent korelacije između dva posmatrana parametra više nego zadovoljavajući (푟 = 0.688), s obzirom na relativno mali broj uzoraka.

3. Zaključak

Primena ultrazvuka predstavlja značajan deo procedure u svim vidovima istraživanja stena za potrebe rudarstva i građevinarstva. Prednosti ispitivanja ultrazvukom su brojne. Činjenica da je to način ispitivanja bez razaranja je posebno značajna. U ovom radu su prikazana neka od iskustava Laboratorije za mehaniku Rudarskog odseka, Rudarsko geološkog fakulteta u Beogradu, prilikom ispitivanja različitih stena. Cilj ovog rada da je da ukaže na mogućnost korelacije dinamičkih parametara i drugih geomehaničkih parametara, kao i na mogućnost ocene kvaliteta stenske mase i kategorizacije za potrebe rešenja konkretnih problema u površinskoj eksploataciji.

Literatura

[1] Popović R., Cvetković M.: Određivanje dinamičkih paramrtara elastičnosti kamene soli rezonantnom i ultrazvučnom metodom, Saopštenja sa trećeg jugoslovenskog simpozijuma iz mehanike stijena i podzemnih radova, Tuzla, 1972. [2] Jevremović D.: Kvantitavno izražavanje raspadnutosti stenske mase, Zbornik radova Rudarsko-geološki fakultet, sv. 23-24, Beograd, 1983., strane 247-260 [3] Dimitraki L:, Christaras B., Marions V., Chatzangelou M.: Primena metoda merenja brzine prostiranja ultrazvučnih talasa za određivanje mehaničkih svojstava krečnjaka, Zbornik radova XV simpozijuma iz inženjerske geologije i geotehnike, pp. 340-350, ISBN 978-86- 89337-02-0, Beograd, 2016. [4] Majstorović J., Cvetković M.: Neki rezultati ispitivanja stena kao radne sredine ultrazvukom, ECRBM'04 (Evropska konferencija o prirodnim građevinskim materijalima i uglju: Nove prespektive), Sarajevo, 2004. [5] Majstorović J., Dimitrijević B., Savić D., Nikolić D.: The correlation of the cutting resistance (kl) and selected geomechanical parameters of work environment in the example of an open pit mine Gracanica-Gacko, Varna, Bulgaria, 2013., 255-262, ISSN 1314-8877 [6] Singh T. N. et al.: Efficient Multi-site Statistical Downscaling Model for Climate Change. Thesis (PhD), Motial Nehru National Institute OF Technology Allahabad Prayagraj, 2018 [7] Nangolo C. and Musingwini C.: Empirical correlation of mineral commodity prices with exchange - traded mining stock prices; The Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy, 111, pp. 459-468, 2011.

XIV MEĐUNARODNA KONFERENCIJA 14th INTERNATIONAL CONFERENCE OMC 2020 OMC 2020 Zlatibor, 14-17. oktobar 2020. Zlatibor, 14-17 October 2020

INTEGRISANO UPRAVLJANJE ZAŠTITOM ŽIVOTNE SREDINE PRI EKSPLOATACIJI LEŽIŠTA MINERALNIH SIROVINA

INTEGRATED MANAGEMENT OF ENVIRONMENTAL MINING OF MINERAL DEPOSITS

Maksimović M.1

Apstrakt

Integrisano upravljanje zaštitom životne sredine pri eksploataciji ležišta mineralnih sirovina ima za cilj da ukaže da rudarstvo može da objedini pojedinačne i ukupne ciljeve razvoja bez trajnih negativnih uticaja na životnu sredinu, odnosno donese koristi merljive za sve zainteresovane strane pri čemu rudarski sektor predstavlja realnu osnovu za ostvarenje ekonomskog, ekološkog i socijalnog razvoja i poboljšanje ukupnog blagostanja.

Abstract

Integrated environmental management system in mining life cycle has as a goal to approve that mining can integrate objectives and targets of developing, in other words to give us measurable benefits, where ecological factor shows real base for achievement of economic, environmental and social development and improvement of overall prosperity.

1. Uvod

Integralno upravljanje zaštitom životne sredine poseduje neophodne integrativne potencijale za upravljanje promenama u prostoru, dugoročni vremenski horizont i poziciju katalizatora za usklađivanje najviših interesa svih zainteresovanih strana pri površinskoj eksploataciji ležišta mineralnih sirovina. Koncept održivog društveno-ekonomskog razvoja postaje, u savremenim uslovima kamen temeljac planiranja razvoja, pri čemu ostvaruje uticaj na sve sfere ljudske delatnosti, posebno na one delatnosti koje imaju značajan uticaj na životnu sredinu, kakva je i eksploatacija mineralnih sirovina. Međutim, put ka održivosti, posebno u oblasti rudarstva, je složen i dugotrajan proces, jer zahteva promenu mišljenja i ponašanja svih aktera i zainteresovanih strana, odnosno prihvatanja stava da je ekološki učinak razvoja jednako važan kao i ekonomski. U svim fazama projekta eksploatacije, proces upravljanja zaštitom životne sredine mora da bude izražen, jer se sve vreme odvija u izuzetno složenim procesnim aktivnostima, koje bez aktivne zaštite, mogu ostaviti dugoročne posledice na ceo ekosistem, kako na lokaciji eksploatacije mineralne sirovine tako i na širem području ležišta. Integralno upravljanje zaštitom životne sredine podvlači značaj kontinualnog izučavanja posledica na životnu sredinu

1 Maksimović Marijana, Tekon Sistemi, Beograd

37 i preventivni uticaj na faktore koji ih izazivaju, i to tako što se pozitivna dejstva faktora podstiču a negativna sprečavaju ili barem smanjuju na prihvatljivu meru. Koncept održivog razvoja nije nov, ali u našoj zemlji upravljanje životnom sredinom nije uspelo da obezbedi uravnotežen odnos zainteresovanih strana pri eksploataciji mineralnih sirovina, koji bi na zadovoljavajući način zaštitio životnu sredinu. Suprotstavljenost različitih mišljenja i interesa na relacijama društveni i ekonomski razvoj - eksploatacija ležišta mineralnih sirovina - zaštita životne sredine, uticala je na stvaranje parcijalnih i međusobno nepovezanih pristupa zaštiti životne sredine. Integralno upravljanje, sa aspekta zaštite životne sredine u uslovima eksploatacije ali i sa stanovišta održivog razvoja može dati celovite rezultate.

2. Situaciona analiza

Imajući u vidu postojeći i potencijalni policentrični karakter, prostornost, trajnost, obimnost i intenzitet rudarske aktivnosti na površinskim kopovima, neophodno je sagledati (pojedinačno i kumulativno) prisutne, podsticane i usmeravane ekološke procese i probleme zaštite životne sredine. Pri tome treba voditi računa da je vremenski i prostorni horizont ovih uticaja prilično determinisan a da su uticaji ti koji su nedovoljno determinisani. Vremenski uticaji su determinisani fazama razvoja rudnika dok je prostorna determinisanost vezana za granice rudnika, a nepoznanice koje treba izučavati su, koliko se negativni uticaji šire unutar i van granica rudnika. Eksploatacija mineralnih sirovina i značajan deo nužnih pratećih delatnosti nosi niz direktnih i indirektnih, stalnih i privremenih složenih prostornih promena i najčešće nepovoljnih uticaja na životnu sredinu pa sa aspekta analize uticaja sve zajedno čini izrazito kompleksan problem. Negativni uticaji eksploatacije najčešće se pojavljuju kao: - prostorni (promena morfologije terena, uništavanje zemljišta, preseljenje i izmeštanje naselja, preseljenje infrastrukture, izgradnja specifične infrastrukture, izgradnja specifičnih komunikacija), - tehničko-tehnološki (klizišta, sleganje terena, buka i vibracija), - fizičko-hemijski (fizičko razaranje, zagađenje voda, zagađenje vazduha, hemijska oksidacija, biološko delovanje, mikroklimatske promene i seizmički uticaji). Prostorno, negativni ekološki efekti su karakteristični, sa manjim i većim intenzitetom, u skoro svim fazama rudarskih projekta, od istražnih i pripremnih radova, perioda otvaranja rudnika, perioda pune proizvodnje, perioda zatvaranja i posteksploatacionog perioda. Zato ekološka komponenta održive eksploatacije podrazumeva potrebu sagledavanja različitih, potencijalno najznačajnijih, prostornih efekata: rezervaciju, fizičko zauzeće, restriktivnost valorizacije i redukcije raspoloživih prirodnih potencijala i sveukupnu transformaciju prostora. Negativni prostorni uticaji eksploatacije pojavljuju se praktično od istražnih radova na budućem ležištu sve do zatvaranja rudnika. Tehničko-tehnološki i fizičko-hemijski uticaji eksploatacije su intenzivni u periodu pripremnih radova i otvaranja, postizanja pune proizvodnje i zatvaranja površinskog kopa. U periodu posle zatvaranja rudnika nema gotovo nikakvih aktivnih uticaja ili se povremeno javljaju pasivni uticaji kao posledica svih prethodnih aktivnosti za vreme eksploatacije. Iz ove situacione analize praktično se uočava da integralno upravljanje zaštitom životne sredine pri eksploataciji ležišta mineralnih sirovina treba da počne pre otvaranja i da se završi posle zatvaranja površinskog kopa. Ovo svakako nema za cilj da prejudicira značaj ekologije u odnosu na rudarstvo već da determiniše vremensku dimenziju ekološkog menadžmenta koja počinje u fazi inicijalizacije projekta otvaranja rudnika, a završava se u posle eksploatacionoj fazi monitoringom realizovanih aktivnosti na zaštiti životne sredine. Procena uticaja aktivnosti eksploatacije ležišta na životnu sredinu je veoma kompleksan i složen posao zbog same prirode aktivnosti i opsega životnog ciklusa projekta koji uključuje:

38 geološko istraživanje ležišta, planiranje eksploatacije, projektovanje, otvaranje i pun razvoj rudnika, zatvaranje rudnika i rehabilitaciju/remedijaciju ležišta (Slika 1.), kao i proizvodnju, reciklažu i odlaganje gotovih proizvoda i nusproizvoda dobijenih od mineralnih sirovina dobijenih iz rudnika.

Disperzija u životnu sredinu

Dostupnost minerala i njihova vrednost

Istraživanje

Odlaganje

Potrošnja/ Ponovna Recikliranje Upotreba upotreba Razvoj rudnika

Zatvaranje i Ponovna rehabilitacija rudnika proizvodnja Proizvod Eksploatacija mineralne sirovine

Fabrikacija Priprema mineralne sirovine Otpad Topljenje i prerada

Mineralni proizvodi za direktnu prodaju Emisije

Slika 1. Faze razvoja površinske eksploatacije ležišta mineralnih sirovina

3. Ekološke determinante u životnom ciklusu rudnika

Ekološka problematika u rudarskim projektima nameće se kao imperativ koncepta održivog razvoja. Zaštita životne sredine, polazeći od načela prevencije i sprečavanja negativnih uticaja, zasniva se na proceni odnosa između uzroka i posledica eksploatacije na životnu sredinu. U funkciji obavezne i relevantne procene su i izrade studija procene uticaja rudnika i rudarskih radova pri eksploataciji ležišta na životnu sredinu. Pretpostavka njihove izrade bazira se na principu anticipativnosti, odnosno stavu da je predviđanje i preventivno delovanje na negativne ekološke efekte superiorniji način rešavanja problema u odnosu na prevazilaženje nastalih šteta i konfliktnih situacija. Krajnji cilj analize uticaja je u određivanju graničnog kapaciteta prostora za pojedine aktivnosti eksploatacije, čime je ona stekla autoritet najbitnijeg instrumenta zaštite životne sredine. Uključivanje aspekata životne sredine u pripremu, izradu i realizaciju projekata eksploatacije, za koji postoji mogući uticaj na životnu sredinu sa postupkom procene uticaja, treba da doprinese definisanju održivih i efikasnih rešenja i dostigne visok nivo njene zaštite. Kriterijumi zaštite okoline izraženi su zakonskom regulativom kao ograničenja emisije štetnih uticaja na zemljište, vodu i vazduh, kao i rekultivaciju i remedijaciju terena po završetku eksploatacije. To znači da se mere zaštite okoline moraju predvideti pre perioda eksploatacije, u periodu eksploatacije i po 39 završetku eksploatacije. Razradu i konkretizaciju zaštite okoline kako u toku rada rudnika, tako i po okončanju eksploatacije potrebno je precizno definisati projektnom dokumentacijom, koju, kada je ekologija u pitanju, u punoj meri reguliše dobar zakonski okvir koji čine četiri zakona:

- Zakon o zaštiti životne sredine (sistemski zakon) - Zakon o proceni uticaja na životnu sredinu (sektorski zakon) - Zakon o strateškoj proceni uticaja na životnu sredinu - Zakon o integrisanom sprečavanju i kontroli zagađenja životne sredine. Ovi zakoni su usklađeni sa Direktivama EU. Glavna pitanja koja pokriva Zakon o zaštiti životne sredine su: osnovna načela zaštite životne sredine, upravljanje i zaštita prirodnih resursa, mere i uslovi zaštite životne sredine, programi i planiranje u oblasti životne sredine, industrijski udesi, učešće javnosti, monitoring i informacioni sistem. Okvir održivog razvoja, usmeren na zadovoljenje ekonomskih, ekoloških i socijalnih komponenti, dovoljno je fleksibilan da istovremeno zadovolji kako potrebu zaštite životne sredine, na jednoj, tako i socio-ekonomskog razvoja zajednice, na drugoj strani. Ispunjenje ovih integrisanih ciljeva moguće je samo u uslovima usklađene primene različitih instrumenata razvoja i zaštite, uključujući prisutne ekološke i pravne, ali i organizaciono-institucionalne, ekonomske, tehnološke, informacione i druge mere. Integralni pristup upravljanju zaštitom životne sredine u svim fazama realizacije projekta eksploatacije koncipiran je tako da mu jedan od osnovnih ciljeva bude komplementarnost rudarskoj delatnosti u funkciji ostvarivanja većih efekata zaštite uz manje ekološke i socijalne štete i prinude. Ovakav pristup isključuje i preveliku ekologizaciju koja bi dovela do isključenja ekonomske komponente mehanizma, što je u istoj meri opasno po održivi razvoj. Na Slici 2. prikazan je integrisani pristup upravljanju zaštitom životne sredine u celom životnom ciklusu rudnika.. Kako se sa slike vidi, integrisano upravljanje zaštitom životne sredine, praktično započinje preliminarnim aktivnostima u fazi inicijalizacije projekta eksploatacije. Ove aktivnosti znače da se u projekat uključuje ekološka svest organizacije koja realizuje projekat i da se za nivo tačnosti preliminarnih investicionih odluka analiziraju potencijalni uticaji projekta na životnu sredinu. Završna aktivnost u ovoj fazi projekta je izrada preliminarne Studije procene uticaja (Preliminary EIA) koja je obavezni prateći dokument Pre-feasibility studije projekta eksploatacije. U drugoj fazi, prilikom izrade Feasibility studije vrši se detaljna prcena uticaja budućeg projekta rudnika na životnu sredinu. Završna aktivnost ove faze je izrada detaljne Studije procene uticaja koja je obavezni prateći dokument Feasibility studije. U trećoj fazi, integralno upravljanje zaštitom životne sredine podrazumeva da se na bazi Studije detaljne procene uticaja sačine detaljni planovi i programi zaštite životne sredine koji treba da budu implementirani u tehničku dokumentaciju rudnika. Četvrta faza je vremenski najduža i traje sve vreme pripremnih radova i otvaranja rudnika kao i za vreme pune proizvodnje na rudniku. U ovoj fazi zadatak ekološkog menadžmenta je da uvede monitoring životne sredine, analizira rezultate planova i programa zaštite životne sredine i po potrebi vrši potrebne korekcije predviđenih mera zaštite. U petoj fazi, kada se završava životni ciklius rudnika aktivnostima na zatvaranju, zadatak ekološkog menadžmenta je da u detaljima isplanira sve aktivnosti potpune rekultivacije i revitalizacije prostora zahvaćenog aktivnostima rudnika. Ova faza je vrlo osetljiva sa aspekta ekološkog menadžmenta jer treba da rešenjima u potpunosti zadovolji sve zainteresovane strane. Po zatvaranju rudnika i primenjenim merama zaštite životne sredine prestaju rudarske aktivnosti ali se i dalje nastavljaju aktivnosti ekološkog menadžmenta kroz monitoring učinaka zaštite i eventualne korekcije primenjenih mera zaštite.

ŽIVOTNI CIKLUS RUDNIKA EKOLOŠKI MENADŽMENT FAZE EKOLOŠKOG MENADŽMENTA

INICIJALIZACIJA EKOLOŠKA SVEST PROJEKTA

OSNOVNA EKOLOŠKA STUDIJA OBIMA PITANJA 1

PRELIMINARNA PRE-FEASIBILITY STUDIJA PROCENA UTICAJA

KOMPLETANA FEASIBILITY STUDIJA PROCENA UTICAJA

IZVEŠTAJ O PLAN EKOLOŠKOG FEASIBILITY STUDIJI MENADŽMENTA 2

ODOBRENJE INSTITUCIONALNO MENADŽMENTA ODOBRENJE

ODOBRENI PLAN IZRADA PROJEKTNE EKOLOŠKOG DOKUMENTACIJE 3 MENADŽMENTA

OCENJIVANJE ŽIVOTNE SREDINE

PRIPREMA I OTVARANJE, PUNA PROIZVODNJA KONTINUALNO 4 RUDNIKA PRAĆENJE I UNAPREĐENJE PLANA EKOLOŠKOG MENADŽMENTA

ZATVARANJE PLAN ZATVARANJA I RUDNIKA REVITALIZACIJE 5

REKULTIVACIJA I MONITORING ŽIVOTNE REVITALIZACIJA SREDINE

Slika 2. Integrisano upravljanje zaštitom životne sredine u svim fazama projekta eksploatacije

4. Zaključna razmatranja

Glavni zadatak integrisanog upravljanja zaštitom životne sredine ili ekološkog menadžmenta u eksploataciji mineralnih sirovina je da pokaže da rudarstvo može biti jedna od najperspektivnijih i osnovnih razvojnih delatnosti a da istovremeno to ne znači i ekološku

41 devastaciju i pretežno monofunkcionalno korišćenje prostora. Da bi ovaj zadatak bio ostvaren potrebno je:

• Otkloniti nevericu da eksploatacija mineralnih sirovina može da integriše pojedinačne i ukupne ciljeve razvoja, odnosno donese koristi merljive za društvo, sa zaštitom, uređenjem i unapređenjem prostora. Odnosno, da ekološki faktor u rudarstvu predstavlja realnu osnovu za ostvariv ekonomski i socijalni razvoj i poboljšanje ukupnog blagostanja. • Da se sa nužnošću permanentnog integrisanja i unapređenja ekoloških segmenata upoznaju svi potencijalno zainteresovani za ulaganje u rudarstvo. • Da se objektivno izmeri vrednost resursa i ekoloških usluga i predoče kvantitativni pokazatelji da je eksploatacija mineralnih sirovina na ovim osnovama moguća i poželjna. • Da se prostor zahvaćen eksploatacijom sagledava i u vremenskom horizontu posle zatvaranja, odnosno da se učini napor u pravcu zaštite postojećih i stvaranja novih ambijentalnih vrednosti. • Da se ublaže posledice i skrati vreme jednonamenskog ili prevlađujućeg korišćenja prostora.

Literatura

[1] Craynon J. R., Approaches and barriers to incorporating sustainable Development into coal mine design, Blacksburg, VA, 2011 [2] Environmental, Health and Safety Guidelines for Mining, (2007), International Finance Corporation, United Kingdom [3] Environmental Assessement of Mining Projects, (2017), Environment Department of World Bank, Washington

XIV MEĐUNARODNA KONFERENCIJA 14th INTERNATIONAL CONFERENCE OMC 2020 OMC 2020 Zlatibor, 14-17. oktobar 2020. Zlatibor, 14-17 October 2020

POTENCIJAL MINERALNIH RESURSA I SIROVINA ZA BUDUĆI PRIVREDNI RAZVOJ REPUBLIKE SRBIJE

POTENTIAL OF MINERAL RESOURCES AND RAW MATERIALS FOR FUTURE ECONOMIC DEVELOPMENT OF THE REPUBLIC OF SERBIA

Mijatović P.1

Abstrakt

Metalične, nemetalične i energetske mineralne sirovine, hidrotermalna i geotermalna energija i podzemne vode su resursi koje rastući standard života i rastuća populacija zahteva u sve većim količinama. Republika Srbija sigurno nije izuzetak u tom smislu, posebno u trenutnoj fazi razvoja karakterističnoj po kapitalnim projektima izgradnje saobraćajne i komunalne infrastrukture, novog zamaha u stanogradnji i pre svega u kapitalnim projektima izgradnje termoenergetskih postrojenja. U ovom radu analiziran je potencijal mineralnih resursa i sirovina za budući privredni razvoj Republike Srbije.

Ključne reči: Mineralni resursi, mineralne sirovine, privredni razvoj

Abstract

Metallic, non-metallic and energetic mineral raw materials, hydrothermal and geothermal energy and groundwater are resources that the growing standard of living and the growing population demand in increasing quantities. The Republic of Serbia is certainly not an exception in that sense, especially in the current phase of development characteristic of capital projects for the construction of traffic and communal infrastructure, new momentum in housing construction and, above all, in capital projects for the construction of thermal power plants. This paper analyzes the potential of mineral resources and raw materials for the future economic development of the Republic of Serbia.

Key words: Mineral resources, mineral raw materials, economic development

1. Uvod

Republika Srbija raspolaže različitim vrstama metaličnih mineralnih sirovina (Cu, Pb, Zn, Au, Ag, Fe, Al, Hg, Sb, Ni, Bi, Cd, Mo, W, Mn, Ti, Se, Cr, Sn) i kvalitetnih uglјeva pri čemu, praktično potpuno izostaju ekonomski interesantne ili potencijalne koncentracije mnogih od njih (Cr, Fe, Ti, Al, Mn, Se, Sn, mrki i kameni ugalј i dr.). Takođe, veći broj ležišta metaličnih mineralnih sirovina su malih i srednjih razmera sa izuzetkom porfirskih ležišta bakra istočne Srbije. Obim i dinamika izvođenja osnovnih i primenjenih geoloških istražnih radova od strane

1 Mijatović Predrag, Geološki zavod Srbije, Beograd 43 države i srpske privrede, bili su limitirani raspoloživim finansijskim, tehničkim i drugim resursima, tako da pojedine ranije planirane etape istraživanja često nisu bile vršene ili nisu sprovođene do kraja. Ovo ima za posledicu da su danas, posle više od 50 godina istraživanja, mnoga rudonosna područja Srbije ostala nedovolјno istražena i ispitana u pogledu mineralog potencijala, metalogenetskih karakteristika područja, kontrolnih faktora mineralizacije, i kvaliteta mineralne sirovine. Veliki potencijal sektora mineralnih sirovina je značajna baza formirana dugogodišnjim, manje/više sistematskim i planskim geološkim i srodnim istraživanjima (ugalј, nafta i gas, ulјni škrilјci, Cu, Au, Pb, Li, Zn, Ag, Mo, Sb, Ni, Co, Fe, Mn, Cr, Sn, W, kao i čitavog niza nemetaličnih MS kako za direktno korišćenje u građevinarstvu tako i za industrijsku preradu i primenu). Utvrđene su značajne rezerve i potencijali tržišno važnih metaličnih mineralnih sirovina, uglјa i pojedinih nemetaličnih MS koji su dovolјni za održavanje postojeće proizvodnje i za njeno povećanje (ležišta bakra i plemenitih metala na području Timočkog kompleksa u istočnoj Srbiji, odnosno u domenu Karpato-balkanske metalogenetske provincije i ležišta olova i cinka Srpsko-makedonske metalogenetske provincije).

2. Geološki potencijal mineralnih resura i sirovina

Analizirajući geološke potencijale mineralnih resursa i sirovina Republike Srbije sa jedne strane, tržišnih i privrednih uslova u Republici Srbiji, zemlјama EU i svetskih trendova, mineralne sirovine koje se u ovom trenutku ocenjuju od značaja za sveopšti industrijski, ekonomski i društveni razvoj Republike Srbije, (saglasno i Zakonu o rudarstvu i geološkim istraživanjima), su energetske MS (nafta, prirodni gas, ugalј, ulјni škrilјci, nuklearne sirovine i geotermalani resursi), obojeni, legirajući i plemeniti metali (bakar, olovo, cink, antimon, litijum, molibden, volfram, nikal, fero-nikal, zlato, srebro i grupa platinskih elemenata i industrijski minerali (bor, magnezit, fosfati i fluoriti).

2.1. Energetske mineralne sirovine

2.1.1. Fosilne energetske mineralne sirovine

Ugalј Resursi i rezerve uglja su od izuzetnog značaja za razvoj energetike i ukupnu ekonomiju Republike Srbije i kao najznačajniji domaći energetski potencijal u strukturi ukupnih rezervi primarne energije učestvuju sa oko 85%. Sa aspekta rezervi, od primarnog značaja je lignit (meki mrki ugalj) u kolubarskom i kostolačkom basenu i ležištu Kovin, gde je bilansirano oko 5,16 milijardi t geoloških rezervi uglja. Od ukupnih geoloških rezervi lignita, utvrđene bilansne rezerve A, B i C1 kategorije iznose oko 3 milijarde t, vanbilansne 1,1 milijardu t, a procenjene rezerve C2 kategorije 1,06 milijardi t. Sa aspekta rezervi uglja, prostori lignitskih basena imaju veću potencijalnost od bilansiranih rezervi uglja. Grupi mrko-lignitskog i mrkog uglјa pripada veći broj uglјonosnih basena i ležita gde je bilansirano 27 Mt geoloških rezervi mrkog uglјa (sve bilansne) i oko 545 Mt geloških rezervi mrko lignitskog uglјa (bilansne 490 Mt, vanbilansne 23,5 Mt i procenjene potencijalne rezerve C2 kategorije oko 32 Mt uglja). Većinu ležišta mrko-lignitskog uglja karakterišu nepovoljni geološki uslovi ležišta, pre svega, vrlo složena strukturna građa koja predstavlja limitirajući faktor u pogledu mogućnosti razvijanja većih, ekonomski isplativih proizvodnih kapacitata. U bilansiranju rezervi uglja Republike Srbije, lignitski ugalj učestvuje sa 95%, a ostali ugljevi sa 5% geoloških rezervi. Kada je reč o bilansnim rezervama uglja lignitski ugalj učestvuje sa 85%, a ostali ugljevi sa 15%. Lignitski ugalj iz Kolubarskog i Kostolačkog basena je do sada imao ključnu ulogu za proizvodnju

44 električne energije u Republici Srbiji, a tu ulogu, uz lignit iz kovinskog ležišta, će imati i u narednom dužem periodu, sigurno i posle 2050. godine. U Tabeli 2.1 dat je prikaz ekonomski značajnih geoloških rezervi uglja po basenima/ležištima i vrsti uglja u Republici Srbiji. Tabela 2.1. Ekonomski značajne rezerve ugljeva u Republici Srbiji (u 1.000 t) Basen/ležište Vrsta uglja Bilansne rezerve Vanbilansne Geološke rezerve rezerve Kolubarski lignit 2.000.000 540.349 2.900.000 Kostolački lignit 767.000 570.000 1.864.000 Kovin-ležište lignit 230.000 / 400.000 Aleksinački mrki 27.000 / 27.000 Sjenički mrko lignitski 183.000 / 200.000 Sokobanjski mrko lignitski 56.000 2.700 58.700 Poljana-ležište mrko lignitski 59.000 3.000 62.000 Melnica mrko lignitski 33.000 / 33.000 Zabela-Kosa ležište mrko lignitski 30.000 3.800 33.800 Dragačevski mrko lignitski 42.000 14.000 70.000 Zapadnomoravski mrko lignitski 87.000 / 87.000 U Tabeli 2.2 dat je prikaz basena/ležišta po vrstama uglja i statusom rezervi, odnosno eksploatacije. Tabela 2.2. Opšti prikaz basena/ležišta uglja Srbije Status basena/ležišta Vrsta uglja Mrki Mrko lignitski Lignit Basen-ležšte u eksploataciji koji ima Soko Kolubarski basen potencijala za novim poljima Štavalj Kostolački basen Baseni-ležišta sa overenim Aleksinac Poljana Ležište Kovin rezervama koja nisu u eksploataciji Melnica Dragačevski basen Zabela-Kosa Basen-ležšte sa overenim rezervama Zapadnomoravski i malom verovatnoćom za eksploataciju Ulјni škrilјci Ulјni škrilјci u Republici Srbiji su dosta rasprostranjeni, a najzačajniji utvrđeni baseni su Aleksinački, Vranjski, Senenonski tektonski rov, Valјevsko-mionički, Zapadno-moravski, Kruševački, Babušnički, Kosanički, Niški i Levački. U Aleksinačko basenu je postignut visok stepen istraženosti ležišta ulјnih škrilјaca a proračunate rezerve kategorija A, B i C1 svrstane su u vanbilansne. Potencijalne rezerve ulјnih škrilјaca u aleksinačkom basenu procenjuju se na oko dve milijarde tona, a rezerve ulja, prema dominantnom tipu kerogena i stepenu konverzije procenjuju se na oko 200 Mt. Ostali pomenuti baseni istraživani su na nivou C1 i C2 rezervi i ukupno procenjene rezerve u pobrojanim basenima su oko 4,8 milijardi tona škrilјaca i 400 Mt ulјa. Nafta i prirodni gas Osnovne karakteristike stanja resursa i rezervi nafte i prirodnog gasa u Republici Srbiji su mali obim konvencionalnih resursa i bilansnih rezervi, relativno visok stepen istraženosti i ograničenost istražnog područja uglavnom na Panonski basen. Kod većine ležišta nafte i gasa ostvaren je relativno visok koeficijent iskorišćenja, što je uzrokovalo prirodni pad proizvodnje. Primenom novih tehnologija i intervencijama na bušotinama, pad proizvodnje je privremeno zaustavljen. Preostale bilansne rezerve sirove nafte i prirodnog gasa u

Republici Srbiji, sa postojećom godišnjm proizvodnjom dovoljne su za proizvodnju do 2025. godine. Inače, ove rezerve su niskog eksploatabilnog kvaliteta (zrela i kasna faza eksploatacije postojećih ležišta), što zahteva primenu novih tehnologija razrade i proizvodnje. Kako je stepen istraženosti teritorije Republike Srbije neravnomeran, novi i savremeni koncept naftno-geoloških istraživanja je usmeren na otkrivanje ležišta u nestrukturnim zamkama i kolektorima netradicionalnog tipa na teritoriji Vojvodine, kao i na otkrivanje velikih antiklinalnih zamki na slabo istraženoj teritoriji uže Srbije. Tek nakon završetka detaljnih geoloških istraživanja na području centralne, istočne i jugoistočne Srbije, moći će preciznije da se govori o eventualnim potencijalima ovog velikog područja sa aspekta rezervi nafte i gasa. Panonski basen, iako mlad u geološkom smislu, definisan je kao jedan od potencijalnih basena u Evropi za nekonvencionalne resurse ugljovodonika. U tom smislu je započet projekat geoloških istraživanja nekonvencionalnog gasa, i po njegovom okončanju će preciznije biti određeni potencijali našeg dela Panonskog basena, kada su u pitanju nekonvencionalni resursi ugljovodonika.

2.1.2. Geotermalni mineralni resursi

Geotermalna energija podrazumeva petrotermalne i hidrogeotermalne energetske izvore kojima Republika Srbija obiluje u značajnoj meri. Vrednosti gustine terestričnog toplotnog toka na najvećem delu njene teritorije su veće od njegove prosečne vrednosti za kontinentalni deo Evrope. Najveće vrednosti (> 100 mW/m2) su u Panonskom basenu, Srpsko-Makedonskom masivu i graničnom delu Dinarida sa Srpsko-Makedonskim masivom, odnosno, u području neogene magmatske aktivacije. One ukazuju na prisustvo geotermalne anomalije koja predstavlja produžetak geotermalne anomalije Panonskog basena. Hidrogeotermalni resursi uže teritorije Srbije van Panonskog basena, tj. u terenima izgrađenim od tvrdih stena nalazi se 160 prirodnih izvora termalnih voda sa temperaturom većom od 15°C. Najveću temperaturu od njih imaju termalne vode izvora u Vranjskoj Banji (96°C), zatim u Jošaničkoj banji (78°C), Sijarinskoj Banji (72°C), Kuršumlijskoj banji (68°C), Novopazarskoj Banji (54°C), itd. Ukupna izdašnost svih prirodnih izvora je oko 4.000 l/s. Rezultati dosad izvedenih istraživanja pokazuju da korišćenje geotermalne energije u Srbiji, u energetske svrhe može biti značajno u njenom energetskom bilansu. Prognozne rezerve geotermalne energije u rezervoarima hidrogeotermalnih sistema iznose oko 550 Mt termalno ekvivalentnog tečnog goriva. Intenzivnim programom geotermalnih istraživanja i korišćenja u kratkom roku bi moglo da se postigne zamena od najmanje 500.000 t uvoznih tečnih goriva na godišnjem nivou, a sa direktnim korišćenjem pomoću geotermalnih toplotnih pumpi mogla bi se smanjiti potrošnja električne energije za najmanje 1.200 MW.

2.1.3. Nuklearne mineralne sirovine

Istraživanje urana kao nuklearne mineralne sirovine već dugi niz godina unazad je prekinuto zbog zabrane gradnje nuklearnih elektrana. Istražene i kategorisane geološke rezerve rude urana u Republici Srbiji iznose oko 13 Mt, a potencijalne rezerve u rudnim pojavama još oko 7 Mt. Bilansnih rezervi urana u Republici Srbiji, u ovom momentu nema. Najznačajnije koncentracije urana su vezane za granitoidne komplekse tercijarne i hercinske starosti u oblasti Karpato- Balkanida istočne Srbije i Srpsko-makedonske metalogenetske provincije. Ova ležišta su pretežno malih dimenzija, sa niskim do srednje-visokim sadržajima urana. Na bazi količine kategorisanih i potencijalnih rezervi urana, potencijalni resursi U-metal procenjeni su na oko 7.800 t.

2.2. Metalične mineralne sirovine

Najznačajniji metalični mineralni resursi Srbije se nalaze na prostoru Srpsko-Makedonske, Karpato-Balkanske i Dinaridske metalogenetske provincije, odnosno, u njihovim nižim taksonometrijskim jedinicama, pripadaju različitim genetskim i morfostrukturnim tipovima orudnjenja, a karakterišu se prisustvom različitih mineralnih parageneza i asocijacija elemenata. Potencijal metaličnih mineralnih resursa u republici Srbiji prikazan je Tabeli 2.3. Tabela 2.3. Podela metaličnih mineralnih resursa prema potencijalu Grupa Resurs Napomena Prostor metala U eksploataciji sa Pretežno nizak sadržaj Cu: Borski basen; Cu(Au,Ag), značajnim rudnim metala, velike rezerve, Pb-Zn: Rudnik, Lece,V.Majdan, Pb-Zn rezervama značajni potencijali. Grot Au-Ag:Blagojev kamen Sn: Cer, Bukulja Mn: Laznica, Drača Identifikovane Sn, Mn, U, Male rezerve, pretežno U: rejoni Stare planine, Bukulje i rezerve, van Mo, W, Au- ograničen značaj. Realno Cer-Iverak eksploatacije Ag proširenje rezervi (U). Mo: Mačkatica W: Blagojev Kamen, Golija, Kopaonik Valorizacija sirovine Ni, Co: Ruđinci i Veluće- Potencijalno uslovljena tehno- Vrnjačka Banja Ni, Co, Sb, Al značajni resursi sa ekonomskim parametarima. Ni, Fe: Lipovac-Topola, Mokra prirodno nepotpuno Osnovni ograničavajući Gora-Tara legirane rude definisanim faktor je ekonomska Sb: Reoni Zajače i Bujanovca Fe rezervama isplativnost. Postoje prirodni Al: Reoni Zlatibora, Poćuta, uslovi za provećanje rezervi. Babušnica Cu:Dijabaz-rožnačka form. Na osnovi sprovedenih Au,Cu: Borska metal.zona, Lecki Au, Ag, Cu, metalogenetskih analiza Resursi čija se ležišta kompleks, retki i rasejani geoloških sredina realno je mogu očekivati u Ag: sulfidna ležišta Pb-Zn i Cu, metali očekivati nove rezerve. Srbiji Retki i rasejani metali: Ležišta Potrebna dodatna Pb-Zn i Cu,granitoidni kompleksi istraživanja. Srbije Cr: Peridotitski kompleksi, Najvećim delom Preševo i Zlatibor iscrpljeni ili Mali izgledi za pronalazak Cr, Fe Fe: Duge Njive-Ljubovija, Suvo ekonomski novih rezervi. Rudište-Kopaonik, oolitske rude neisplativi resursi Šumadije Metalične мineralne sirovine od značaja za razvoj Republike Srbije, saglasno Zakonu o rudarstvu i geološkim istraživanjima su svi obojeni, legirajući i plemeniti metali: bakar, olovo, cink, litijum, nikal/fero-nikal, molibden, antimon, volfram, zlato, srebro i grupa platinastih elemenata. Ostali metalični mineralni resursi u ovom trenutku su sekundarnog geološko- ekonomskog značaja. Bakar sa pratećim metalima Bilansirane geološke rezerve rude Cu iznose oko 2,4 milijarde t, od čega je oko 1 milijarde t bilansnih i oko 1,4 milijarde t vanbilansnih rezervi i locirane su u Borskoj metalogenetskoj zoni. Rezerve zlata, koje se nalaze u navedenim bilansnim rezervama rude bakra, iznose oko 145 t, a rezerve srebra oko 1.050 t. Osim bakra, zlata i srebra u Borskom basenu dobijaju se i izvesne

47 količine platine i paladijuma. Rezerve rude bakra u Leckom vulkanskom kompleksu, koje do sada nisu valorizovane, obuhvataju rezerve rude u količini od oko 150 Mt, a na osnovu istraživanja u reonu Medveđe geološke rezerve rude procenjene su na 550 Mt rude. Olovo i cink sa pratećim metalima Najznačajnija ekonomski značajna ležišta olova i cinka su vezana za područje Srpsko- makedonske metalogenetske provincije (oblasti: Kopaonička, Šumadijska, Lece, Besna Kobila, Podrinje). Geološke rezerve rude Pb i Zn iznose oko 17 Mt, pri čemu su bilansne rezerve rude u količini od oko 6 Mt i vanbilansne rezerve rude u količini od oko 4,2 Mt. Rezerve srebra, koje se nalazi u navedenim bilansnim rezervama rude Pb i Zn iznose oko 0,5*103 t, a rezerve kadmijuma, koji se nalazi u delu bilansnih rezervi rude Pb i Zn u količini od oko 2,2 Mt, iznose oko 110 t. Osim olova i cinka u njima su prisutne i povišene koncentracije drugih rudnih elemenata, u prvom redu Cd, As, Bi, Ag, In i Ga. Litijum Resursi u Jadarskom neogenom basenu kod Loznice procenjeni su u martu 2017. godine, od strane kompanije Rio Tinto, na 136 miliona tona sa srednjim sadržajem Li2O od 1,86% i B2O3 od 15,4%. Prema rezultatima dosadašnjih geoloških istraživanja i preliminarnim podacima o resursima i rezervama, širi reon jadarskog basena potencijalno sadrži oko 227 miliona tona rude jadarita, u izdvojenim jadaritskim zonama. Jadarski basen sa količinom i sadržajem litijuma i bora u rudi je jedan od najznačajnijih potencijala u svetskim razmerama. Nikl (i kobalt)/fero-nikl U reonu Vrnjačke Banje (Ruđinci i Veluće) potencijalni resursi rude su oko 30 Mt sa potencijalnim resursima od 345*103 t nikla i 15*103 t kobalta. Resursi prirodno legiranih ruda gvožđa niklom i hromom (lateritski tip), su široko rasprostranjene u Republici Srbiji, a najznačajniji resursi su na području Mokre Gore i iznose preko 240 Mt, a zatim na području Lipovca (Topola) oko 15 Mt. U ovim ležištima procenjena količina resursa nikla iznosi oko 710*103 t, a kobalta oko 25*103 t. Prevođenjem vanbilansnih rezervi fero nikla iz ležišta Lipovac i Mokra Gora Srbija može postati značajan izvoznik nikla. Molibden Geološke rezerve rude molibdena iznose oko 1,4 milijardi t, a obuhvataju bilansne rezerve rude od oko 1,09 milijardi t u porfirskim ležištima bakra u Borskoj metalogenetskoj zoni, u kojima se molibden pojavlјuje kao prateća komponenta, i oko 300 Mt rude u ležištu Mačkatica. U perspektivnom ležištu Mačkatica rezerve molibdena, sa prosečnim sadržajem od 0,09%, iznose oko 270*103 t. U koncentratu molibdena sadržaj renijuma je oko 185 g/t. Antimon Geološke rezerve rude antimona iznose oko 4,2 Mt, od čega bilansne rezerve u količini od 1,9 Mt, a vanbilansne rezerve u količini od 2.3 Mt. Bilansne rezerve antimona sa srednjim sadržajem u rudi od 1,5% iznose oko 29*103 t. Indicirane i istražene geološke rezerve rude antimona, preko 3 Mt, se nalaze u reonu Podrinja i značajno manje u reonu Kopaonika, 0,7 Mt. Tehnogeni metalični mineralni resursi Osim razmatranih geogenih metaličnih mineralnih resursa Republike Srbije, značajno mesto u mineralno-sirovinskoj bazi, a naročito u aktuelnom razmatranju ekološkog aspekta prisustva i uticaja na životnu sredinu, imaju tehnogeni metalični mineralni resursi, nastali kao prateći produkti uz aktivnost eksploatacije i pripreme metaličnih mineralnih resursa pri njihovoj ekstrakciji. U ovu grupu prvenstveno spadaju odlagališta jalovine pri eksploataciji ili flotaciji kao i odlagališta šlјake (Boru, Lece, Rudnik, Grot-Blagodat).

2.3. Nemetalične mineralne sirovine

Teritorija Srbije raspolaže velikom sirovinskom bazom nemetaličnih mineralnih sirovina. U većoj ili manjoj meri istraženo je 47 sirovina, od kojih je 14 u stalnoj eksploataciji, 16 u povremenoj eksploataciji ili van eksploatacije, dok je 15 sirovina nedovoljno istraženo i iste se ne eksploatišu (Tabela 2.4). Pored sirovina za građevinske materijale, od pomenutih, najveći ekonomski značaj za sada imaju keramičke i vatrostalne gline, kvarcni pesak i peščar, magnezit, kvarcne sirovine, kaolin, kalcit, krečnjaci (kao industrijska sirovina), krečnjaci i dolomiti (građevinski kamen). Tabela 2.4. Pregled nemetaličnih mineralnih sirovina prema stepenu istraženosti i stanju eksploatacije Istražene sirovine Delimično istražene sirovine Nedovoljno istražene sirovine U eksploataciji U povremenoj eksploataciji Van eksploatacije ili van eksploatacije Arhitektonski građevinski Apatit (metafosforit), Barit Al-silikati (disten), Alunit, kamen Bentonit, Dijatomit, Kreda Borni minerali,Juvelirske Cementni laporci, Dolomit Magnezit, Muskovit, sirovine, Fluorit,Granati, Feldspati, Kalcit, Kaolin, Prirodni mineralni pigmenti Grafit Krečnjak, Kvarcni pesak i Duniti (olivin), Stene za Jod, Korund, Krovni škriljci peščar keramiku i staklo, Talk i talkni Litijum i bor (jadarit), Perlit Kvarcne sirovine, Opekarske kamen, Volastonit, Zeoliti Pijezooptički kvarc, sirovine, Pucolanski tuf, Sepiolitske gline, Sileks, Šljunak i pesak, Tehnički Stene za petrolurgiju, građevinski kamen, Vermikulit, Vulkanska Vatrostalno-keramičke gline stakla

Mineralni resursi borata Geološke rezerve borata sa ekonomskim potencijalom u Republici Srbiji nalaze se u Jarandolskom basenu (sa oko 11 Mt rude, 38% B2О3) i svakako u Jadarskom basenu gde je bor moguće izdvajati iz jadarita (130 Mt rude, 15,4% B2O3). Mineralni resursi magnezita Potencijalni resursi magnezita Republike Srbije iznose oko 6,5 Mt. Na osnovu dosadašnjih geoloških istraživanja potencijalni resursi magnezita Zlatiborske oblasti su oko 2 Mt, Šumadijske oblasti oko 3 Mt, Kopaoničke oblasti - Ibarski rejon oko 1,2 Mt. Mineralni resursi fosfata Ekonomski značajne geološke rezerve fosfata u Republici Srbiji nalaze se u ležištu Lisina kod Bosilegrada i iznose oko 106 Mt, od čega su bilansne rezerve oko 93 Mt. Mineralni resursi fluorita Geološke rezerve fluorita nalaze se u ležištu Ravnaja u Zapadnoj Srbiji (0,7 Mt). Ostali nemetalični mineralni resursi Ostali nemetalični mineralni resursi Republike Srbije, koji se nalaze u eksloataciji su: gline (opekarske, keramičke, vatrostalne, bentonitske), kvarcne sirovne (kvarcni pesak, kvarcni peščari, kvarciti i žični kvarc), barit, zeoliti, feldspati, dijabazi, tehnički kamen i arhitektonski kamen. Raspoloživi potencijalni resursi i bilansne rezerve pomenutih mineralnih sirovina, uz

49 geološka istraživanja i prevođenje u bilansne rezerve, su dovolјni da zadovolјe potrebe domaće industrije u veoma dugom periodu.

2.4. Podzemne vode

2.4.1. Podzemne vode za vodosnabdevanje

Teritoriju Republike Srbije odlikuje veoma raznovrsan litološki sastav i složen strukturni sklop, gde se izdvaja nekoliko hidrogeoloških celina, koje se odlikuju kako specifičnim geološkim sastavom, tako i posebnim hidrogeološkim svojstvima i gde su formirane brojne akumulacije podzemnih voda-izdani čiji kvalitet i kvantitet varira u izuzetno širokim granicama. Procenjuje se da je danas ukupna količina podzemnih voda koja se eksploatiše iz svih izvorišta, odnosno tipova izdani u Srbiji i plasira preko javnih vodovodnih sistema, iznosi oko 670*106 m3 godišnje ili prosečno oko 22 m3/s. Vodni potencijal hidrogeoloških resursa podzemnih pitkih voda nije pouzdano definisan i nedovoljan je za planiranje racionalnog korišćenja ovog značajnog resursa. Geološke rezerve procenjuju na preko 108 m3/s. U Tabeli 2.5 dat je prikaz izdvojenih hidogeoloških jedinica (izvor Vodoprivredna osnova Republike Srbije) sa kapacitetom izvorišta podzemnih voda. Stepen poznavanja hidrogeoloških i hidrodinamičkih parametara za utvrđivanje količine i kvaliteta podzemnih voda na teritoriji Srbije je veoma neujednačen i nedovoljan za pouzdano planiranje racionalnog korišćenja tog posebno značajnog resursa. Ležišta podzemnih voda od velikog praktičnog značaja u Srbiji su na područjima Mačve, dolina Save do ušća u Dunav, priobalјa Dunava do Golupca, Kučajsko-belјaničkog masiva, Suve Planine, Tare, doline Velike Morave i dr. Rezerve podzemnih voda pojedinih ležišta otvaraju perspektive i transfera ovih u vodom siromašnija područja. Tabela 2.5. Prikaz hidogeoloških jedinica sa kapacitetom izvorišta podzemnih voda Hidrogeološka jedinica Kapacitet izvorišta podzemnih voda m3/s Područje Bačke i Banata 5,5 Područje Srema, Mačve i Posavo-Tamnave 8,2 Područje jugozapadne Srbije 0,6 Područje zapadne Srbije 0,8 Područje središnje Srbije 3,4 Područje istočne Srbije 2,8

2.4.2. Mineralne i termomineralne (lekovite) vode

Srbija je, u celini zemlјa bogata mineralnim vodama, koje predstavlјaju cenjeno prirodno bogatstvo. Prema do sada, registrovanim prirodnim pojavama (izvorima), kao i pojavama koje su utvrđene istražnim bušenjem, na teritoriji Srbije ima 235 pojave, (prema najnovijim podacima, verovatno i preko 270 pojava), od kojih je delimično do bolјe izučeno preko 200 pojava. Od navedenih 235 pojava u Vojvodini su registrovane 73 pojave, u centralnom delu Srbije 162 pojave. Do sada registrovane pojave i ležišta mineralnih voda su dovolјni da se stekne slika o njihovom rasprostranjenju, a na osnovu toga se može suditi o mogućnostima otkrivanja novih, kao i o perspektivnosti u tom pogledu. U svakom slučaju, može se očekivati, na osnovu analize rezultata dosadašnjih istraživanja mineralnih voda, ne samo otkrivanje novih, već i povećanje rezervi postojećih i poznatih ležišta ovih voda.

3. Zaključak

Republika Srbija spada u red zemalja sa raznovrsnim ali sa aspekta rezervi relativno bogatim mineralnim resursima (MR). Sa aspekta rezervi značajnije mesto od drugih mineralnih sirovina (MS) imaju čvrste energetske MS, pre svega ugalj - lignit. Od metaličnih MS značajniji potencijal imaju bakar, olovo, cink, antimon i nikl. Ovom nizu svakako treba dodati i zlato, srebro, bizmut, kadmijum, platinu, selen, molibden, titan, paladijum i druge retke i plemenite metale.

Pomenutim MS, u kontekstu rezervi treba dodati i nemetalične MS, posebno ako se uzme u obzir njihov sve veći značaj i sve veća primena u industriji, građevinarstvu, poljoprivredi i tako dalje. Osim pomenutih resursa treba istaći i potencijalnost podzemnih voda i hidrotermalne i geotermalne energije kako sa aspekta upotrebne vrednosti tako i sa aspekta rezervi. Takođe, treba naglasiti da mineralni resursi i sirovine, zbog svoje rasprostranjenosti i dobre distribucije, posebno su značajne i za, dugoročno gledano, ravnomerniji regionalni ekonomski razvoj Republike Srbije.

Literatura

Fondovska dokumentacija Geološkog zavoda Srbije i Ministarstva rudarstva i energetike, Prostorni planovi posebne namene rudarskih basena i prostora za eksploataciju

XIV MEĐUNARODNA KONFERENCIJA 14th INTERNATIONAL CONFERENCE OMC 2020 OMC 2020 Zlatibor, 14-17. oktobar 2020. Zlatibor, 14-17 October 2020

UTICAJ KLIMATSKIH PROMENA NA RIZIKE ODVODNJAVANJA POVRŠINSKIH KOPOVA

IMPACT OF CLIMATE CHANGE ON RISKS OF OPENCAST MINING DEWATERING

Pavlović N.1, Šubaranović T.2

Apstrakt

Prirodna ciklična pojava globalnih klimatskih promena uz prateće globalno zagrevanje dovodi do znatnog uvećanja količine padavina i pojava katastrofalnih poplava u određenim oblastima planete uključujući prostor Srbije. Ovo povlači za sobom potrebu da se preispitaju hidrološki parametri u odnosu na projektovanje i realizaciju izvođenja elemenata sistema odvodnjavanja na površinskim kopovima, posebno kada je u pitanju odvodnjavanje od površinskih voda. Zato je neophodna optimizacija dimenzija objekata odvodnjavanja u odnosu na troškove uvećanih rizika i Faktora Poplava.

Ključne reči: Klimatske promene, Faktor poplava, rizici, troškovi, odvodnjavanje

Abstract

The natural cyclical occurrence of global climate change, accompanied by global warming, leads to a significant increase in the amount of precipitation and catastrophic floods in certain areas of the planet, including the area of the Republic of Serbia. This encompasses the need to reconsider the hydrological parameters in relation to the design and implementation of the elements of the dewatering system on opencast mines, especially when it comes to surface waters. Therefore, it is necessary to optimize the dimensions of dewatering facilities in relation to the costs of increased risks and Flood Factor.

Key words: Klimate changes, Flood Factor, risks, costs, dewatering

1. Uvod

Znatno su uvećani problemi i rizici urbanih sredina i površinskih kopova od katastrofalnih padavina i poplava kao posledice prirodne pojave klimatskih promena i pratećeg globalnog zagrevanja započetog polovinom devetnaestog veka, sa relativno malim uticajem čovečanstva. To je uočeno na velikom prostoru planete ali i pojavom mogućnosti nastanka pustinja u drugim oblastima. Detaljno proučavanje problematike poplava uglavnom je vezano za velike gradove

1 Pavlović Natalija, Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet, Beograd 2 Šubaranović Tomislav, Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet, Beograd 52 ali se ta iskustva i istraživanja mogu primeniti i na površinske kopove. U tom smislu je u većini zemalja uveden kao merilo Faktor poplava (Flood Factor) kao procena rizika u određenom prostoru. Prave se karte poplava u kojima se definiše rizik smrtnosti i raspodele mogućih poplava za procene osiguranja zbog nastalih šteta i regulacije izgradnje objekata i korišćenja zemljišta. Na Slici 1 prikazani su kumulativni troškovi prirodnih katastrofa od 1980. godine u USA. Poplave u USA, kao najskuplja katastrofa (Slika 1 - plavo), koštaju preko jednog triliona dolara uključujući inflaciju.

Slika 1. Kumulativni troškovi prirodnih katastrofa od 1980. godine u USA (poplave, cikloni, vetar i kombinacije) - NOAA.gov U odnosu na poplave u opštem smislu i metereološke uslove postoji veliki broj istraživanja u svetu. Promene u 21. Veku u odnosu na 20. vek su značajne. Tako je za prostor Tokija utvrđeno da povratni period poplava i nevremena od 50 godina pre globalnih klimatskih promena sada odgovara povratnom periodu od 20 godina (Slika 2) [2].

Slika 2. Povratni periodi za 20. i 21. vek Dizajniranje elemenata današnjih sistema odvodnjavanja površinskih kopova u velikoj meri se usložnjavaju imajući u vidu značajne eksterne pojave izazvane klimatskim promenama. Broj poplava na površinskim kopovima u svetu se uvećava, a uvećani rizici povlače potrebu za dodatnim ulaganjima u sisteme odvodnjavanja. Ovo potvrđuju i iskustva sa površinskih kopova Tamnava-Zapadno Polje u Kolubarskom basenu i Drmno u Kostolačkom basenu 2014. i 2016. godine (Slika 3). Direktni troškovi sanacije poplava u RB Kolubara iznosili su preko 200 miliona euro. Tu svakako treba dodati i dodatne posredne štete vezane za nedostatak uglja za termoelektrane i proizvodnju električne energije.

Slika 3. Potpunim otkaz sistema odvodnjavanja na površinskom kopu Tamnava- Zapadno Polje nakon katastrofalnog prodora voda sa poplavama velikog obima (levo) i delimični otkazi elemenata sistema odvodnjavanja na površinskom kopu Drmno umerenim prodorom površinskih voda nakon velikih padavina Povećanje pouzdanosti funkcionisanja objekata odvodnjavanja od površinskih voda, odnosno smanjenje rizika od katastrofalnih voda, zahteva, pored optimizacije parametara objekata, svakako i uvećanje troškova izrade.

2. Rizici odvodnjavanja površinskih kopova

Prema klasičnoj definiciji, verovatnoća ili rizik otkaza elemenata sistema odvodnjavanja je praktično mogućnost pojave situacije ili događaja da se mogu pojaviti negativne posledice otkaza funkcionisanja odvodnjavanja na površinskom kopu i uobičajeno se definiše na sledeći način [1]: R = Pf*C Gde je: Pf - verovatnoća otkaza elementa ili sistema odvodnjavanja C - gubici ili troškovi prouzrokovani otkazom Osnovni gubici od otkaza odvodnjavanja mogu se klasifikovati u tri osnovne kategorije [3]: • Gubici nastali zbog smrti ili oštećenja zdravlja ljudi. • Gubici vezani za štete u odnosu na zaštitu životne sredine, okruženje, stabilnost kosina i infrastrukturu površinskog kopa. • Finansijski gubici koji obuhvataju troškove pada proizvodnje, intervencija, sanacija, popravki itd.

Ukupni gubici zbog otkaza na površinskom kopu uobičajeno se pokazuju u novčanim jedinicama. Za međusobno nezavisne pojave otkaza elemenata sistema odvodnjavanja, ukupni rizik iznosi: Rt = Pf1*C1+…+ Pfi*Ci Gde je: Rt - ukupni rizik delimičnog ili potpunog otkaza odvodnjavanja Pfi - verovatnoća otkaza i-tog elementa sistema odvosnjavanja (i = 1,…, n) Ci - očekivani gubici zbog otkaza i-tog elementa Rizici zbog otkaza odvodnjavanja ne mogu biti kontrolisani u slučajevima katastofičnih događaja kao što su poplave ili moguća prateća klizišta ali mogu izazvati velike troškove za površinske kopove, kako zbog sanacija, tako i zbog prateće ugroženosti proizvodnje. Uobičajeno je da se u ovim slučajevima za dobijanje verovatnoće otkaza elemenata sistema odvodnjavanja koristi geometrijaska raspodela sa parametrom vezanim za povratni period (Tr) n katastrofalnog događaja sa verovatnoćom p, gde je p = 1/Tr sa funkcijom f(t) = p(1-p) [4]. Operativno je pogodno koristiti i eksponencijalnu raspodelu, kada ova verovatnoća iznosi: Pf = 1-exp(-p*n). Verovatnoća da se neće dogoditi katastrofični događaj za odvodnjavanje u analiziranom periodu od n godina je: n Po = (1-p) Rizik ili verovatnoća da će se katastrofičan događaj desiti najmanje jedanput u analiziranom periodu je: n Pf = 1-(1-p) Troškovi rizika poplava u dosadašnjim uslovima i u uslovima budućih uvećanja zbog klimatskih promena su Pf0*C0 i Pf1*C1. Promena troškova rizika od poplava predstavlja razliku ove dve vrednosti: ΔPf*C = Pf1*C1 - Pf0*C0. Uticaj na troškove rizika se može odrediti jednostavnim širom sveta usvojenim faktorom FRIF (Flood Risk Impact Factor)[2]. Vrednost ovog faktora je: FRIF = (Pf1*C1 - Pf0*C0)/Pf0*C0. Pozitivna vrednost FRIF faktora ukazuje na povećani rizik od poplava, dok negativni faktor pokazuje smanjenje efekta rizika pri promenama uslova za površinske kopove. Kao načelni primer proračuna troškova rizika data je preliminarna analiza jednog od niza objekata odvodnjavanja površinskog kopa Drmno od površinskih voda. To je obodni kanal OK- 1 koji se sastoji iz 5 deonica i ima ukupnu dužinu od 2.322 m. Prema podacima Republičkog hidrometeorološkog zavoda maksimalne časovne padavine za pedesetogodišnji povratni period za dati lokalitet iznose i = 54 mm/h. Prema dosadašnjim proračunima usvojen je u prvoj opciji koeficijent sigurnosti Ks0 = 1.2 (Tabela 1). U drugoj opciji sa realnim mogućim uticajem klimatskih promena usvojen je koeficijent sigurnosti Ks1 = 1.5. Preliminarno proračunate vrednosti parametara kanala OK-1 u dve opcije date su u Tabeli 1. Tabela 1. Proračunate vrednosti parametara kanala u dve opcije Dužina Q F Q V Q F Deonica 0 K k0 0 K k1 1 (m) (m3/s) (m2) s0 (m3/s) (m3) s1 (m3/s) (m2) 1 845.8 9.36 5.28 1.2 11.23 4466 1.5 14.04 6699 2 607.2 15.12 9.46 1.2 18.14 8043 1.5 22.68 12065 3 909.3 24.21 12.19 1.2 29.05 11085 1.5 36.32 16628 4 207.6 25.29 10.69 1.2 30.35 2220 1.5 37.94 3330 5 242.5 26.46 10.92 1.2 31.75 2650 1.5 39.49 3975

Gruba analiza pokazuje da je izradu obodnog kanala OK-1 u opciji koeficijenta sigurnosti Ks1 3 = 1.2 potrebno je iskopati oko 30000 m materijala, dok je u opciji koeficijenta sigurnosti Ks2 = 1.5 potrebno otkopati oko 45000 m3 materijala. Troškovi otkopavanja kanala u prvoj postojećoj opciji sa povratnim periodom od 50 godina (p = 0.02) iznose oko Ck0 = 100000 euro dok su finansijski gubici Cf0 = 500000 euro. U drugoj opciji, koja uključuje smanjenje

55 povratnog perioda na 20 godina (p = 0.05), troškovi otkopavanja su Ck1 = 150000 euro, a finansijski gubici Cf1 = 100000 euro. Verovatnoća funkcionisanja kanala bez otkaza u desetogodišnjem analiziranom periodu (n = 10) je za pedesetogodišnji povratni period Po0 = (1- 10 0.02) = 0.8, dok je verovatnoća otkaza ili rizik Pf0 = 0.2. Verovatnoća funkcionisanja kanala 10 bez otkaza u desetogodišnjem periodu je za dvadesetogodišnji povratni period Po1 = (1-0.05) = 0.6, dok je verovatnoća otkaza ili rizik Pf1 = 0.4. Jasno je da se rizik od katastrofalnih pojava usled klimatskih promena udvostručio. U ovom slučaju zadovoljavajuće pouzdano 4 funkcionisanje objekta od Po1 = 0.8 se obezbeđuje samo za n = 4 godine jer je Po1 = (1-0.05) = 0.8. Po opcijama, troškovi rizika od katastrofalnih padavina i poplava su: Pf1(Ck1+Cf1) = 0.4(150000+100000) = 100000 euro, odnosno, Pf0(Ck0+Cf0) = 0.2(100000+500000) = 120000 euro. Očigledno je da je sa teho-ekonomskog aspekta prihvatljivo uvećanje ulaganja (troškovi rizika) u izradu kanala za odvodnjavanje od površinskih voda radi smanjenja rizika od katastrofalnih padavina i poplava. Faktor uticaja rizika poplave (Flood Risk Impact Factor (FRIF)) iznosi: FRIF = (Pf1(Ck1+Cf1) - Pf0(Ck0+Cf0))/Pf0(Ck0+Cf0) = 120000-100000/120000 = 0.2. Pozitivni faktor FRIF pokazuje uvećanje rizika u novonastalim uslovima zbog klimatskih promena.

3. Zaključak

Zbog klimatskih promena i globalnog zagrevanja veoma su karakteristične velike hidrološke promene u zonama površinskih kopova uglja, koji se po pravilu nalaze u slivovima reka. Već učestale pojave katastrofičnih padavina i poplava na kopovima ukazuju na potrebu da se inoviraju postojeće analize pri dimenzionisanju objekata odvodnjavanja od površinskih voda. Povećani troškovi rizika otkaza elemenata i sistema odvodnjavanja (Pf*C) i povećani faktori uticaja rizika poplava (FRIF) ukazuju da je neophodno, sa mnogo više detalja i sa tehno- ekonomskog aspekta, optimizovati parametre objekata odvodnjavanja od površinskih voda pri projektovanju ali i sa puno odgovornosti ispoštovati dinamiku izgradnje na terenu.

Literatura

[1] Cehlar M., Rybar P., Domaracka L., Sheibalova M., Pavlovic N.: Valuation and Investment Processes in Mineral Raw Materials, Monography, JUKOM, ISBN 978-86- 83497-26-3, 2019 [2] Masaru Morita.: Flood Risk Impact Factor for Comparatively Evaluating the Main Causes that Contribute to Flood Risk in Urban Drainage Areas, Water 2014, 6, 253-270; doi:10.3390/w6020253, 2014 [3] Pavlovic N., Ignjatovic D., Pavlovic V.: Assessment of social and environmental risks on opencast coal mines Int. J. Mining and Mineral Engineering, Vol. 10, Nos. 2/3/4, 2019 271, Inderscience Enterprises Ltd., 2019 [4] Read L. and Vogel R.: Reliability, return periods, and risk under nonstationarity, AGU- Water Resources Research, 2015

XIV MEĐUNARODNA KONFERENCIJA 14th INTERNATIONAL CONFERENCE OMC 2020 OMC 2020 Zlatibor, 14-17. oktobar 2020. Zlatibor, 14-17 October 2020

KONCEPT RAZVOJA SEKTORA RUDARSTVA U NAREDNOM SREDNJEROČNOM PERIODU DO 2025. GODINE

CONCEPT OF MINING SECTOR DEVELOPMENT IN THE NEXT MEDIUM- TERM PERIOD UNTIL 2025

Pavlović V.1

Abstrakt

Koncept razvoja sektora rudarstva u narednom srednjeročnom periodu do 2025. godine bazira se na zaštiti mineralnih sirovina kroz planiranje korišćenja zemlјišta, jačanju institucionalnog i osavremenjavanju zakonodavnog okvira, obezbeđenju dugoročnog stabilnog makroekonomskog okruženja, primeni najbolјih savremenih tehnologija u cilјu racionalnog korišćenja i maksimalnog iskorišćenja ležišta uz uspostavljanje pouzdanog sistema zaštite životne sredine, a sve u cilju sigurnog snabdevanja domaćeg i inostranog tržišta.

Ključne reči: Koncept, razvoj, rudarstvo, mineralne sirovine,

Abstract

The concept of the mining sector development in the next medium-term until 2025 is based on the protection of mineral resources through land use planning, strengthening the institutional and modernizing the legislative framework, ensuring a long-term stable macroeconomic environment, application of best modern technologies for rational use and maximum exploitation with a reliable environmental protection system, with the aim of securely supplying for domestic and foreign markets.

Key words: Concept, development, mining, mineral raw materials

1. Uvod

Eksploatacija mineralnih resursa i sirovina nedvosmisleno je nužan preduslov egzistencije današnje civilizacije. Dalјi privredni rast, kao pokazatelј društvenog i ekonomskog razvoja i standarda živlјenja, zahteva sve veće količine mineralnih sirovina. Posledica ove činjenice je da rudarska delatnost kao nosilac upravlјanja mineralnim sirovinama, u kontekstu prevladavajuće želјe za dalјim rastom materijalnog standarda živlјenja, nije stvar odabira, nego neminovnost. Značaj mineralnih sirovina u razvoju savremenog društva može da se sagleda i sa aspekta ukupne proizvodnje. Danas se u svetu proizvodi oko 63 milijarde t mineralnih

1 Pavlović Vladimir, Centar za površinsku eksploataciju, Beograd 57 sirovina (oko 18 milijardi t energetskih, metaličnih, nemetaličnih i industrijskih mineralnih sirovina i dragocenih metala i oko 45 milijardi t građevinskog agregata). Sve prognoze i trendovi razvoja savremenog društva ukazuju da će se do 2030. godine ukupna proizvodnja uvećati na oko 120 milijardi t mineralnih sirovina. Ovakvi trendovi proizvodnje mineralnih sirovina će u narednom periodu da budu veliki izazov za savremeno društvo, kako sa aspekta istraživanja ležišta u sve složenijim geološkim uslovima, tako i sa aspekta inovacija u eksploataciji i preradi mineralnih sirovina. Budući da mineralni resursi nisu homogeno raspoređeni na planeti, inteziviraće se i mnoga pitanja međunarodne saradnje na polјu istraživanja i održivog korišćenja mineralnih resursa, razvoja međunarodnih kapaciteta u premošćavanju praznina u znanju i rešavanja mnogih pitanja koja su vezana za složene odnose između održivog razvoja i snabdevanja privrede mineralnim resursima na globalnom planu [1].

2. Sintezna analiza rudarskog sektora u Republici Srbiji

Mineralni resursi i mineralne sirovine kao i sam rudarski sektor u Srbiji nemaju onaj privredni i ekonomski značaj koji bi trebalo, obzirom da je Srbija relativno bogata mineralnim resursima. Nešto povolјnije stanje je u proizvodnji čvrstih, tečnih i gasovitih MS, koje su u direktnoj vezi sa energetskim bilansom države, i poslednjih godina i u proizvodnji bakra i olova i cinka. Kada je o istraživanjima reč, obim i dinamika izvođenja osnovnih i primenjenih geoloških istražnih radova, bili su limitirani raspoloživim finansijskim, tehničnim i drugim resursima, tako da pojedine ranije planirane etape istraživanja često nisu bile vršene ili nisu sprovođene do kraja. Ovo ima za posledicu da su danas, posle više od 50 godina istraživanja, mnoga rudonosna područja Srbije ostala nedovolјno istražena, ispitana i valorizovana. Generalno nedovoljno dobra privredna pozicija mineralnih resursa i sektora rudarstva je posledica strateških opredeljenja države. Ukupna proizvodnja svih mineralnih sirovina u Srbiji poslednjih nekoliko godina kreće se oko 73 Mt od čega na ugalј otpada oko 40 Mt. Mineralne sirovine za građevinski materijal (sve vrste kamenog agregata, pesak, šlјunak, proizvodnja građevinskog materijala itd.) proizvode se u količini od oko 18 Mt plus nelegalna i nigde evidentirana eksploatacija peska iz rečnih korita i aluviona u količini 3 Mt do 5 Mt. Ruda bakra se eksploatiše u količini od oko 15,5 Mt, a ruda olova i cinka u količini od oko 0,33 Mt. Poslednjih godina, nafta se eksploatiše u količinama od oko 0,9 Mt, a gas u količinama od 0,4 Mm3. Treba napomenuti i proizvodnju oko 1,1 t zlata, oko 11,5 t srebra, oko 20 kg selenijuma, preko 20 kg paladijuma i oko 3 kg platine. Procene su da će i u narednom periodu proizvodnja MS do 2025. godine ostati na istom nivou. 2025. godine očekuje se intenzivniji rast proizvodnje rude bakra kada sa radom počnu novi rudnici u Borskom basenu. Takođe, posle 2025. godine očekuje se i puna proizvodnja mineralnih sirovna koje se do sada nisu eksploatisale: litijum, bor, molibden i značajne količine zlata (nova ležišta) kao i fosfata. Današnja godišnja proizvodnja mineralnih sirovina ceni se na oko 1,5 milijardi evra. Kada je reč o geološkim istraživanjima, poslednjih godina njihova vrednost ima stalni rast da bi u 2018. godini iznosila preko 100 miliona evra. Procenjuje se da oko 2% bruto društvenog proizvoda Srbije pripada rudarskom sektorua ukupan kumulativni (indirektan) efekat rudarstva na BDP je znatno veći. Po strukturi oko 90% učešća u procenjenih 2% BDP čine energetske MS i to ugalј, nafta i prirodni gas i bakar kao metalična MS. Ostatak od 10% po strukturi čine proizvodnja olova i cinka i nemetalične MS. U rudarstvu je zaposleno 1,2% ukupno zaposlenih u Srbiji. Oprema na površinskim kopovima, u proseku je stara preko 30 godina, a u podzemnoj eksploataciji i starija, pa je funkcionalno nepouzdana ali i problematična sa aspekta tehničke i tehnološke zastarelosti. Tehnička i tehnološka zastarelost dalјe uslovlјava smanjenu valorizaciju mineralnih sirovina kako pri eksploataciji tako i pri preradi.

Nelegalna eksploatacija mineralnih sirovina u Srbiji zvanično nije registrovana, osim u slučajevima nelegalne eksploatacije peska i šlјunka iz rečnih korita i priobalјa reka kao i kamena iz takozvanih pozajmišta. Reciklaža, ili danas u svetu priznato urbano rudarstvo, metala, nemetala i građevinskog otpada ali i drugih materijala iz komunalnog i posebno industrijskog otpada kao antropogenih sirovina je danas postala vrlo važna industrijska grana sa stalnom tendencijom rasta i sa višestrukim pozitivnim razvojnim, ekološkim i ekonomskim efektima. Najčešći uzroci problema kod zaštite životne sredine su zastarele tehnologije i dotrajalost postrojenja i mehanizacije u oblasti eksploatacije i pripreme MS i neadekvatno upravlјanje zaštitom životne sredine. Inače, svaka rudarska aktivnost kao projekat i trajna ili privremena društvena delatnost može narušiti ekološku stabilnost, biološku raznolikost ili na bilo koji drugi način uticati na životnu sredinu ali se uz procenu uticaja i određivanje potrebnih mera zaštite svi negativni uticaji mogu smanjiti na najmanju meru ili potpuno eliminisati. Prostorni plan Republike Srbije donosi se za teritoriju Republike Srbije i osnovni je planski dokument prostornog planiranja i razvoja u Republici i odnosi se i na mineralne sirovine kao resurs i rudarstvo kao privrednu delatnost. Svaki prostorni plan, bez obzira na nivo detalјnosti, na visokom kontekstnom nivou sadrži aspekt mineralnih sirovina i rudarstva kao posebno poglavlјe u planu. Za oblasti koje su definisane kao rudarski baseni urađeni su ili su u fazi donošenja Prostorni plan područja posebne namene eksploatacije mineralnih sirovina na lokalitetu rudnika Čukaru Peki u opštini Bor i Prostorni plan područja posebne namene borsko- majdanpečkog rudarskog basena (Zijin Minning Group), Prostorni plan područja eksploatacije kolubarskog lignitskog basena i Prostorni plan područja posebne namene kostolačkog ugljenog basena (Elektroprivreda Srbije) i Prostorni plan područja posebne namene za realizaciju projekta eksploatacije i prerade minerala jadarita Jadar (Rio Sava Exploration). Pravni osnov za upravljanje u sektorima mineralnih sirovina i rudarstva je Zakon o rudarstvu i geološkim istraživanjima (Sl. glasnik RS, broj 95/18). Prema ovom Zakonu, ključni državni dokument u vezi upravljanja mineralnim sirovinama je državna Strategija, koja bi trebalo da bude osnova za sve aspekte mineralnih sirovina u Prostornom planu Republike Srbije kao i hijerarhijski nižim planskim dokumentima. Sa aspekta zakonske obaveze za eksploataciju mineralnih sirovina u oblastima koje su definisane kao rudarski baseni rade se prostorni planovi posebne namene. U ovim planovima oblast rudarstva je obuhvaćena sa aspekata prostora, resursa, proizvodnje, ekologije i društvenog aspekta. Makroekonomska stabilnost je od suštinskog značaja za održivi razvoj i konkurentnost privrede pa i sektora rudarstva. Srbija se za poslednjih šest godina transformisala u rastuću ekonomiju sa niskom inflacijom, uravnoteženom fiskalnom pozicijom, opadajućim javnim dugom, manjom eksternom neravnotežom i oporavkom tržišta rada. Makroekonomska stabilizacija i popravlјanje poslovnog ambijenta poslednjih godina doprinose visokom prilivu stranih direktnih investicija. Konkurentnost srpske ekonomije je uporediva sa drugim zemljama Zapadnog Balkana ali je ispod standarda EU, jer mnoga strukturna pitanja tek treba da budu rešena. Usled povećane tražnje za mineralnim sirovinama, kratkoročno i dugoročno, u geološka istraživanja novih ležišta, kao i u inovacije u eksploataciji i preradi mineralnih sirovina, biće uložena značajna finansijska sredstva. Budući da mineralni resursi nisu homogeno raspoređeni na planeti, rizik snabdevanja svetske privrede zemalјa retkim metalima, obojenim i legirajućim metalima kao i izvorima primarne energije, posebno uglјa, nafte i gasa inteziviraće i mnoga pitanja međunarodne saradnje na polјu istraživanja i održivog korišćenja mineralnih resursa.

3. Načela i principi razvoja sektora rudarstva

Ključno načelo korišćenja, zaštite i upravljanja mineralnim sirovinama kao prirodnim resursom i rudarstvom je da se istražuju, eksploatišu i koriste u skladu sa principima održivog razvoja. Najvažniji principi korišćenja, zaštite i upravljanja mineralnim sirovinama i razvoja rudarstva su: princip efikasnog korišćenja, princip ograničenog korišćenja i supstitucije, princip javnog dobra, princip upotrebe tehnologija prihvatljivih za životnu sredinu, princip sanacije i remedijacije, princip prevencije i predostrožnosti, princip dobre zakonodavne i institucionalne prakse, princip transparentnosti, princip partnerstva u svim fazama formiranja strateškh planova korišćenja, zaštite i upravljanja MS, princip uključivanja javnosti i podizanja javne svesti za bolje razumevanje pitanja održivog razvoja i značaja sektora rudarstva i mineralnih sirovina za razvoj savremenog društva. Korišćenje, zaštita i upravljanje mineralnim sirovinama i razvoj rudarstva zasniva se na zakonskoj regulativi i planskim dokumentima (prostornim i sektorskim), kojima se određuju smernice i utvrđuju prioriteti. Kada je reč o zakonskoj regulativi i planiranju u rudarskom sektoru, postojeća dobra svetska praksa je izražena dinamika i kontinuitet u kratkom vremenskom period kako bi se odgovorilo na brze promene u zahtevima ekonomskog razvoja i tržišta.

4. Koncept razvoja sektora rudarstva u srednjeročnom periodu do 2025. godine

4.1. Jačanje institucionalnog i osavremenjavanje zakonodavnog okvira

Jačanje institucionalnog i osavremenjavanje zakonodavnog okvira, kao i izrada niza nedostajućih podzakonskih akata treba da omoguće veću valorizaciju ukupnih potencijala sektora rudarstva i njegovo adekvatno učešće u privrednom i društvenom razvoju države. Jačanje institucionalnog okvira podrazumeva organizaciono, kadrovsko i svako drugo resursno jačanje ministarstva nadležnog za rudarstvo, koje će moći da sprovede reforme zakonodavnog okvira u skladu sa savremenim svetskim i pre svega evropskim trendovima, izradi nedostajuće podzakonske akte i donese kljčne sektorske dokumente, Strategiju upravljanja mineralnim resursima Republike Srbije i Mineralnu politiku Republike Srbije. Ova dva dokumenta su i tekovina većine država članica EU. Strategija upravlјanja mineralnim resursima u Republici Srbiji, kao resorni strateški dokument, treba da definiše dinamički plan razvoja sektora MS i rudarstva, odnosno da sadrži projekciju budućih potreba za mineralnim sirovinama u Republici Srbiji, kako za sopstvene potrebe tako i za izvoz, uz uvažavanje ekonomskih, ekoloških i socijalnih aspekata i uz podršku savremenog zakonodavnog i institucionalnog okvira, usaglašenog sa preporukama i dobrom praksom EU. Takođe, Strategija treba da predstavlјa sistemsko planiranje svih aspekata u oblasti mineralnih resursa na osnovama najšireg konsenzusa i zajedničke vizije države, poslovnih subjekata, lokalne samouprave i stručne javnosti. Osim Strategijom na državnom nivou, strateško upravljanje mineralnim resursima, po istom modelu, na hijerarhijski nižem nivou, potrebno je sprovoditi i u domenu regiona i lokalnih samouprava. Sličan model postoji za oblasti koje su definisane kao rudarski baseni za koje se kao strateški dokumenti upravljanja mineralnim resursom izrađuju Dugoročni programi eksploatacije. Ovakav način diversifikovanja strateškog upravljanja mineralnim resursima sa državnog na niže teritorijalne celine treba da omogući efektnije prostorno planiranje, efikasnije korišćenje i pouzdanu zaštitu neobnovljivih mineralnih resursa. Prostorni razvoj, planiranje upotrebe zemlјišta i mineralni resursi neraskidivo su povezani, međusobno zavise i zahtevaju integrisani pristup kod izrade prostornih planova svih nivoa. Dosadašnji pristup u prostornim planovima podrazumevao je uglavnom da se mineralne sirovine razmatraju sa aspekta sanacije i kreativnih pristupa za rešavanje i ublažavanje uticaja

60 istraživanja i eksploatacije mineralnih sirovina. Novi pristup u prostornom planiranju, mineralne sirovine mora da stavi u kontekst održivog razvoja zasnovanog na uravnoteženom odnosu između društvenih potreba, ekonomskih aktivnosti i kvaliteta životne sredine. Ovakav pristup treba da obezbedi promišljeno upravljanje, zaštitu i planiranje u domenu mineralnih sirovina kako bi one, dugoročno, ostale resurs koji može doprineti prosperitetu društva i privrednom razvoju Republike Srbije.

4.2. Koncept razvoja rudarstva

Koncept razvoja sektora rudarstva u narednom planskom periodu baziran je na analizi svetskih i evropskih kretanja u proizvodnji mineralnih sirovina, kao i domaćih razvojnih perspektiva. Energetske mineralne sirovine u Republici Srbiji imaju prvenstveno značaj za snabdevanje domaćeg tržišta, kako u proizvodnji električne energije, tako i u proizvodnji naftnih derivata. Bakar, olovo, cink su mineralne sirovine čija proizvodnja prventstveno ima značaj za razvoj Republike Srbije, sa manjim učešćem na evropskom tržištu (do 5%). Planiranim merama povećanja proizvodnje stećiće se preduslovi za potpuno snabdevanje domaćeg tržišta ovim sirovinama ali i za izvoz na druga tržišta, pre svega evropsko. Litijum je za sada jedina mineralna sirovina u Republici Srbiji, čija će buduća proizvodnja, priprema, prerada i finalizacija proizvoda, imati određeni uticaj na svetsko tržite. Procene su da proizvodnja litijuma u Srbiji činiti preko 10% svetske proizvodnje i preko 90% proizvodnje u Evropi. Antimon, fosfati, fluoriti i borati su mineralne sirovine čija buduća proizvodnja, priprema, prerada i finalizacija proizvoda, može da ima značajan uticaj na evropsko tržište (više od 10% evropskog tržišta). Razvoj sektora rudarstva u domenu energetskih MS Ugalj Proizvodnju lignitskog uglja u Srbiji realizuje Elektroprivreda Srbije u okviru dva basena na pet površinskih kopova (Polјe C, Polјe D-Južno krilo, Tamnava-Zapadno Polјe i Polje G u Kolubarskom besenu i Drmno u Kostolačkom basenu). U narednom planskom periodu potrebna proizvodnja za snabdevanje postojećih i novih zamenskih termoenergetskih kapaciteta iznosi oko 48 Mt uglja, i to oko 36 Mt iz Kolubarskog basena i oko 12 Mt iz Kostolačkog basena. U Kolubarskom basenu planirani kapacitet do 2025. godine, realizovaće se na pomenutim površinskim kopovima, s tim što je od 2021./2022. godine planirana i proizvodnja na novom površinskom kopu Radljevo Sever i postepen završetak proizvodnje na površinskom kopu Polje G. Posle 2025. godine, do kraja planskog perioda proizvodnja uglja u Kolubarskom basenu realizovaće se u istočnom delu basena na površinskom kopu Polje E i zapadnom delu basena na površinskim kopovima Tamnava-Zapadno Polje i Radljevo Sever. Razvoj eksploatacije uglja u Kostolačkom basenu trenutno je baziran na proizvodnji uglja samo sa površinskog kopa Drmno sa postepenim podizanjem optimalnog godišnjeg kapaciteta na oko 12 Mt uglja do 2022. godine. Projektovani kapacitet površinskog kopa Drmno je optimizovan u funkciji rezervi uglja u ležištu i potrebne proizvodnje za snabdevanje postojećih termoenergetskih blokova i ulaska novog bloka B3 od 350 MW TE Kosotlac, bez ikakve rezerve za podizanje kapaciteta. Ovakav plan razvoja energetike u odnosu na Kostolački basen nema dovoljnu meru pouzdanosti ali ni razvojnu komponentu. Imajući u vidu resursni potencijal uglja, u ukupan razvoj Elektroprivrede Srbije neophodno je uključiti i razvoj površinske eksploatacije uglja na novim površinskim kopovima u zapadnom delu Kostolačkog basena kapaciteta 9 miliona tona uglja godišnje i izgradnju nove savremene HELE (High Efficiency Low Emision) termoelektrane snage 600 MW do 1.000 MW. Ovaj novi termoenergetski kapacitet delom bi bio zamenski za postojeće koji treba u narednom planskom periodu da se gase, a delom dodatni, pre svega na osnovu veće energetske efikasnosti. Osim u ova dva basena, u narednom planskom periodu potrebno je i

61 iskoristiti potencijal ležišta Kovinskog lignitskog uglja izgradnjom površinskog kopa kapaciteta oko 6 Mt uglja za snabdevanje nove savremene HELE termoelektrane snage 600 MW. Ovako planirani kapaciteti na eksploataciji lignitskog uglja za proizvodnju električne energije iz revitalizovanih postojećih i novih savremenih i održivih termoenergetskih kapaciteta obezbeđuju energetsku nezavisnost ali i omogućuju da Republika Srbija, efikasno i ekološki efektivno valorizuje svoje rezerve lignitskog uglja i dugoročno postane neto izvoznik električne energije. Razvoj podzemne eksploatacije uglja u narednom planskom periodu nema izraženu perspektivu i vezan je, pre svega, za opredelјenje države da se rezerve ovih rudnika vežu za izgradnju novog termoenergetskog kapaciteta na lokaciji rudnika uglja Štavalj (Sjenički basen). Potrebne investicije i proizvodni troškovi podzemne eksploatacije su ograničavajući faktor za iskorišćenje ovog potencijala, barem u periodu do 2025. godine. Nafta i gas Povećanje proizvodnje nafte i gasa u narednom planskom periodu je veoma neizvesno jer se ne može ostvariti samo primenom novih tehnologija i povećanjem tempa crplјenja postojećih ležišta, već je moguće samo ako se u narednom periodu ostvari povećanje rezervi na osnovu pozitivnih rezultata započetih istraživanja, odnosno otkrića novih naftnih ležišta. U protivnom domaće bilansne rezerve biće dovoljne samo za održavanje postojeće proizvodnje u narednom planskom periodu do 2025. godine ali ne i zadovoljenje energetskih potreba Republike Srbije. Geotermalna energija Rezultati dosad izvedenih istraživanja u Republici Srbiji pokazuju da korišćenje geotermalne energije u energetske svrhe može biti značajno u njenom energetskom bilansu, jer prognozne rezerve geotermalne energije u samo u rezervoarima hidrogeotermalnih sistema iznose oko 550 Mt termalno ekvivalentnog tečnog goriva. Sadašnje ocene energetske potencijalnosti geotermalnih resursa, pokazuju da bi se sa intenzivnim programom geotermalnih istraživanja i korišćenja u planskom periodu, mogla da postigne zamena od najmanje 500.000 t uvoznih tečnih goriva na godišnjem nivou, a sa direktnim korišćenjem pomoću geotermalnih toplotnih pumpi mogla bi se smanjiti potrošnja električne energije za više od 1.200 MW. Razvoj istraživanja i korišćenja geotermalne energije i prostorna distribuiranost geotermalnih izvora svakako bi povoljno uticali i na ukupni privredni održivi razvoj lokalnih samouprava i zajednica korišćenjem lokalnih energetskih resursa. Razvoj sektora rudarstva u domenu metaličnih MS Razvoj sektora rudarstva u domenu metaličnih MS u narednom planskom periodu baziran je na daljem razvoju postojeće eksploatacije i proizvodnje metala bakra i pratećih metala u Borskom basenu i proizvodnji metala olova i cinka, zatim svetski značajnim sirovinsko-resursnim i ekonomskim potencijalima litijuma kao i potencijalima za buduću proizvodnju antimona, molibdena i nikla. Osim bakra, olova i cinka ostale pomenute metalične MS danas se ne eksploatišu ali imaju veliki razvojni potencijal i geološki i proizvodni. Bakar i prateći metali Strateški plan razvoja proizvodnje bakra se zasniva na overenim geološkim rezervama rude bakra od preko 2,5 milijarde tona, na mogućnosti povećanja kapaciteta eksploatacije rude nabavkom nove visokokapacitivne rudarske mehanizacije, rekonstrukciji i nabavci nove flotacijske opreme i rekonstrukciji topionice i izgradnji nove fabrike sumporne kiseline, čime će se postići efektniji i efikasniji tehnološki rezultati i zaštita životne sredine prema najvišim ekološkim standardima. U narednom planskom periodu do 2035. godine treba da se realizuju planovi povećanja proizvodnje sa postojećih od oko 70.000 t/g na oko 150.000 t/g katodnog bakra kao i odgovarajuće povećanje proizvodnje pratećih metala.

Olovo i cink sa pratećim metalima Razvoj eksploatacije olova i cinka u narednom planskom periodu usmeren je, pre svega, na ležišta gde se vrši podzemna eksploatacija u centralnoj Srbiji-Rudnik, Grot, Lece, Veliki Majdan kao i na ležišta koja imaju resursni potencijal za eksploataciju. Budući razvoj treba da bude usmeren na modernizaciju rudarskih pogona, posebno pogona za preradu, u funkciji podizanja kapacitativnih mogućnosti, boljeg iskorišćenja ležišta i finalizacije proizvodnje do metala. U narednom planskom periodu do 2025. godine treba očekivati blago povećanje proizvodnje olova i cinka i pratećih metala u postojećim rudnicima kao i potpuno definisanje potencijala za eksploataciju u ležištima koja se trenutno ne eksploatišu. Litijum U narednom planskom periodu do 2025. godine pokrenuće se i ekonomski najznačajnija za Republiku Srbiju eksploatacija litijuma u Jadarskom basenu, koji je sa količinom i sadržajem litijuma i bora u rudi, jedan od najznačajnijih potencijala u svetskim razmerama. Za ovaj projekat do sada su završene ili su u završnoj fazi aktivnosti na overi rezervi, izradi planske dokumentacije i izradi investiciono-tehničke dokumentacije otvaranja rudnika. Ostale metalične MS Geološke rezerve rude molibdena koje iznose oko 1,4 milijardi t (bilansne rezerve rude od oko 1,09 milijardi t u porfirskim ležištima bakra u Borskoj metalogenetskoj zoni, u kojima se molibden pojavlјuje kao prateća komponenta, i oko 300 Mt rude u ležištu Mačkatica), resursi prirodno legiranih ruda gvožđa niklom i hromom (lateritski tip) sa mineralnim potencijalom većim od milijardu tona (resursi na području Mokre Gore iznose preko 240 Mt) kao i resursi antimona (posebno resursi u Podrinju) su značajan potencijal za razvoj rudarstva u narednom planskom periodu. Pomenuti resursi molibdena i nikla su takvog potencijala da njihovom valorizacijom Republika Srbija može postati značajan izvoznik ovih metala. Tehnogeni metalični mineralni resursi Osim razmatranih geogenih metaličnih mineralnih resursa Republike Srbije, za razvoj rudarstva u narednom planskom periodu, značajno mesto kao mineralno-sirovinska baza, a naročito u aktuelnom razmatranju ekološkog aspekta prisustva i uticaja na životnu sredinu, imaju tehnogeni metalični mineralni resursi, nastali kao prateći produkt uz aktivnost eksploatacije i pripreme metaličnih mineralnih resursa pri njihovoj ekstrakciji. U planskom periodu do 2025. godine moguće je pokrenuti rudarske aktivnosti na flotacijskim odlagalištima jalovine i odlagalištima šlјake u Borskom basenu. Razvoj sektora rudarstva u domenu nemetaličnih MS Klјučan za budući razvoj sektora nemetaličnih industrijskih MS ali i sa velikim značajem za rudarski sektor u celini, u narednom planskom periodu do 2025. godine biće početak eksploatacije jadarita i ekstrakcija borata kao nemetalične industrijske mineralne sirovine u Jadarskom basenu i početak eksploatacije borata u Jarandolskom basenu. Ovo je posebno značajno jer danas, osim za građevinsku industriju, eksploatacije nemetaličnih MS za industrijsku preradu u Srbiji gotovo da i nema. Kada je reč o MS za građevinsku industriju i industrijsku preradu, tu su svi rudnici u privatnom vlasništvu. Ovo je važno napomenuti jer je ovaj sektor i najrazvijeniji upravo zbog tržišnog ponašanja. Za očekivati je da će i u budućnosti u skladu sa zahtevima tržišta ovaj sektor preduzimati razvojne korake i bez uplitanja države. Ipak treba naglasiti da se očekuje da ovaj sektor u celom narednom planskom periodu ima intenzivan razvoj, jer se upravo u ovom periodu očekuje nastavak izgradnje državnih infrastrukturnih objekata, kao i drugih objekata niskogradnje i visokogradnje. Takođe, treba istaći da je u razvijenim zemlјama potrošnja proizvoda iz asortimana ovog sektora i preko 7 t

63 godišnje po stanovniku, a da je u Srbiji ova potrošnja negde oko 2,5 do 3 t godišnje po stanovniku. I u ovoj razlici uočlјiva je velika razvojna mogućnost sektora, ali treba pomenuti da je ona usko vezana za opšti privredni razvoj. Podzemne vode Podzemne vode za vodosnabdevanje Podzemne vode za vodosnabdevanje jedan su od najugroženijih mineralnih resursa i svakako, jedan od najznačajnijih za egzistenciju ljudske vrste. Podzemne vode u Republici Srbiji su resurs koji je nedovoljno istražen i u velikoj meri zanemaren potenciranjem gradnje velikih vodoakumulacija koje imaju brojne negativne ekološke i sociološke aspekte. U narednom planskom periodu do 2025. godine mora se značajno ubrzati dinamika istraživanja i izrade osnovne hidrogeološke karte Republike Srbije, izraditi strategija upravljanja vodama i uspostaviti kvalitetan monitoring režima podzemnih voda i adekvatna sanitarna zaštita i to jednoznačno u okviru nadležnog ministarstava za rudarstvo. Mineralne i termomineralne (lekovite) vode Do sada registrovane pojave i ležišta mineralnih i termomineralnih voda su dovolјni da se stekne slika o njihovom rasprostranjenju, a na osnovu toga se može suditi o mogućnostima otkrivanja novih, kao i o perspektivnosti u tom pogledu. U svakom slučaju u narednom planskom periodu potrebno je pospešiti aktivnosti na korišćenju ovih voda za banjski turizam ali i na izgradnji sistema monitoringa režima voda, boljem iskorišćenju i adekvatnoj sanitarnoj zaštiti postojećih izvorišta. 5. Konceptualni plan razvoja sektora rudarstva u kratkoročnom planskom period do 2025. godine

Konceptualni plan razvoja sektora rudarstva u narednom planskom periodu do 2025. godine, proistekao je iz prethodnih analiza postojećeg stanja i potencijala za održivi razvoj ovog sektora u kontekstu celovitog društveno-ekonomskog razvoja Republike Srbije. U tom smislu definisani su strateški prioriteti u domenu razvoja rudarstva i prikazani su u Tabeli 5.1. Tabela 5.1. Strateški prioriteti konceptualnog plana razvoja sektora rudarstva u kratkoročnom periodu do 2025. godine Broj i naziv Br. Plan/program strateškog prioriteta Odgovornost za Rok/period strateškog strateški prioritet prioriteta 1. (1.1. i 1.2.) 1.1. Organizaciono i kadrovsko jačanje Nadležno do kraja Јačanje ministarstva nadležnog za rudarstvo ministarstvo za MS 2021. institucionalnog i i rudarstvo unapređenje 1.2. Unapređenje zakonodavnog okvira u cilju Nadležno do kraja zakonodavnog podizanja funkcionalnih i upravljačkih ministarstvo za MS 2022. okvira kapaciteta sektora rudarstva i rudarstvo

1.3. Izrada i donošenje strateškog okvira za razvoj rudarstva -Strategija upravljanja mineralnim Nadležno do kraja 2. (1.3.) resursima Republike Srbije ministarstvo za MS 2021. Unapređenje -Strategija upravljanja mineralnim i rudarstvo do kraja strateškog okvira resursima podzemnih voda 2021. razvoja rudarstva Republike Srbije do kraja -Donošenje mineralne politike 2021. -Regionalna strategija upravljanja do kraja mineralnim resursima (Beogradski 2023. regiona, Region Vojvodine, Region Lokalna Šumadije i Zapadne Srbije, Region samouprava i Južne i Istočne Sbije) nadležno do kraja -Strategija upravljanja mineralnim ministarstvo za MS 2025. resursima lokalne samouprave i rudarstvo

3. 3.1. Izrada Katastra napuštenih rudnika i Nadležno Do kraja Zaštita životne rudarskih objekata u Republici Srbiji sa ministarstvo za 2022. sredine, sanacija i merama za sanaciju i remedijaciju MS i rudarstvo remedijacija rudarskih objekata 4. 4.1. Razvoj eksploatacije uglja na PK Polje C i EPS i nadležno Sigurno i prelazak u PK Polje E 2025. ministarstvo za 2020.-2025. pouzdano Sanacija odlagališta u istočnom delu rudarstvo 2020.-2021. snabdevanje Kolubarskog basena 2022. termoelektrana -Trajno izmeštanje reke Peštan sa domaćim uglјem pratećim branama, kanalima i 2023. eksproprijacijom -Eksproprijacija na prostoru istočnog dela Kolubarskog basena 4.2. Razvoj eksploatacije uglja na PK Polje G 2022. - Južno Polje -Izmeštanje infrastrukturnih objekata u centralnom delu Kolubarskog basena 4.3. Otvaranje i razvoj PK Radljevo Sever i 2020.- 2025. postizanje punog kapaciteta 4.4. Razvoj eksploatacije uglja na PK 2021. Tamnava-Zapadno Polje - Izmeštanje infrastrukturnih objekata na prostoru PK Tamnava-Zapadno Polje 4.5. Povećanje proizvodnje uglja na PK Drmno na 12 Mt u Kostolačkom basenu 2021. 4.6. Izrada planske i investiciono-tehničke dokumentacije za početak eksploatacije uglja u zapadnom delu Kostolačkog 2024. basena 4.7. Projekat valorizacija uglja u ležištu 2022. Ćirikovac u Kostolačkom basenu 4.8. Projekat valorizacije uglja u ležištu Kovin Nadležno 2022. ministarstvo za rudarstvo 4.9. Projekat valorizacije uglja u Sjeničkom Nadležno 2022. basenu-Štavalj ministarstvo za rudarstvo 5. 5.1. Projekat determinisanja ekonomskog Nadležno 2023. Supstitucija uvoza potencijala uljnih škriljaca za proizvodnju ministarstvo za mineralnih nafte rudarstvo sirovina

podizanjem Projekti valorizacije i početka 2022. 5.2. domaćih rudarskih eksploatacije: kapaciteta bornih minerala, magnezita, fosfata i fluorita

6. 6.1. Povećanje fizičkog obima u Nadležno Povećanje proizvodnji ruda: bakra, olovo-cinka i ministarstvo za 2021.-2022. proizvodnje antimona rudarstvo i nosilac metaličnih i -Planovi eksploatacije eksploatacije nemetaličnih mineralnih sirovina 6.2. Početak proizvodnje ruda: Nadležno 2021.-2022. litijuma i molibdena ministarstvo za -Investiciono-tehnička dokumentacija rudarstvo i nosilac eksploatacije 6.3. Početak proizvodnje zlata i 2022.2023. srebra ležišta Tlamino i Surlica-Dukat (Bosilegrad) -Investiciono-tehnička dokumentacija 6.4. Projekat valorizacije resursa nikla Nadležno 2023. ministarstvo za rudarstvo Projekat podsticaja intenzivnijeg Nadležno 2021. 6.5. razvoja eksploatacije i zadovoljenja ministarstvo za uvećane potražnje nemetaličnih rudarstvo mineralnih sirovina 6.6. Projekat determinisanja ekonomskog Nadležno 2022. potencijala i podsticaja proizvodnje ministarstvo za industrijskih nemetaličnih mineralnih rudarstvo sirovina 7. 7.1. Istraživanje nafte i gasa u cilju povećanja NIS i nadležno 2021-2025. Povećanje proizvodnje ministarstvo za proizvodnje rudarstvo energije iz tečnih i 7.2. Projekti podsticaja valorizacije Nadležno 2021.-2025. gasovitih geotermalnih resursa ministarstvo za energetskih rudarstvo mineralnih sirovina i geotermalne energije

6. Zaključak

Prikazani koncept predstavlja kontekstni plan razvoja rudarskog sektora Republike Srbije kojim su obuhvaćeni ključni parametri i najvažniji razvojni ciljevi. Ovaj plan predstavlja sistematski način da se upravlja budućnošću rudarskog sektora na osnovama širokog konsenzusa i zajedničke vizije svih zainteresovanih strana o boljoj, prosperitetnijoj i pre svega održivoj zajedničkoj budućnosti. Svakako treba istaći da su ključne tačke ovog plana jačanje institucionalnog i unapređenje zakonodavnog okvira i unapređenje strateškog okvira za razvoj rudarstva, koje su preduslov za realizaciju ostalih strateških prioriteta. Prikazani koncept predstavlja dobru osnovu za detaljno strateško planiranje razvoja rudarstva, odnosno izradu razvojne Strategije kojom su obuhvaćeni mineralni resursi i rudarstvo. Ovakav pristup može se okarakterisati kao društveno, ekološki i sociološki opravdana i generalno nužna aktivnost usmerena ka realno ostvarivim ciljevima uređenja, organizovanja, upravljanja i zaštite prostora i mineralnih resursa Republike Srbije i značajno bolju, odnosno maksimalno moguću, valorizaciju ukupnih

66 potencijala sektora rudarstva i njegovo adekvatno učešće u privrednom i društvenom razvoju države. Strateški dokument treba da bude zajednička želja države, poslovnih subjekata i stručne javnosti da se za sektor mineralnih resursa i rudarstva definiše koegzistentna, validna i realno primenjiva platforma koja treba da obezbedi održivo upravljanje resursnim potencijalom na bazi rešenja prihvatljivih za sve zainteresovane strane. Konačno, budući da se okolnosti relevantne za određivanje optimalnih politika upravljanja menjaju u vremenu, Strategija će u potpunosti postići svoj cilj ako posluži da se na njenim osnovama, kroz vreme, uspostavi sistem održivog upravljanja mineralnim resursima i razvojem rudarskog sektora. Tek uspostavljanje delotvornog sistema, koji prepoznaje, uvažava i uključuje sve relevantne aktere i zainteresovane strane, omogućiće da mineralne sirovine kao veoma vredan resurs od onoga što trenutno često jeste - izvor problema, konflikata i frustracija, postane ono što objektivno može da bude - značajan element celokupnog, skladnog održivog razvoja države.

Literatura

[1] Dokumentacioni material, Centar za površinsku eksploataciju, Beograd

XIV MEĐUNARODNA KONFERENCIJA 14th INTERNATIONAL CONFERENCE OMC 2020 OMC 2020 Zlatibor, 14-17. oktobar 2020. Zlatibor, 14-17 October 2020

RAZVOJ MODELA MEHANIZOVANOG OTKOPAVANJA ZBOG ISKORIŠĆENJA PREOSTALIH REZERVI UGLJA PRI PRELASKU SA POVRŠINSKE NA PODZEMNU EKSPLOATACIJU ISPOD NASELJENOG MESTA GACKO

DEVELOPMENT OF A MODEL FOR MECHANIZED EXCAVATION OF REMAINING ORE RESERVES OF COAL FROM SURFACE TO UNDERGROUND MINING BELOW THE TOWN OF GACKO

Savić D.1 Abstrakt

Podzemna eksploatacija uglja u svetu usmerena je ka modernizaciji i osavremenjavanju tehnoloških postupaka otkopavanja sa ciljem povećanja produktivnosti i ekonomičnosti, pa se izboru sistema (metode i tehnologije) otkopavanja mora posvetiti posebna pažnja. Jedan od opštih cilјeva Strategije razvoja rudnika je utvrđivanje mogućnosti i uslova primene novih tehnologija eksploatacije. S obzirom da u ležištu uglja Gacko postoje zadovolјavajući geološki uslovi (deblјine i nagibi drugog podinskog ugljenog sloja), predmet istraživanja je numeričko modeliranje interakcije rudarske mehanizacije i stenskog masiva, pri prelasku sa površinske na podzemnu eksploataciju zbog iskorišćenja preostalih rezervi uglja. Jedan od osnovnih problema koji prati podzemnu eksploataciju uglja jeste stabilnost podzemnih prostorija, jer su izložene intenzivnim pritiscima i deformacijama. Pri projektovanju podzemnih radova, potrebno je da se adekvatno predvide i kontrolišu mehanizmi sleganja površine terena koji su posledica mehanizovanog otkopavanja.

Ključne reči: mehanizovano otkopavanje, podzemna prostorija, modeliranje, stabilnost, sleganje, stabilnost kosina

Abstract

Underground coal mining around the world is aimed at modernizing and updating technological excavation procedures with the objective of improving productivity and efficiency, therefore special attention should be paid to the selection of the mining system (methods and technologies). One of the general goals of the Mine development strategy is to establish possibilities and conditions for the application of new mining technology. Since coal deposit Gacko has favorable geological conditions (thickness and inclination of the secondary coal seam), the subject matter of the doctoral dissertation is the numerical modelling of interaction between mining machinery and rock mass in the transition from surface to underground mining due to the exploitation of remaining ore reserves.

1 Savić Dragana, Geoing Group, Beograd 68

One of the fundamental problems associated with underground coal mining is the stability of underground excavations due to them being subjected to severe pressures and deformations. Adequate prediction and control of the mechanisms of ground surface settlements are important when designing an underground excavation, which are result of the construction of an underground excavation.

Key words: mechanized mining, underground excavation, modelling, stability, settlements, slope stability

1. Uvod

Industrijski razvijene zemlje sveta i države koje poseduju bilo kakve energetsko-sirovinske potencijale, redovno ih istražuju i bilansiraju, pogotovo ako se radi o neobnovljivim izvorima energije u koje spadaju i fosilna goriva. Mogućnost povećanja korišćenja resursa čvrstog energetskog goriva u procesu rešavanja energetske krize, koja je sve prisutnija u širem regionu, jeste pravi izazov rudarske nauke. Prilikom sagledavanja rezervi energije i potencijala Republike Srpske, ugalј je prepoznat kao dominantna energetska sirovina. Projektnim rešenjima površinske eksploatacije PK Gacko, značajne količine uglјa ostaju ispod grada Gacka i ostalih infrastrukturnih objekata, od kojih 2/3 geoloških rezervi su u prvom podinskom uglјenom sloju (PPUS) i drugom podinskom uglјenom sloju (DPUS). Pored toga, značajna količina rezervi koje su u glavnom uglјenom sloju (GUS), zbog ugla generalne kosine prema gradu od 15o, nove regulacione linije i zbog investicionih troškova otkupa i izmeštanja infrastrukture grada, nije isplativo otkopavati površinskom eksploatacijom. U svim varijantnim rešenjima stepen iskorišćenja rezervi ležišta površinskom eksploatacijom za DPUS iznosi 3,24-9,86%. Polazeći od hipoteze da će se primenom savremenih tehnologija izrade podzemnih prostorija i metoda otkopavanja, ostvariti veći stepen iskorišćenja rudnih rezervi u delu ležišta ispod naselјenog mesta i infrastrukturnih objekata, korišćene su metode izbora parametara koji se odnose na proces otkopavanja, način izrade prostorija, stabilnost prostorija, kao i mogućnost iskorišćenja otkopanog prostora za deponovanje pepela i šljake iz termoelektrane [1]. Sprovedene analize se ogledaju u postignutom visokom stepenu sigurnosti kod izbora metode mehanizovanog otkopavanja i stvaranju uslova za podzemnu eksploataciju preostalih rudnih rezervi uz visok stepen sigurnosti tehnološkog procesa, zaštite zaposlenih i objekata na površini terena.

2. Cilj istraživanja

Efikasna i ekonomski opravdana podzemna eksploatacija zahteva: • Pravovremeno odlučivanje i planiranje, praćenje i upravljanje sistemima u podzemnoj eksploataciji uglja; • Veći stepen mehanizacije i automatizacije sistema i primenu tehnologije mehanizovanog otkopavanja; • Veću istraženost ležišta; • Automatsku obradu podataka za ispitivanje i rešavanje kompatibilnosti rudarsko- geoloških parametara i tehničkih karakteristika opreme za otkopavanje; • Stabilizaciju radne sredine za izradu glavnih podzemnih prostorija; • Poznavanje mehanizma deformacije krovine i upravljanje tim mehanizmom;

• Dalja istraživanja novih tehnologija otkopavanja i opreme otkopa, sa ciljem uvođenja lakših konstrukcija za mehanizovano otkopavanje sa automatskim sistemima kontrole i regulisanja opterećenja. Cilј istraživanja je da se definišu geološke karakteristike slojeva uglja i rudarski faktori uticaja na izbor opreme i tehnologije otkopavanja, razvije numerički model za optimizaciju tehnoloških sistema podzemne ekploatacije uglja, analizira interakcija podzemnih rudarskih radova i okolne stenske mase i da se utvrde mehanizmi sleganja površine terena. Za adekvatnu analizu naponsko-deformacijskih stanja u masivu, od suštinskog značaja je razmatranje delimične relaksacije primarnih napona na otkopu. Numeričkom analizom simuliraju se napredovanje rudarskih radova i naponske promene i deformacije u okolini podzemne prostorije, kao i veličina sleganja na površini terena u zavisnosti od odabrane metode mehanizovanog otkopavanja. Na osnovu dosadašnjih, tekućih i planiranih istraživanja, pored opšte analize problema, doprinos razvijenog modela mehanizovanog otkopavanja ogleda se u: - Razvoju dinamičkog modela na osnovu kog će se izvršiti prelazak sa površinske na podzemnu eksploataciju; - Testiranju i validaciji pristupa za izbor oblika podzemne prostorije; - Podršci pri strateškom odlučivanju i projektovanju rudnika sa podzemnom eksploatacijom; - Razvoju numeričkog modela podzemne eksploatacije, kojim će se stvoriti uslovi da se u fazi projektovanja izvrši optimalan izbor parametara prostorija i metode otkopavanja uglјa, na takav način da se ne ugroze objekti i infrastruktura na površini; - Povećanju tehnološke pouzdanosti, operativne sigurnosti i veće efikasnosti i ekonomičnosti pri eksploataciji drugih ležišta, korišćenjem rezultata ovog istraživanja.

3. Numeričko modeliranje mehanizovanog otkopavanja

Metodama analize se u fazi projektovanja podzemnih rudarskih objekata traže odgovori o njihovoj stabilnosti, pouzdanosti i nosivosti. Osnovni cilj proračuna stabilnosti podzemnih objekata je da se na naučno zasnovanim principima definišu njihove dimenzije, koje će za planirani period eksploatacije obezbediti njegovu funkcionalnost, pouzdanost i bezbednost. Proračun napona u masivu oko podzemnog objekta određenog poprečnog preseka, za definisane konturne uslove, može se izvršiti na fizičkim i numeričkim modelima [2]. Numeričko modeliranje mehanizovanog otkopavanja se sastoji od dva osnovna koraka [3]: 1. Određivanje početnog stanja naprezanja (in situ) u steni/tlu na osnovu laboratorijskih ispitivanja uzoraka i inženjerskogeoloških podataka. 2. Simulacija mehanizovanog otkopavanja, izračunavanje novonastalog stanja naprezanja i deformacija u stenskoj masi i na površini terena. Osnovne faze rada kod numeričkog modeliranja su: 1. Analiza problema (gustina mreže, tipovi elemenata) 2. Izbor odgovarajućeg konstitutivnog modela 3. Određivanje geomehaničkih karakteristika za odabrani konstitutivni model 4. Određivanje graničnih uslova i opterećenja 5. Izvođenje analize 6. Obrada rezultata analize.

Slika 1. Blok dijagram faza rada kod numeričkog modeliranja [3]

Za numeričko modeliranje metodom konačnih elemenata korišćen je specijalizovani softver za analizu podzemnih konstrukcija u čvrstim ispucalim stenama RS2, Version: 2019 10.010, Build Date: Build date: Jan 24 2020 12:11:17, License Information, License Key: Remote, WIN- B6CUU4CCJFS (147.91.181.157), Sentinel Key ID:48329904298824269, Expiry: 2020-12- 31, 23:59:59 GMT, Registered to: University of Belgrade, User ID: 11394- [4]. Blok dijagram faza rada numeričkog modeliranja dat je na Slici 1.

3.1. Geotehnički modeli za numeričko modeliranje mehanizovanog otkopavanja uglja

U Gatačkom ugljenosnom basenu u Centralnom polju površinskog kopa Gacko, evidentno je ispoljena složenost terena u inženjerskogeološkom pogledu. To je i razumljivo, s obzirom da je on izgrađen od litogenetski heterogenih stenskih masa. Na osnovu dobijenih inženjerskogeoloških i geomehaničkih podataka, izvršena je analiza geotehničke građe u smislu dobijanja podataka o fizičko-mehaničkim svojstvima svake izdvojene homogene ili kvazihomogene zone. Nakon analize dobijenih parametara, urađeno je 7 geotehničkih 2D modela, od koji su 4 poprečna modela koji presecaju predmetno područje (profil 1-1’, profil 2-2’, profil 3-3’ i profil 4-4’) i tri podužna modela (profil I-I’-profil III-III’) (Slika 2).

Slika 2. Raspored formiranih poprečnih i podužnih geotehničkih modela Na Slici 3 prikazane su litogenetske jedinice sa svojim kompleksima litoloških članova i njihovom dubinom zaleganja od površine terena, debljinom i litološkim sastavom, nagibom slojeva, prostornim položajem slojeva sa povećanim otporima kopanja. U severnom delu inženjerskogeoloških profila u završnim kosinama, konture površinskog kopa nalaze se u stabilnim delovima terena, sa povoljnim strukturno-tektonskim odnosima. Ovaj deo terena, u neposrednoj blizini grada Gacka i njegove infrastrukture, izabran je za modeliranje mehanizovanog otkopavanja i sagledavanje mogućnosti uključenja podzemne eksploatacije u postojeći proces površinskog otkopavanja, određivanja optimalnog oblika, dimenzija i položaja podzemnih radova prema površinskom kopu, u cilju obezbeđenja sigurne i racionalne proizvodnje.

Slika 3. Zavšna kontura površinskog kopa sa povoljnim strukturno-tektonskim odnosima i geometrijskim parametrima Drugog podinskog ugljenog sloja (DPUS, 2Ng) - profil 1-1’

4. Validacija razvijenog modela

Rudarska aktivnost je jedan od najvažniji faktora koji utiču na promenu prirodnih pojava u stenskoj masi. Kao posledica podzemnih radova javlja se sleganje površine terena, nestabilnost kosina, diskontinualne deformacije i promena hidrogeoloških uslova. U okviru upravljanja stenskim masivom, u procesu tranzicije rudnika sa površinskom eksploatacijom na rudnik sa podzemnom eksploatacijom, veliki broj faktora utiče na sagledavanje mogućnosti daljeg nastavka eksploatacije novim metodama rudarenja. Validacija razvijenog modela prelaska sa površinske na podzemnu eksploataciju u ležištu uglja Gacko prikazana je kroz interakciju

72 rudarske mehanizacije i stenske mase, prilikom mehanizovanog otkopavanja preostalih rezervi uglja [1]. Na osnovu analize i interpretacije proračuna: - izvršen je izbor metode mehanizovanog otkopavanja uglja, - određene su granice primene izabrane metode, - izvršen je izbor podgrade podzemnih prostorija i njeno dimenzionisanje, - definisano je rastojanje između zaštitnih stubova;, i - izvršeno je definisanje zone sleganja usled izvođenja radnih panela, metodom širokog čela i podzemnih prostorija u stubno-komornom otkopu. Analizirane metode podzemne eksploatacije preostalih rezervi uglja, posmatrane su i u interakciji sa projektovanim završnim kosinama površinskog kopa, određen je optimalni oblik, dimenzija i položaj otkopa prema površinskom kopu, u cilju obezbeđenja sigurne i racionalne proizvodnje. Parametri čvrstoće i deformabilnosti stenskog masiva procenjeni su na osnovu parametara čvrstoće monolita i GSI klasifikacije stenskog masiva, koja je obavljena na jezgru istražnih bušotina. Celokupni posmatran prostor podeljen je na 7 analiziranih sektora sa karakterističnim poprečnim i podužnim presekom po kome su formirani geotehnički i numerički modeli. Jedan od koraka pri sticanju saznanja o naponsko-deformacijskom stanju, koje postoji u ležištu, pre početka podzemne eksploatacije u odnosu na konturu površinskog kopa, je dimenzionisanje budućih podzemnih radova. Pretpostavljeno je gravitaciono polje napona. Kao opterećenje je uzeta težina nadsloja (70 m, 140 m, 175 m, 200 m i 240 m) i usvojen je pritisak stenskog masiva koji odgovara primarnim naponima. Uzimajući u obzir faktore koji utiču na oblik, položaj i dimenzije otkopa (način otkopavanja, položaj ugljenog sloja u prostoru i njegove karakteristike) usvojeni su gabariti i položaj podzemnih radova: - širina panela 100 m kod mehanizovanog otkopavanja širokočelnom metodom, - visina otkopa panela kombajna 5 m, - dimenzija radne prostorije 5 m*3,5 m u stubno-komornom otkopu, - dubina eksploatacije kod mehanizovanog otkopavanja 140 m, 175 m, 200 m i 240 m, kod koje je nagib sloja, koji se eksploatiše 5, - dubina eksploatacije kod stubno-komornog mehanizovanog otkopavanja 70 m, 140 m i 200 m, - širina zaštitnih stubova između panela kod mehanizovanog otkopavanja širokim čelom 20,75 m, 25 m i 30 m i - širina zaštitinih stubova kod stubno-komorne metode 20,75 m i 25 m. Prilikom analize mogućnosti primene mehanizovanog otkopavanja širokim čelom, neophodno je voditi računa o uticaju ovog načina eksploatacije mineralne sirovine na površinu terena, pa samim tim i primenljivosti ove metode. Ova metoda otkopavanja funkcioniše tako što se proces zarušavanja razvija kroz stenski masiv u krovini ležišta, i zavisno od dubine ležišta i dubine otkopavanja, taj proces može da se razvije do površine terena. Proces podzemne eksploatacije može da ima uticaj na pojavu deformacija na površini terena, odnosno sleganja, u zoni uticaja podzemnih rudarskih radova, što dovodi do manje ili veće ugroženosti građevinskih i infrastrukturnih objekata koji se nalaze u zoni uticaja, odnosno mogućnosti njihovog oštećenja. Zoniranje terena prema mogućnosti primene mehanizovanog otkopavanja širokim čelom, kao što se na slici 4. može videti, okonturen poligon je plave boje dimenzija 485 m*835 m. U severnom delu ovog poligona, Drugi podinski ugljeni sloj je na dubinama od 180 m do 220 m, a na južnoj granici oko 275 m. U ovom delu terena posmatran ugljeni sloj ima nagib od 10° po padu i 5° po pružanju, što ispunjava uslov za primenu mehanizovanog otkopavanja širokim čelom 5, 6, 7.

Slika 4. Zoniranje terena sa mogućnošću Slika 5. Zoniranje terena sa mogućnošću primene mehanizovanog širokočelnog primene stubno-komornog otkopavanja otkopavanja uglja uglja Kod analize mogućnosti primene mehanizovanog otkopavanja širokim čelom, razmatrana je primenljivost metode stubno-komornog otkopa u gradskoj zoni. Deformacije koje se mogu javiti na površini terena kao posledica podzemne eksploatacije mogu dovesti do manje ili veće ugroženosti građevinskih i infrastrukturnih objekata koji se nalaze u zoni uticaja, odnosno mogućnosti njihovog oštećenja, što je veoma bitan aspekt kod analize rizika pojave istih. Kao što se na Slici 5 može videti, okonturen je poligon izlomljenog oblika. U severnom delu ovog poligona, Drugi podinski ugljeni sloj je na dubinama od 70 m, a u južnijem delu 140 m. Nagib ugljenog sloja je 12° po padu i 5° po pružanju, što ispunjava uslov za primenu mehanizacije u stubno-komornom otkopu.

5. Zaključak

Rezultati proistekli iz formiranih računskih modela ukazuju na opravdanost uvođenja podzemne eksploatacije preostalih rezervi lignita u ležištu Gacko [1]. Numeričkom analizom simulirano je napredovanje rudarskih radova i naponske promene i deformacije u okolini podzemnih rudarskih radova, kao i veličina sleganja na površini terena u zavisnosti od odabrane metode mehanizovanog otkopavanja. Dobijene vrednosti sleganja na površini terena uticala su i na konačni prostorni odnos mehanizovanih tehnologija otkopavanja. Izvršena je provera stabilnosti kosina površinskog kopa u odnosu na odabranu metodu mahanizovanog otkopavanja. Na navedenom primeru je utvrđeno da postoji potpuno opravdanje primene mehanizovanog otkopavanja uglja, pri čemu su zadovoljeni tehnološki, tehnički, ekonomski, organizacioni, ekološki i socijalni aspekti ovakvog načina eksploatacije. Primenjen metodološki postupak može se uspešno primeniti kod optimizacije mehanizovanih metoda otkopavanja i na drugim površinskim kopovima kod kojih postoje zadovoljavajući inženjerskogeološki uslovi za primenu mehanizovanog otkopavanja podzemnom eksploatacijom, što je potvrđeno na primeru ležišta uglja Gacko [1].

Literatura

[1] Savić D.: Razvoj modela mehanizovanog otkopavanja preostalih rezervi uglja ispod naseljenog mesta Gacko, Doktorska disertacija, Rudarsko-geološki fakultet, Univerzitet u Beogradu, Beograd, 2020.

[2] Jovanović D.: Teorija projektovanja konstrukcija računarom, FEM-Metoda deformacija, predavanje 5, Mašinski fakultet, Univerzitet u Nišu, Niš, 2011. [3] Hrestak T.: 2D i 3D modeliranje metodom konačnih elemenata na primjerima nedavno izvedenih tunela u Hrvatskoj, Dani podzemne gradnje, usmena prezentacija 2011, Zagreb, 2011 [4] RS2, Version: 2019 10.010, Build Date: Build date: Jan 24 2020 12:11:17, License Information, License Key: Remote, WIN-B6CUU4CCJFS (147.91.181.157), Sentinel Key ID: 48329904298824269, Expiry: 2020-12-31, 23:59:59 GMT, Registered to: University of Belgrade, User ID: 11394 [5] Stefanko R.: Theory and Practice, Coal Mining Technology: New York: SME-AIME, 1983. [6] Peng S. S.: Longwall Mining, 3rd ed. Morgantown, WV: West Virginia University, Department of Mining Engineering, 2006. [7] Hartman H. L., Mutmansky J. M.: Introductory Mining Engineering, Hoboken, NY: Wiley-Interscience, 2002.

XIV MEĐUNARODNA KONFERENCIJA 14th INTERNATIONAL CONFERENCE OMC 2020 OMC 2020 Zlatibor, 14-17. oktobar 2020. Zlatibor, 14-17 October 2020

OGRANIČENJA PRIMENE OPTIMIZACIONIH ALGORITAMA U SLUČAJU POVRŠINSKIH KOPOVA UGLJA

APPLICATION CONSTRAINES OF OPTIMIZATION ALGORITHMS IN THE CASE OF OPEN PIT COAL MINES

Stevanović D.1, Banković M.2, Pešić Georgiadis M.3, Marković P.4, Ranković D.5

Apstrakt

Proces optimizacije površinskih kopova, kao sastavni deo strateškog planiranja, veoma je važan sa stanovišta ostvarivanja maksimalnih efekata proizvodnje. To je složen zadatak koji vrlo često podleže vrlo strogim geometrijskim i drugim praktičnim rudarskim ograničenjima. Ova ograničenja u posebno su izražena na površinskim kopovima uglja, te u značajnoj meri mogu povećati stepen neizvesnosti rudarskog projekta, odnosno izazvati neželjena dejstva u pogledu profitabilnosti poslovanja. Iz tog razloga, veoma je važna primena savremenih optimizacionih alata, koji u značajnoj meri mogu olakšati celokupan proces optimizacije, a takođe uticati i na smanjenje neizvesnosti poslovanja. Kroz ovaj rad predstavljena je problematika vezana za proces optimizacije površinskih kopova uglja primenom savremenih optimizacionih algoritama, kao i mogućnosti pronalaženja optimalnih rešenja u okviru određenog skupa ograničenja.

Ključne reči: Optimizacija, površinski kop uglja, ograničenja, profitabilnost

Abstract

The process of open pit mine optimization, as an integral part of strategic planning, is very important from the point of view of achieving maximum economic efficiency of production. It is a complex task that is very often subject to very strict geometric and other practical mining restrictions. These limitations are particularly pronounced in open pit coal mines, and can significantly increase the degree of uncertainty of the mining project, or cause side effects in terms of business profitability. For this reason, it is very important to apply modern optimization tools, which can significantly facilitate the entire optimization process, and also reduce business uncertainty.

1 Stevanović Dejan, Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet, Beograd 2 Banković Mirjana, Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet, Beograd 3 Pešić Georgiadis Milica, Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet, Beograd 4 Marković Petar, Beograd 5 Ranković Dejan, Beograd

This paper presents issues related to the process of optimization of open pit coal mines using modern optimization algorithms, as well as the possibility of finding optimal solutions within a set of constraints.

Ključne reči: Optimization, open pit coal mine, constraints, profitability

1. Uvod

Nesumnjivo je da su uslovi pod kojima se vrši površinska eksploatacija sve složeniji, naročito sa aspekta eksploatacije na površinskim kopovima uglja. Složenost uslova je u najvećoj meri generisana opadajućim kvalitetom ležišta što posebno dolazi do izražaja kada se uzme u obzir činjenica da su ležišta na kojima se vrši eksploatacija, sve češće: velike dubine, složene strukture, niskog kvaliteta i neodgovarajućeg sastava, a često i na lokacijama koje su sa infrastrukturnog stanovišta veoma nepovoljne. Takođe, duga tradicija otkopavanja uglja u svetu i kod nas, rezultirala je sticanjem značajnog rudarskog iskustva a ujedno i inicirala afirmisanje činjenice da su najbolja ležišta već otkopana (D. Stevanović, M. Dobrosavljević, M. Stojanović, M. Pešić, Georgiadis, 2019). Međutim, potrebno je istaći da kompleksnost eksploatacije uglja ne umanjuje njegov značaj i primenu, o čemu svedoči podatak da je ugalj i dalje vodeći predstavnik globalnih zaliha fosilnih goriva sa učešćem od 27% u proizvodnji ukupne svetske energije i sa 38% učešća u proizvodnji električne energije (IEA, 2018). Trenutno u strukturi učešća energenata u proizvodnji električne energije u Republici Srbiji, ugalj učestvuje sa značajnih 64,1% (Strategija razvoja energetike, 2015. godina) čime u ovom pogledu zauzima drugo mesto u Evropi (Slika 1), odmah nakon Poljske (IEA, 2018. god).

Udeo uglja u proizvodji električne energije za pojedine evropske zemlje 100 90 80 SRBIJA (64.1 %) 70 60 50 40

30 Procentualno učešće (%) učešće Procentualno 20 10 0

Slika 1. Procentualno učešće uglja u proizvodnji električne energije S obzirom na značaj površinskih kopova uglja, proces njihove optimizacije kao deo strateškog planiranja, predstavlja jedan od najznačajnijih aspekata u donošenju investicionih odluka. Površinski kop po pravilu je najvredniji objekat površinske eksploatacije. Optimalna i završna kontura površinskog kopa moraju biti srž finalne analize koja odražava profitabilnost rudarskog projekta, a proces njihovog definisanja je po prirodi složen zadatak koji vrlo često podleže strogim geometrijskim i drugim praktičnim rudarskim ograničenjima. Kada je ugalj u pitanju najveću stručnu i naučnu pažnju, pobuđuju pitanja vezana za procese optimizacije postojeće proizvodnje, pre svega u domenu upravljanja kvalitetom uglja (Naworyta et al., 2015, Benndorf, 2011, 2013, Stevanović et al., 2014, 2015, Banković et al., 2017). Savremeni postupci optimizacije i planiranja površinskih kopova primenom softverskih rešenja zahtevaju ,,modeliranje ležišta”, odnosno razvoj tzv. geološkog blok modela, kao i

77 njegovu konverziju u ekonomski blok model. Ekonomski blok model nastaje tako što se svakom bloku u geološkom blok modelu ležišta, dodeli novi atribut (karakteristika) koji definiše ekonomsku vrednost konkretnog bloka u slučaju njegove eksploatacije (D. Stevanović, 2015). Na ovaj način se zapravo izračunava očekivana NV (Neto Vrednost bloka) koja bi se ostvarila u slučaju njegovog otkopavanja, a ona se može izračunati kao razlika između prihoda od prodaje uglja i ukupnih operativnih troškova, kao što sledi: ▪ Prihod od prodaje = Iskorišćenje mase (%) × kvalitet uglja (GJ) × prodajna cena (€/GJ) ▪ Operativni troškovi = Otkopavanje + Prerada + Transport Formiranje ekonomskog blok modela se obično vrši u samom programskom paketu specijalizovanog za analizu na bazi ekonomskih parametara (u ovom slučaju programski paket Whittle). Osnovni parametri za njegovo formiranje su (D. Stevanović, 2015): ▪ sadržaj korisne komponente u bloku, ▪ prodajna cena korisne komponente, ▪ troškovi eksploatacije i prerade, ▪ granični sadržaj u eksploataciji i preradi, ▪ iskorišćenja u eksploataciji i preradi. Formiranjem ekonomskog blog modela, stvaraju se uslovi za optimizaciju površinskog kopa na bazi ekonomskih parametara, pri čemu se sam proces može podeliti u tri koraka (D. Stevanović, 2015): ▪ Generisanje školjki kopova, ▪ Najbolji i najgori scenario otkopavanja, ▪ Izbor krajnje granice kopa na grafiku promene optimalne konture u zavisnosti od faktora prihoda. Slika 2 prikazuje tipičan dijagram promene optimalnih kontura u zavisnosti od faktora prihoda neto vrednosti. On predstavlja neto sadašnju vrednost za svaku optimalnu konturu. Najbolja i najgora kriva neto vrednosti daju gornju i donju granicu vrednosti koja može biti postignuta u praksi (C. Wharton, 2000).

Slika 2. Dijagram promene optimalnih kontura u zavisnosti od faktora prihoda (D. Stevanović, 2015) Na dijagramu se mogu uočiti dve bitne komponente: ▪ promena količine jalovine i rude u generisanim konturama, ▪ promena ekonomske vrednosti generisanih kontura.

Može se doći do zaključka da se sa povećanjem faktora prihoda povećavaju i zapremine optimalnih kontura, odnosno rastu količine jalovine i rude. Crvena i zelena linija na dijagramu predstavljaju ekonomske vrednosti generisanih kontura. Za razliku od količine rude i jalovine, sa povećanjem faktora prihoda, vrednost kopa opada. Razlog trenda pada je taj što su ekonomske vrednosti generisanih kontura preračunate za nominalnu vrednost cene korisne mineralne sirovine (Fp = 1). Na taj način moguće je međusobno upoređivanje ekonomskih potencijala generisanih kontura, a faktički najveću ekonomsku vrednost će uvek imati kontura generisana za Fp = 1, odnosno u ovom slučaju kontura br.17 na dijagramu sa Slike 2 (D. Stevanović, 2015).

2. Opis problema

U svetskoj rudarskoj praksi, i pored postojećih kritika, savremene metode optimizacije granica kopa, su široko su prihvaćene. U naučnoj rudarskoj javnosti, ove metode su standard. Ovakav situacija generisana je u najvećoj meri relativno dobrim poslovnim rezultatima optimizacionih algoritama, generalnom prihvatanju osnovnih strateških ciljeva od strane stručnjaka, koncenzusu po pitanju osnovnih uticajnih faktora koji su implementirani u postojeće algoritme. Takođe, svakako se prihvatanje savremenih metoda optimizacije granica kopa, može objasniti i potrebom unificiranja metodologije odnosno kreiranja industrijskog standarda pomoću kog se na globalnom nivou može izvršiti valorizacija različitih rudarskih projekata. Optimizacioni algoritmi su univerzalni, u smislu da se baziraju na ekonomskom blok modelu, zbog čega njihovi rezultati teoretski nisu osetljivi na vrstu korisne mineralne sirovine. Takođe, mogućnost diskretizacije geološkog modela, uvođenje različitih ograničenja u analizi, kao i generalno fleksibilna priroda, čini optimizacione algoritme primenljivim za praktično sve vidove korišćene tehnologije i često specifične uslove, koji karakterišu savremenu površinsku eksploataciju. I pored generalno (teoretski) univerzalne primenljivosti, primetno je da u slučaju metaličnih ležišta, postojeće optimizacione metode granica kopa, generišu rezultate najveće praktične vrednosti. U slučaju optimizacije površinskih kopova ugljeva upotrebljivost ovih metoda u određenoj meri opada. Problem je posebno izražen ako se eksploatacija uglja vrši kontinualnom mehanizacijom. Geneza ograničenja u slučaju ugljeva, je delom razumljiva ako se u obzir uzme činjenica da su savremeni optimizacioni algoritmi, pre svega razvijani za slučaj složene prirode metaličnih ležišta, a kasnije im je primena proširena i na eksploataciju ostalih pa i ležišta ugljeve. U osnovi, ograničenja su najvećom merom generisana samom prirodom geološkog blok modela (koji je osnovni ulaz u procesa optimizacije granica kopa) i delom su zbog toga nezaobilazni. U nastavku teksta detaljnije su opisani i na primerima objašnjeni spomenuti nedostaci vezani za optimizaciju površinskih kopova uglja.

3. Ograničenja primene optimizacionih algoritama pri optimizacije kopova uglja

Osnovna ograničenja primene optimizacionih algoritama, u slučaju optimizacije granica površinskih kopova ugljeva, mogu se definisati kao: - Nemogućnost valorizacije strateškog cilja eksploatacije, - Složena struktura i veličina ležišta ugljeva, - Nedostatak softvera za optimizaciju ležišta ugljeva, - Nesklad visine bloka i tehnologije otkopavanja - Generisanje geomehanički neizvodljivih optimalnih kontura Navedena ograničenja primene optimizacionih algoritama, u opštem slučaju, nisu ekskluzivna samo za ležišta uglja, ali su za njih karakteristična, kao i negativni efekti istih.

a. Nemogućnost valorizacije strateškog cilja eksploatacije U opštem slučaju problem optimizacije granica površinskog kopa se svodi na pronalaženje konture koja je sposobna da generiše najveći profit. U procesu proizvodnje površinski kop nije nezavistan element već je njegovo funkcionisanje povezano sa zahtevima i ciljevima drugih elemenata kao što su postrojenja za preradu ili termoelektrane u slučaju eksploatacije uglja. Iz tog razloga optimalna kontura, koja obezbeđuje najveći profit na otkopavanju, možda ne ispunjava ciljeve ostalih delova sistema i u tom smislu ne predstavlja optimalno rešenje za globalne interese projekta. Površinski kop, kao deo sistema, može beležiti i negativno poslovanje, ako celokupan sistem (termoelektrana, distribucija električne energije) beleži profit. Ovakva situacija nije retkost i nije isključivo vezana za eksploataciju uglja, a fleksibilnim pristupom moguće je valorizovati globalne ciljeve sistema, odnosno sprovesti optimizaciju granica kopa i iskoristiti njene rezultate. Međutim, kod ležišta ugljeva, strateški cilj često nije maksimiziranje profita sistema već stabilnost snabdevanja termoelektrana. U državama gde se značajan procenat električne energije generiše iz uglja, rad termoelektrana, je od vitalnog državnog značaja. Imajući nevedeno u vidu, za potrebe sprovođenja oprimizacionih algoritama, pokušaj valorizacije strateškog cilja, definisanog kroz, stabilnost elektroenergetskog snabdevanja, je izuzetno teško izvesti. Pitanje Koliko košta energetska stabilnost i nezavisnost? daleko prevazilazi rudarsku ekspertizu. Navedena ograničenja opisana su sledećim primerom. Vek rada termolektrane je projektovan na 40 godina, u kom roku je potrebno istu snabdevati dovoljnim količinama uglja. U opštem slučaju generisana optimalna kontura kopa ne mora da obuhvati ukuno potrebne količine za vek rada termoelektrane. U navedenom primeru (Slika 3), optimalna kontura obuhvata količine uglja dovoljne za snabdevanje termoelektrane u narednih 25 godina. Povećanje konture obezbeđuje duži vek kopa, ali ekonomska vrednost istog, opada, da bi nakon 35 godine prešla u minus. Paralelno sa promenom vrednosti kopa, menja se i vrednost projekta. Najveća vrednost projekta je u 35 godini rada, ali termoenergetski kapaciteti u tom slučaju nisu u potpunosti vremenski iskorišćeni. U ukupnom veku rada termoelektrane (40 godina rada) vrednost projekta je ispod maksimimuma ali je ostvarena stabilna proizvodnja i snabdevanje energijom u projektovanom vremenskom okviru od 40 godina (Slika 3). Odabir optimalnog veka projekta (veličine kopa) u ovome slučaju predstavlja stratešku odluku od najvišeg značaja. Ispravnost odluke ne zasniva se samo na preciznim analizama, inženjerskoj i (eventualno političkoj) logici, već može da bude kompromitovana neizvesnošću koja je vezana za znatnu dužinu trajanja projekta (teško je predvideti dugoročna kretanja). Valorizaciju neke od navedenih mogućih odluka, je izuzetno teško izvršiti, a što je neophodno za optimizaciju granica kopa.

Slika 3. Primer različitih mogućih, strateških odluka pri optimizaciji granica kopa uglja 80

b. Složena struktura i veličina ležišta ugljeva Ležišta ugljeva su složene strukture, sadrže veliki broj slojeva i proslojaka. Kod većine ležišta uglja ugljeni sloj nije razvijen kao homogen, istorodan i kompaktan litološki član. Pored toga, ležišta uglja po pravilu imaju više ugljenih slojeva (razdvojenih međuslojnom jalovinom) koji zadovoljavaju kriterijume balansnosti rezervi (primer dat na Slici 4). Komercijalno zanimljivi slojevi i proslojci mogu imati debljine i ispod jednog metra, i može ih biti znatan broj. Za uverljivu prezentaciju ovakvih složenih ležišta uglja potreban je diskretno definisan geološki model. U slučaju blok modela, to podrazumeva blokove malih dimenzija (visina bi trebala da odgovara granici selektivnosti) što posledično dovodi do velikog broja blokova u modelu. Na Slici 4, prikazan karakterističan geološki profil i stratigrafska sekvenca na površinskom kopu Tamnava-Zapad. Jasno je da je za verodostojan geološki prikaz, kod ovako složenih ležišta neophodno formirati blok model sa blokovima malih dimenzija, što sve ukupno povećava ukupan broj blokova u modelu.

Slika 4. Karakterističan geološki profil i stratigrafska sekvenca ležišta Tamnava-Zapad Ugalj kao energetska sirovina ima veoma malu vrednost (u odnosu na svoju masu) nego što je to slučaj kada su neke druge mineralne komponente u pitanju. Iz tog razloga prema pravilu, zbog male vrednosti uglja, samo ležišta značajne veličine, su dovoljno ekonomski atraktivmna za dugoročnu eksploataciju. Površinski kopovi uglja, po pravilu zahvataju veliku površinu, a sve češće su i značajnih dubina. Geološki modeli, kojim se definišu ležišta ugljeva su zbog navedenog, velikih dimenzija, odnosno posledično sadrže značajan broj blokova. Kao primer na Slici 5, date su površine ležišta Kolubarskog basena.

Slika 5. Prikaz ukupne površine kolubarskog ugljonosnog basena Iz navedenog se vidi kako složenost i veličina ležišta uglja, utiče na broj blokva. U savremenoj praksi je najčešće slučaj da su ekonomski atraktivna ležišta uglja u isto vreme velikih dimenzija i značajne strukturne složenosti, čime se broj blokova u modelu progresivno uvećava. U primeni savremenih metoda optimizacije granice kopa, vreme potrebno za analizu, se nesrazmerno povećava, sa porastom broja blokova. Ovaj efekat je u toj meri izražen, da se nad modelima sa značajnim brojem blokova, optimizacija ne može sprovesti u praktično prihvatljivim vremenskim rokovima. Problem je delimično ublažen razvojem sve robusnije informatičke podrške, ali i dalje nije otklonjen. Radi plastičnijeg prikaza efakta koji broj blokova ima na trajanje optimizacije izvršena je analiza potrebnog vremena za optimizaciju pri promeni veličine bloka po z osi, i to u rasponu od 1 m do 10 m. Svi parametri analize, sem veličine bloka po Z-osi, su identični za svaku iteraciju. Jasno je da se smanjenjem visine bloka, povećava ukupan broj blokova u modelu. Analiza je izvršena na računaru respektabilnih hardverskih potencijala (I7-procesor, 32 Gb radne memorije) što je svakako pozitivno delovalo na dužinu trajanja pojedinačnih optimizacija (brži računar - kraće trajanje optimizacije). Rezultati analize prikazani su u Tabeli 1 i na dijagramu datom na Slici 6. Iz tabele 1 kao i dijagramu (slika 6) se može videti nesrazmeran porast vremena trajanja optimizacije sa povećanjem broja blokova. Tako za visinu bloka od 1 m (Z = 1 m) model sadrži 16,3*106 blokova, a vreme optimizacije je 189 minuta. Ako se veličina bloka poveća deset puta (Z = 10) broj blokova opada 10 puta (1,62*106) a vreme optimizacije iznosi samo 4 minuta, odnosno skraćuje se približno 50 puta. U primeru je pokušano i sprovođenje analize za visinu bloka od 0,5 m puta (Z = 0,5) broj blokova od 32,6*106, ali ni posle rada računara od 24 sata, rezultati nisu bili generisani zbog čega je analiza obustavljena.

Tabela 1. Analiza potrebnog vremena optimizacije za različitu veličinu bloka Veličina Razlika br. Trajanje Razlika trajanja Bloka Broj Analiza blokova optimizacije optimizacije (m) blokova X Y Z (%) (min) (%) 1 20 20 1 16.275.000 100 189 100 2 20 20 2 8.137.500 50 47 25 3 20 20 3 5.425.000 33,3 20 11 4 20 20 4 4.068.750 25 13 7 5 20 20 5 3.255.000 20 9 5 6 20 20 10 1.627.500 10 4 2

Zavisnost vremena optimizacije od broja blokova u modelu 18

16 )

6 14 12 10 8 6

Brojblokova(x 10 4 2 0 4 9 13 20 47 189 Vreme trajanja procesa optimizacije (min)

Slika 6. Dijagram zavisnosti vremena optimizacije od broja blokova u modelu c. Nedostatak softvera za optimizaciju ležišta ugljeva Za modeliranje ležišta koja zahvataju veću površinu od dubine, odnosno za interpretaciju slojevitih ležišta, kao što su ležišta ugljeva, znatno je povoljnije korišćenje grid modela odnosno primena implicitnog modeliranja. I pored toga što je ležišta uglja moguće interpretirati i kroz blok modele (eksplicitno modeliranje) ovakav pristup ima niz nedostataka. Ovi nedostaci vezani su za samu prirodu blok modela, zbog čega ih je nemoguće eliminisati. Kruta struktura blok modela, zahtevala bi značajnu diskretizaciju (veoma male blokove) kako bi se precizno reprodukovala složena struktura ugljenih slojeva. Posledica ovakvog pristupa, bilo bi formiranje blok modela, sa drastično velikim brojem blokova, koji bi zbog toga, sa praktičnog aspekta bio neupotrebljiv. Takođe eksplicitno modeliranje, ležišta sa velikim brojem proslojaka male debljine, zahtevalo bi značajan trud i vreme, a produkt bi bili lošiji rezultati (u odnosu na grid model). Savremeni optimizacioni algoritmi (koji su inkorporirani u rudarske programske pakete) podrazumevaju rada sa blok modelom, zbog čega se ležišta uglja interpretirana u grid modelima, ne mogu (u svom prirodnom obliku) koristiti kao ulaz u procesu optimizacije. Kao rešenje predhodno navedenom problem, često se pristupa konvertovanju iz grid modela slojevitih ležište u blok model. Ovakvo rešenje nije idealno jer se prevodjenjem (kao i u slučaju prevoda sa jednog na dugi jezik npr.) gubi određena količina informacija, a generišu se i razlike u interpretaciji (obično se u prevodjenju smanje ili povećaju količine ili sadržaji mineralnih

83 resursa). Jasno je da ovakva situacija, svakako dodatno, ograničava korišćenje optimizacije u slučaju površinskih kopova uglja. Na Slici 7 dat je profil sa interpretacijom sloja uglja kreirana kroz grid model. Takođe na istoj slici data je interpretacija istog ugljenog sloja, ali nakon konverzije u blok model, za potrebe importa u program za optimizaciju granica kopa. Sa slike se mogu videti rezlike u interpretaciji kao i značajna nepreciznost blok modela.

Slika 7. Prikaz ugljenog sloja interpretiranog u grid modelu i nakon konverzije u blok model Primer analitičkih razlika pri konverziji iz grid u blok modele dat je u Tabeli 2. Kao primer korišćeno je ležište uglja Delići u Republici Srpskoj. Kako je iz tabele vidljivo pri konverziji su nastale naizgled prihvatljive razlike u iznosu od oko 2% u količinama, odnosno oko 1% po pitanju kvaliteta. Ipak ne treba zanemariti činjenicu da su prikazane razlike sračunate na nivou celokupnog ležišta, dok lokalno posmatrano (u okviru određenih delova ležišta) te razlike mogu biti znatno veće, a mogu se čak i međusobno potirati. Tabela 2. Analitičke razlike prilikom konverzije grid modela u blok model Tip geološkog Zapremina Količine uglja Kvalitet - DTE modela (m3 ) (t) (kJ/kg) Grid model 266,112,576 89,821,302 11,967 Blok model 260,390,411 87,969,734 12,066 Razlika (%) 2.15 2.06 0.82

d. Nesklad visine bloka i tehnologije otkopavanja U skladu sa prirodom metaličnih ležišta i primenjene tehnologije, na kopovima metaličnih mineralnih sirovina po pravilu se eksploatacija vrši horizontalnim etažama. Visina etaža je najčešće ujednačena, tj. ista za sve etaže ili je sučaj da se na kopu javljaju dve visine, odnosno

84 razlikuju se visine etaža na otkrivci i mineralnoj sirovini. Ovakav slučaj je čest i kod ležišta ugljeva koji se eksploatišu čisto diskontinualnom mehanizacijom. Međutim kod ležišta na kojima se eksploatacija vrši kontinualnom mehanizacijom, najčešće se otkopavanje vrši duž etažnih površi, promenljivih kota i visine. Osnovni produkt optimizacije je artifakt blok modela, određen izolinijama (Slika 8) na osnovu koga se ucrtavaju etaže na kopu. U opštem slučaju teži se da visine blokova u modelu odgovaraju visinama etaža, čime se proces prevođenja optimalne u finalnu završnu konturu, značajno olakšava a i preciznost procesa je znatno veća. Ovakav pristup nije moguć u slučaju etažnih površi odnosno promenljivih kota i visina etaže. U tom slučaju optimalna kontura predstavlja izuzetno korisnu ali manje preciznu osnovu za kreiranje završne konture kopa.

Slika 8. Artifakt blok modela prikazana pomoću površi i izolinija

e. Generisanje geomehanički neizvodljivih optimalnih kontura Napredak informatičke podrške u svim sferama poslovanja, pa i u rudarstvu je nesumljiv. Ipak, složena priroda rudarskih projekata sa velikim brojem parametara i ograničenja, i dalje zahteva značajnu implemantaciju inženjerske komponente, u cilju kriranja stvarno optimalnih odnosno izvodljivih rešenja. U procesu optimizacije granica kopova, relativno čest slučaj je generisanje optimalnih kontura koje su tehnološki ili geomehanički neizvodljive. Ovakve generisane optimalne konture, za date ulazne parametar, obezbeđuju najveću vrednost kopa, ali zbog činjenice da set ulaznih parametara, ne obuhvata sva moguća ograničenja, tehnološki, geomehanički a nekad i ekonomski su neizvodljive ili neopravdane. Kao klasičan primer ovoga slučaja, može se posmatrati ležište Potrlica (Crna Gora). Ugalj se ovde javlja u sklopu sa miocenskim sedimentima koji se nalaze iznad serije trijaskih krečnjaka, strme strukture. U ovom slučaju, optimizacioni algoritmi će uvek generisati optimalnu konturu sa najvećon ekonomskom vrednošću, i po pravilu će ostaviti deo sedimenata, na strmoj krečnjačkoj podlozi (Slika 9). Ovakva kontura je matematički optimalna ali praktično neizvodljiva.

Slika 9. Primer generisanja optimalne, ali neizvodljive konture - PK Potrlica

4. Zaključak

Optimizacioni algoritmi za granice kopa, funkcionišu prema strogim matematičkim algoritmima, koji koliko god napredni, ipak ne mogu da predvide sve moguće slučajeve i mogućnosti u eksploataciji. Uloga inženjera prilikom odabira optimalnih granica, ostaje kritična komponenta, koja obezbeđuje sagledavanje matematički optimalnih rešenja u kontekstu celokupne inženjerske odnosno rudarske realnosti. Navedena ograničenja pri optimizaciji granica kopova uglja, su najčešće vezana za samu prirodu blok modela, koji je najvažniji ulaz u proces optimitzacije granica. Iz tog razloga određenim tehnikama, efekat ovih ograničenja se mogu ublažiti, ali ne i potpuno otkloniti. Kako je već navedeno u radu, postojeći optimizacioni algoritmi, razvijani su za ležišta koja se interpretiraju blok modelima (najčešće ležišta metala) zbog čega je njihova upotrebljivost delom smanjena kod ležišta ugljeva. I pored navedenih nedostataka, postojeći matematički algoritmi, implementirani u lepezu komercijalnih programskih paketa za geologiju i rudarstvo, predstavljaju značajan alat pri planiranju u rudarskim projektima. U današnjoj rudarskoj praksi koja je okarakterisana, eksploatacijom duž siromašnih ležišta, sa složenom strukturom i brojnim infrastrukturnim i ekološkim problemima, generisanje velikog broja iteracija i sagledavanje svih aspekata eksploatacije, praktično je nemoguće bez snažne informatičke podrške. Generisane matematički optimalne konture u slučaju ležišta ugljeva i pored činjenice da u određenom segmentu odstupaju od praktično optimalnih rešenja, prestavljaju važnu osnovu, na koju se nadogradnjom inženjerskog znanja i iskustva brže i preciznije može doći do kvalitetnih rešenja. Takođe ne treba zaboraviti ni da su savremene metode optimizacije granica kopa prepoznate kao deo industrijskog standarda i u tom smislu, široko korišćene i prepoznatljive od strane svetske rudarske javnosti, ali i finansijskih institucija koje prate rudarstvo.

Literatura

[1] Strategija razvoja energetike Republike Srbije do 2025. godine sa projekcijama do 2030. godine, Službeni glasnik Republike Srbije, 2015, pp. 36-72, ISSN 0353-8389 [2] Coal 2018, Analysis and forecasts to 2023, https://www.iea.org/coal2018/, accessed 25.09.2020 [3] Wharton C.: Add value to your mine through improved long term scheduling. Whittle north American strategic mine planning conference, Colorado, pp 1-13, 2000 [4] Stevanović D.: Optimizacija i planiranje površinskih kopova stohastičkim modelima, doktorska disertacija, Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet, 2015

[5] Stevanović D., Dobrosavljević M., Stojanović M., Pešić Georgiadis M.: Algoritam za kreiranje digitalnog modela etažnih površi, Zbornik radova, IX Međunarodna konferencija Ugalj 2019, Zlatibor, pp. 273-280. Jugoslovenski komitet za površinsku eksploataciju Beograd ISBN: 978-86-83497-26-3, 2019 [6] Banković M., Stevanović D., Pešić M., Tomašević A. & Kolonja B.: Improving Efficiency of Thermal Power Plants Through Mine Coal Quality Planning and Control. Thermal Science, 22(1B), pp.721-733, 2017 [7] Benndorf J.: Investigating the variability of key coal quality parameters in continuous mining operations when using stockpiles. Advances in Orebody Modelling and Strategic Mine Planning I. AusIMM, 2011 [8] Benndorf J.: Application of efficient methods of conditional simulation for optimising coal blending strategies in large continuous open pit mining operations. International Journal of Coal Geology, 112, 141-153, 2013 [9] Naworyta W., Sypniowski S. & Benndorf J.: Planning for reliable coal quality delivery considering geological variability: A case study in polish lignite mining. Journal of Quality and Reliability Engineering, 2015 [10] Stevanović D., Banković M., Pešić Georgiadis M., Stanković R.: Approach to operational mine planning: Case study Tamnava West, Tehnika, No 6, Savez inženjera i tehničara Srbije, pp. 952-960, ISSN 0040-2176, 2014 [11] Stevanović D., Banković M., Pešić Georgiadis M., Stanković R.: Operational Mine Planning and Coal Quality Control: Case Study Tamnava West, Tehnika, Special edition, Savez inženjera i tehničara Srbije, pp. 41-51, ISSN 0040-2176, UDC: 62(062.2) (497.1), 2015

XIV MEĐUNARODNA KONFERENCIJA 14th INTERNATIONAL CONFERENCE OMC 2020 OMC 2020 Zlatibor, 14-17. oktobar 2020. Zlatibor, 14-17 October 2020

TEHNIČKO REŠENJE REKULTIVACIJE POVRŠINSKOG KOPA KREČNJAKA SPASINE - BRĐANI KOD UGLJEVIKA

TECHNICAL SOLUTION FOR RECULTIVATION OF LIMESTONE OPENCAST MINE SPASINA - BRDJANI NEAR UGLJEVIK

Šubaranović T.1, Pavlović N.2

Apstrakt

Površinski kop krečnjaka Spasine - Brđani kod Ugljevika je u pripremnoj fazi za otvaranje. Na kraju radnog veka površinskog kopa, kao posledica eksploatacije krečnjaka, određene površine terena biće izmenjene. Zato je potrebno i zakonski obavezno te površine dovesti u stanje mogućeg korišćenja sa uklapanjem u okolinu. To se postiže rekultivacijom tih površina, čije je tehničko rešenje dato u ovom radu.

Ključne reči: Površinski kop, krečnjak, Spasine - Brđani, rekultivacija

Abstract

The limestone opencast mine Spasine - Brdjani near Ugljevik is in the preparatory phase for opening. As a consequence of limestone mining, certain areas of the terrain will be changed at the end of the mine’s lifecycle. Therefore, it is necessary and legally obligatory to bring these surfaces into a state of possible use by making them fit into the environment. This paper features the technical solution for achieving that by recultivation of these areas.

Key words: Opencast mine, limestone, Spasine - Brdjani, recultivation

1. Uvod

Ležište krečnjaka Spasine-Brđani pripada opštini Ugljevik, koja se graniči sa opštinama: Bijeljina na istoku i severu, Loparama na zapadu i Zvornikom na jugu. Ovaj kraj je privredno dobro razvijen. Osim poljoprivrede (voćarstvo i stočarstvo), razvijeno je i rudarstvo (ugalj), i sa njim povezana industrija (energetika i razne vrste lake industrije). Ugljevik se nalazi na obali reke Janje, u Podmajevičkom kraju, na dvadesetom kilometru od Bijeljine ka Tuzli. Udaljenost Ugljevika od Brčkog iznosi oko 30 km, dok je od Zvornika udaljen oko 53 km, odnosno od Tuzle oko 48 km. Trenutno se na ležištu Spasine - Brđani obavljaju pripremni radovi za otvaranje površinskog kopa krečnjaka. Nakon završetka buduće eksploatacije krečnjaka na površinskom

1 Šubaranović Tomislav, Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet, Beograd 2 Pavlović Natalija, Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet, Beograd 88 kopu Spasine - Brđani predviđeno je radnu konturu površinskog kopa i spoljašnje odlagalište rekultivisati, odnosno dati im neku namenu. Planirano je da rekultivacija ima dve faze, i to tehničku i biološku rekultivaciju. U završnoj konturi površinskog kopa za rekultivaciju su predviđene ravne površine i etažne ravni, dok su na odlagalištu za rekultivaciju predviđene ravna površina i kosine. Na Slici 1.1, prikazane su ravne (žute) i kose (zelene) površine u završnoj konturi površinskom kopu krečnjaka Spasine-Brđani. Ravne površine u završnoj konturi površinskog kopa zauzimaju površinu od 11,583 ha, dok ravne površine na spoljašnjem odlagalištuu zahvataju površinu od 7,280 ha. Kose površine na spoljašnjem odlagalištu zahvataju površinu od 1,711 ha.

2. Tehnička rekultivacija

Obzirom na osobine supstrata, režim padavina i izabrani pravac rekultivacije oblikuje se odlagalište tako da generalni pad planuma bude 0,5%, pad kosina 1:3. Na etažnim ravnima na kopu obezbediti kontra pad od 1 do 2%, tj., pad etaže prema bazi sa gornje kosine, ispod baze sa gornje kosine i obezbediti širi vodni put dužinskog pada od 0,5 do 1%, koji se izliva u određeni deo odvoda vode sa planuma.

Slika 1.1. Ravne i kose površine prediđene za rekultivaciju Tehnička rekultivacija podrazumeva pripremu terena za biološku rekultivaciju i predviđa niz mera i postupaka koji se sastoje u sledećem [1]: - Nivelisanje i oblikovanje površina na etažama kopa i odlagališta; - Oblikovanje kosina kopa i odlagališta; - Fino ravnanje (planiranje) površina kopa i odlagališta; - Izrada kanala; - Izrada pristupnih saobraćajnica.

2.1. Izrada saobraćajnica

Pristupni putevi na kopu i odlagalištu koriste se za dopremu humusa ili zemlje i dovoz sadnica, opreme i ljudstva. Na kopu i odlagalištu se buldozerom prvo rade novi ili ravnaju postojeći pristupni putevi, zatim planiraju neravnine na horizontalnim površinama. Ovi putevi se izrađuju sa zemljanom i makadamskom kolovoznom konstrukcijom. Putevi se izvode u širini koja omogućava kretanje najkrupnije mehanizacije koja će biti angažovana na tehničkoj i biološkoj rekultivaciji, kao i u kasnijoj fazi korišćenja tog prostora. Osnovni elementi puteva su: širina puta 6 m, širina bankina 0,5 m, poprečni nagib kolovoza (dvostrani) 3o, proširenje kolovoza u krivinama 1,5 m i nagib kolovoza u krivinama (jednostrani) 5%. Kosine kod useka se projektuju sa nagibom 1:1,5. Poprečni padovi posteljice puta su 3% sa dvostranim padom i 5% u krivinama, sa jednostranim padom. Posteljicu prethodno treba uzdužno i poprečno izravnati. Na mestima gde nije moguće postići zahtevani modul stišljivosti od 60 MN/m2 treba vršiti zamenu materijala prema uputstvima nadzornog organa. Ukoliko nema materijala kojim se mogu postići odgovarajuće karakteristike posteljice puta potrebno je vršiti nasipanje materijalom kao što je drobljeni kamen ili šljaka. Tampon minimalne debljine 60 cm treba izvesti u dva sloja. Pri tome na prvom sloju treba postići modul stišljivosti minimum 40 MN/m2, a na drugom sloju minimum 60 MN/m2. Tampon se može izvoditi u jednom sloju sa postizanjem minimalnog modula stišljivosti od 60 MN/m2. Do kraja izvođenja poslova na tehničkoj rekultivaciji potrebno je izraditi završnoj konturi kopa 2.388 m zemljanog puta, dok je na odlagalištu potrebno izraditi 1.685 m zemljanog puta (Slika 2.1).

Slika 2.1. Površine prediđene za tehničku rekultivaciju i zemljani putevi

2.2. Planiranje horizontalnih površina

Za izvođenje radova na planiranju površina spoljašnjeg odlagališta angažovaće se buldozer tipa CAT D9R, utovarač sa zapreminom kašike od 4 m3 i kamioni kapaciteta 17,5 m3 i nosivosti 26 t. To je oprema koja će ostati nakon eksploatacije krečnjaka. Radovi faze tehničke rekultivacije u domenu planiranja horizontalnih (ravnih) površina izvode se po sledećem redosledu: planiranje, a u slučaju kada je potrebno vršiti transport tla na rastojanjima većim od 100 m i utovar, transport i deponovanje.

Na horizontalnim površinama završnih etaža i bermi kopa i odlagališta vršiće se samo planiranje. Materijal koji se koristi za planiranje površina potiče sa samog odlagališta. Nasipanjem treba da se obezbede nagibi postojećih površina odlagališta ka pristupnim putevima i kanalima postavljenim sa obe strane puta u nagibu do 3‰. Na taj način umanjuju se efekti erozionog dejstva voda koje direktno padnu na površine kopa i odlagališta. Planiranje horizontalnih površina etaža kopa i odlagališta vršiće se buldozerom tipa CAT D9R i to najveći deo, a kamionska doprema materijala za planiranje depresija koristiće se samo u izuzetnim slučajevima. Srednja debljina zasecanja materijala prilikom planiranja iznosi 0,3 m, pa ukupna masa na planiranju horizontalnih površina iznosi 56.589 m3. Kako kapacitet buldozera na planiranju horizontalnih površina odlagališta iznosi 298 m3/h, to mu je za količinu materijala od 56.589 m3 potrebno 190 h.

2.3. Nasipanje horizontalnih površina kopa i odlagališta humusom

Pre same eksploatacije krečnjaka, potrebno je skinuti sloj humusa debljine 0,15 m, što ukupno iznosi 17.373 m3. Kako bi se sve horizontalne površine prekrile slojem humusa nakon eksploatacije, potrebno je nabaviti još 20.353 m3 humusa, koji će biti dopremljen do kruga površinskog kopa u neposrednoj blizini ugradnje na horizontalnim površinama kopa i odlagališta, kako bi se kasnije koristio za rekultivaciju. Nasipanje na horizontalnim površinama predviđeno je u sloju od 20 cm. Radovi na nasipanju humusom prilikom tehničke rekultivacije izvode se po sledećem redosledu: utovar, transport i planiranje. Obzirom da se radi o tlu, čije su fizičko-mehaničke karakteristike takve da omogućavaju direktno otkopavanje, za pripremu (otkopavanje) humusa koristiće se utovarač ULT-220 sa zapreminom kašike 3 m3 i časovnim kapacitetom od 174 m3/h. Potrebno vreme angažovanja utovarača na utovaru humusa iznosi 217 h. Transport materijala za rekultivaciju površina obaviće se kamionima zapremine sanduka 17,5 m3 i eksploatacionog kapaciteta od 63 m3/h. Za količine humusa od 37.726 m3 za prosečni transport od 1 km, efektivno vreme rada kamiona iznosi 600 h. Tako da je uz rad jednog utovarača potrebno 3 kamiona. Transport humusa vršiće se od mesta predviđenog za deponovanje do mesta ugradnje na završnim ravnima kopa i odlagališta. Planiranje horizontalnih površina humusom vrši se buldozerom tipa CAT D9R, čiji kapacitet imanjen za 20% (zbog lepljivosti materijala i planiranja u više prolaza) iznosi 245 m3/h. Prema ukupnoj količini materijala od 37.726 m3 koji će se planirati buldozerom na unutrašnjim odlagalištima, vreme za koje će buldozer izvršiti ovu vrstu radova iznosi 154 h.

2.4. Obrada etažnih ravni i kosina

Tehnologija završnog formiranja površina i bermi na završnim kosinama kopa podrazumeva fino planiranje površina i zasecanje bermi koje se vrši sa nagibom ka nožici kosine više etaže. Zasecanje bermi na kosinama izvodi se tako što se plug buldozera spušta i zariva u tlo pod o nagibom od 3-5 /oo u odnosu na horizontalnu ravan i odvaja rez debljine od 20 do 80 cm. Odvojeni materijal se skuplja ispred pluga obrazujući vučnu prizmu, čija je širina manja od širine pluga buldozera. Kako je plug buldozera zakošen, materijal se bočno odbacuje od pluga i odlaže niz kosinu odlagališta. Zasecanje bermi vrši se na svim onim mestima gde je pad berme ka vrhu kosine niže etaže. Zasecanje berme po visini vrši se u odsecima, a po horizontali u deonicama. Zasecanje i planiranje bermi je u sklopu tehničke rekultivacije predviđeno je u poslednjoj godini eksploatacije. Ukupna površina bermi na kojima je predviđeno zasecanje i planiranje

91 iznosi 20.984 m2 i nalazi se na kopu. Srednja debljina masa koje se planiraju iznosi 0,5 m. Ukupna masa koju je potrebno isplanirati zasecanjem bermi iznosi 10.492 m3. Zasecanje bermi se vrši buldozerom Caterpillar D9R, čiji je teoretski kapacitet 471,1 m3/h, a tehnički (umanjen za 30%) iznosi 329 m3/h. Prema ukupnoj količini materijala koji se zaseca i planira, vreme za koje buldozer izvršava ovu vrstu radova iznosi 32 h.

3. Biološka rekultivacija

Kako se radi o površinskom kopu krečnjaka, to je logično odsustvo organskih materija, nizak sadržaj biljnih hraniva i loše vodno-fizičke osobine. To su osnovni ograničavajući faktori koje treba otkloniti (revitalizovati), radi uspešnog nicanja i razvoja biljaka.

3.1. Izbor kulture za rekultivaciju

Na izbor kultura za rekultivaciju odlučujući značaj sa stanovišta prirodnih uslova imaju klima, reljef i edafon. Obzirom da će se koristiti kulture koje su postale na ovom podneblju (autohtone), i da su klimatski uslovi povoljni, veću pažnju treba pokloniti uslovima reljefa i samog supstrata [1]. Kod oblikovanja odlagališta treba voditi računa da se radovi tako izvedu kako bi se na planumu istog izbegle zatvorene mikrodepresije. Planum odlagališta treba da bude pod blagim nagibom (oko 0,5%), kako bi se omogućilo da se padavine zadrže radi navodnjavanja ali ne i suvišne gornje vode, koje bi istiskujući kiseonik iz zone korenovog sistema izazvale asfikciju korena. Za uspeh rekultivacije, u konkretnom slučaju, supstrat je od odlučujućeg značaja. U izgradnji supstrata za rekultivaciju odlagališta učestvovaće uglavnom odloženi materijal. Realizacijom rekultivacije nastavlja se uticaj čoveka na raspadanje i to mehaničko (mehanizovana obrada supstrata, naročito rezanje) i biološko (forsiranjem vegetacije koja će svojim lučevinama i mrtvim podzemnim i nadzemnim delovima uticati na pedogenetske procese). To je biti tipična antropogeneza automorfnog tipa kada se se na kraju dobija neko tehnogeno tlo. Kod izbora pravca biološke rekultivacije vodilo se računa da se obezbedi takav pravac rekultivacije koji bi bio kompatabilan za sve moguće krajnje korisnike, pa su predviđeni sledeći pravci rekultivacije: - zasnivanje detelinsko-travne smeše kao osnovni, početni pravac rekultivacije i - delimično šumarska rekultivacija kao dopunski pravac rekultivacije. Zasnivanje detelinsko-travne smeše se predlaže zbog: • Komponente ove smeše će sopstvenim lučevinama i podzemnim i nadzemnim delovima vršiti humifikaciju supstrata i obogaćivanje istog hranljivim elementima, i tako će obezbediti uslove za druge, ekonomski korisnije kulture, koje imaju veće zahteve u odnosu na fizičke i hemijske osobine tla. • Ova smeša ima najveće zaštitno dejstvo od spiranja, jer leguminoze imaju dublji korenov sistem, pa će dublje vezivati čestice supstrata, a gramine imaju plitak korenov sistem koji je jako žiličav. On snažno prožima čestice površinskog dela supstrata, fiksira ih, i tako sprečava spiranje. Zbog toga, na kosinama, čak i ako bi bila voćarska rekultivacija, bilo bi neophodno zastupiti ove smeše u trakama. • Detelinsko travne smeše pogodne su za brzu preorjentaciju na druge vidove rekultivacije, odnosno na uzgoj šumarskih, voćnih i intenzivnih ratarskih kultura, pa i za prostorno uređenje u širem smislu (urbanizacija i građenje). Iz navedenih razloga zasnivanje detelinsko travne smeše predviđa se na celim površinama kopa i odlagališta.

Zasnivanje delimične šumarske rekultivacije se predlaže zbog: • Na konačno oblikovanој kosini odlagališta, neće biti dovoljna samo detelinska travna smeša za ozelenjavanje prostora u cilju sprečavanja spiranja. U kombinaciji sa njom šumske kulture će potencirati protiverozione mere i početni zaklon travnom pokrivaču od suvišne insolacije; • Delimičnim pošumljavanjem etažnih površina kopa doprineće u izvesnoj meri stabilizaciji istog, pa ovu vrstu pošumljavanja treba shvatiti pre svega kao bioinženjersku meru. Delimična šumarska rekultivacija je predviđena samo na kosini odlagališta i etažama površinskog kopa. Kao detelinsko travne smeše predviđene su kulture dateline od 70% (lucerka 40%, smiljkita 15% i kokotac 15%) i trave od 30% (ježevica 10%, crveni vijuk 10% I francuski ljujlj 10%). Ove komponente podnose relativno dobro sušu i imaju nešto širu amplitudu zahteva prema supstratu. Zadovoljavajuće su otpornosti na mraz. Delimična šumska rekultivacija će se sprovesti bagremom, jer se brzo prima i u prvom periodu svog života pokazuje veliki tempo rasta, a i dobro vezuje korenovima tlo pa je upravo za stabilizaciju istog preporučljiv. Takođe, bagrem ima izuzetno dug period cvetanja (sukcesivno skoro u toku cele vegetacije), pa ga i zbog pčelarenja treba forsirati.

3.2. Tehnologija rada na biološkoj rekultivaciji

Na kosoj površini odlagališta i etažnim ravnima površinskog kopa potrebno je izvršiti pošumljavanje bagremom. Dimenzije jama za sadnicu su: prečnik 40 cm i dubine 40 cm. Sadnja u jame se obavlja po trougaonoj šemi sa razmakom sadnje 2,23*2,23 m, što odgovara broju od 2.000 sadnica po hektaru. Sadnice bagrema za pošumljavanje moraju biti prve klase sa slobodnim korenovim sistemom, dobro formiranim i razvijenim. Starost sadnica treba da bude 1+0. Uzimajući u obzir fizičko-mehaničke osobine supstrata odlagališta površinskog kopa, geomorfologiju odlagališta i površinskog kopa, eksponiranost površina vetru, zatim klimatske prilike i vegetaciju u okruženju, u obzir dolazi biološka rekultivacija i to: • na kosini odlagališta i etažama površinskog kopa pošumljavanje, • na ravnim površinama završne ravni zatravljivanje. Najpovoljniji period sadnje bagrema je jesen. Prednosti jesenje sadnje nad prolećnom sadnjom sadnica ogleda se u tome što je u jesen duži period za prijem sadnica jer ima više vlage u zemljištu. Od niskih temperatura i mraza za vreme zime, sadnice su zaštićene snežnim pokrivačem. U proleće posle topljenja snega, zasađene sadnice nastavljaju da se normalno razvijaju. Potreban broj sadnica bagrema za pošumljavanje kose površine odlagališta iznosi 3.523 uzimajući u obzir i očekivane gubitke od 10%. Potreban broj sadnica bagrema za pošumljavanje etažnih ravni na kopu iznosi 965 uzimajući u obzir i očekivane gubitke od 10%. Potreban broj sadnica za ravnu površinu na kopu (sa 10%) iznosi 629 sadnica, dok je za ravnu površinu na odlagalištu potrebno (sa 10%) 627 sadnica bagrema. Za setvu travno-leguminoznih smeša treba koristiti prolećni period. Dosejavanje prostora na kome iz nekih razloga nije nikla trava treba izvršiti mesec dana nakon setve. Potrebna količina semena detelinsko-travne smeše iznosi 1.414 kg uzimajući u obzir i presejavanje. Uspeh u toku podizanja šumskih zasada određen je ispravnošću izbora sadnica dobrog kvaliteta. Osim toga prihrana sadnica se vrši stajskim đubrivom ili tresetom u količini od 2 kg po sadnici i mineralnim đubrivima NPK (0,1 kg po sadnici ) i KAN (0,1 kg po sadnici) koje se dodaje supstratu u toku sađenja.

Zatravljivanje ravnih površina na završnoj etažnoj ravni odlagališta ima za cilj stvaranje zelenih travnatih površina u cilju zaštite od eolske erozije. Radovi na zatravljivanju sastoje se od: - Mašinskog sejanja mešavina trava (dubina setve se kreće između 1-1,5 cm), - Valjanje valjkom zasejanih površina (u jednom prohodu sa setvom), - Startno đubrenje NPK (15:15:15) đubrivom 500 kg/ha za detelinsko-travnu smešu i prihranjivanje mineralnim azotnim đubrivom KAN-om ili UREA-om i to 200 kg/ha, - Orošavanja (zalivanja) zasejanih površina do nicanja trave i posle u zavisnosti od meteoroloških uslova. Košenjem travno-leguminoznih smeša i razastiranje sena po ravnim površinama, stvoriće se uslovi za nastajanje humusa. Ponavljanjem ovog postupka (košenja i razastiranja sena) u nekoliko narednih godina stvoriće se uslovi da površine budu korišćene za gajenje žita, kukuruza i ostalih poljoprivrednih kultura. Posle perioda od 3 godine, travno-leguminozna smeša može da se koristi i za stočnu hranu. Za ovaj vid ozelenjavanja, sem optimalne ishrane biljaka upotrebom mineralnih đubriva, ne predviđa se drugi način revitalizacije jalovine pa samim tim neće iziskivati ni veća materijalna ulaganja. Uspeh razvoja biljaka zavisiće kako od prirodnih uslova u vreme i posle setve (vetrovi i padavine), tako i od kvaliteta setve i neophodnih zalivanja odmah nakon setve pa sve do punog nicanja useva u slučaju odsustva kišnih dana u to vreme za šta postoji velika verovatnoće (zalivanje zasejanih površina kad god je potrebno). Izgled površinskog kopa krečnjaka Spasine i odlagališta na kraju biološke faze rekultivacije prikazan je na Slici 3.1. Svetlozelenom bojom su predstavljene ravne površine sa travno-leguminoznom smešom, a tamnozelenom bojom kose površine sa bagremom.

Slika 3.1. Površine na kojima se obavlja biološka rekultivacija

3.3. Odvodnjavanje i navodnjavanje rekultivisanih površina

Hidrografski uslovi, a posebno oni koji će se eksploatacijom konačno formirati nemaju uticaj na buduću suvu poljoprivrednu proizvodnju. Kod uzgoja poljoprivrednih, pa i delimično šumskih kultura ne treba računati sa pozitivnim uticajem podzemnih voda, već treba računati samo na atmosfersku vodu koja padne direktno na rekultivisane površine. Pored prethodnih meliorativnih mera u cilju revitalizacije supstrata, očigledno nepovoljnih osobina za uspešni razvoj biljaka, posebno u fazi nicanja i prvim fazama razvoja

94 nameće se potreba obezbeđenja potrebnih količina vode za zalivanje useva. Neophodna količina vode za zalivanje biće obezbeđena cisternama. Upotreba vode za orošavanje, posebno do ukorenjivanja biljaka je neophodna i zbog mogućeg odnošenja supstrata i zasejanog semena vetrom. Zalivanje-veštačka kiša (kvašenje površina odlagališta) ima za cilj da se površinski sloj održava vlažnim. Za zalivanje rekultivisanih površina potrebno je oko 2 l/m2 na dan.

4. Zaključak

Nakon završetka buduće eksploatacije krečnjaka na površinskom kopu Spasine - Brđani kod Ugljevika predviđeno je radnu konturu površinskog kopa i spoljašnje odlagalište rekultivisati, odnosno dati im neku namenu. Projektovana rekultivacija ima dve faze, i to tehničku i biološku rekultivaciju. Ukupno je potrebno rekultivisati 20,574 ha ravnih i kosih površina. Tehnička rekultivacija podrazumeva pripremu terena za biološku rekultivaciju, koja se sastoji u: nivelisanju i oblikovanju površina na etažama kopa i odlagališta, oblikovanju kosina kopa i odlagališta, finom planiranju površina kopa i odlagališta, izradi kanala i saobraćajnica. Kako se radi o površinskom kopu krečnjaka, to je logično odsustvo organskih materija, nizak sadržaj biljnih hraniva i loše vodno-fizičke osobine. Ovim tehničkim rešenjem je predviđeno obogaćivanje zemljišta unošenjem odgovarajućih mineralnih đubriva, dok će se sadržaj organskih materija, zbog neposedovanja potrebnih količina organskih đubriva, postepeno uvećavati programiranim zaoravanjem zelene biljne mase i formiranjem humusnog sloja u zoni korenovog sistema gajenih biljaka. Uzimajući u obzir fizičko-mehaničke osobine supstrata odlagališta površinskog kopa, geomorfologiju odlagališta i površinskog kopa, eksponiranost površina vetru, zatim klimatske prilike i vegetaciju u okruženju, predviđena je biološka rekultivacija u vidu pošumljavanja na kosinini odlagališta I etažama površinskog kopa, dok je na ravnim površinama predviđeno zatravljivanje. Na popravak vodno-fizičkih svojstava, koja su vrlo važna za uspešnost gajenja biljaka, u početnim fazama uticaće neosporno same biljke svojim organskim lučevinama, korenom, i drugim biljnim ostacima. U fazi nicanja i prvim fazama razvoja, predviđeno je zalivanje useva. Upotreba vode za orošavanje, posebno do ukorenjivanja biljaka je neophodna i zbog mogućeg odnošenja supstrata i zasejanog semena vetrom. Zalivanje-veštačka kiša ima za cilj da se površinski sloj održava vlažnim. Troškovi za izvođenje radova na tehničkoj rekultivaciji iznose 128.000 €, dok troškovi za izvođenje radova na biološkoj rekultivaciji iznose 66.500 €. Tako ukupni troškovi rekultivacije iznose: 194.500 € ili 9.45 €/ha. Gledajući na vek eksploatacije od 30 godina, to bi trebalo da se za rekultivaciju godišnje izdvaja po 6.483 €.

Literatura

[1] Institut za rudarstvo Tuzla i Centar za površinsku eksploataciju Beograd, 2020., Glavni rudarski projekat eksploatacije karbonatne sirovine (krečnjaka i krede) površinskog kopa Spasine - Brđani kod Ugljevika, Tuzla

XIV MEĐUNARODNA KONFERENCIJA 14th INTERNATIONAL CONFERENCE OMC 2020 OMC 2020 Zlatibor, 14-17. oktobar 2020. Zlatibor, 14-17 October 2020

TEHNIČKO REŠENJE PODZEMNE EKSPLOATACIJE ZEOLITISANIH TUFOVA U LEŽIŠTU KORMINJOŠ (ZLATOKOP) KOD VRANJA

TECHNICAL SOLUTION OF ZEOLITHIC TUFFS UNDERGROUND MINING IN KORMINJOS DEPOSIT (ZLATOKOP) NEAR VRANJE

Todorović B.1, Milić N.2

Apstrakt

Zeolit iz rudnika Korminjoš (Zlatokop) je vulkanskog porekla što garantuje najvišu čistoću i kvalitet, a pošto se eksploatiše jamskim putem, veće je čistoće, jer je zaštićen od nepovoljnih atmosferskih uticaja. Jedan od osnovnih razloga za pokretanje eksploatacije zeolita je širenje asortimana proizvoda i tržišta. Osnova za navedeni strateški cilj kompanije je svakako u širokom dijapazonu primene proizvoda, a posebno zbog samog kvaliteta zeolita, koji sadrži najviši do sada registrovani udeo klinoptilolita u svetu (91,62%). U ovom radu je dat opis tehničkog rešenja podzemne eksploatacije zeolita u ležištu Korminjoš.

Ključne reči: Zeolit, Korminjoš, podzemna eksploatacija

Abstract

The zeolite from the Korminjos mine (Zlatokop) is of volcanic origin, which guarantees the highest purity and quality, and since it is exploited by underground mining - it is of even higher purity because it stays protected from adverse atmospheric influences. One of the main reasons for zeolite mining is to expand the range of products and market. The basis for this strategic goal of the company is certainly in a wide range of product applications, especially because of the quality of zeolite, which contains the highest registered share of clinoptilolite in the world (91.62%). This paper describes the technical solution of underground zeolite mining in the Korminjos deposit.

Key words: Zeolite, Korminjos, underground mining

1. Uvod

Istražno ležište zeolitskih tufova Korminjoš (Zlatokop) pripada lokalitetu Korminjoš, koji se nalazi jugozapadno od sela Korminjoš, između Brezovskog potoka na severoistoku i Trebešinjske reke na jugozapadu. Ležište je od Vranja udaljeno oko 4,5 km ka jugoistoku (Slika 1.1).

1 Todorović Bojan, Srbijagas, Beograd 2 Milić Nikola, Zeo World, Beograd 96

Slika 1.1. Lokacija ležišta zeolitskih tufova Korminjoš (Zlatokop) Ležište je asfaltnom saobraćajnicom dužine 5 km povezano sa autoputem Beograd-Vranje- državna granica Srbije prema Makedoniji, odnosno sa petljom na ulazu u Vranje. U Vranjskoj Banji na pruzi Beograd-Niš-Skoplje-Solun postoji ranžirna stanica sa mogućnošću utovara kontejnerskog i rasutog tereta. Preko ove ranžirne stanice moguće je transportovati mineralnu sirovinu ka svim većim potrošačima u srbiji a takođe ka Severnoj Makedoniji i Grčkoj. Preko pruge Niš-Dimitrovgrad-Sofija transport mineralne sirovine je moguć i prema Bugarskoj. Zemljište na kome su okonturene bilansne rezerve zeolitskih tufova u vlasništvu je privrednog društva Zeo world d.o.o. Beograd. Procenjene rezerve rudnika prema proceni Ministarstva rudarstva i energetike Republike Srbije iznose 673.500 tona. Zeolit iz rudnika Korminjoš (Zlatokop) je vulkanskog porekla što garantuje najvišu čistoću i kvalitet. Zeolit iz ležišta Korminjoš (Zlatokop) se eksploatiše jamskim putem i samim tim je veće čistoće, jer je zaštićen od nepovoljnih atmosferskih uticaja. Prvi zapisi o eksploataciji rudnika su stari 150 godina, te se rudnik smatra za najstariji rudnik zeolita na svetu. Jedan od osnovnih razloga za pokretanje aktivnosti na projektu je eksploatacija zeolita u najvećem mogućem kapacitetu uz širenje asortimana proizvoda i tržišta. Osnova za navedeni strateški cilj kompanije je svakako u širokom dijapazonu primene proizvoda, a posebno zbog samog kvaliteta zeolita, koji sadrži najviši do sada registrovani udeo klinoptilolita u svetu (91,62%).

2. Opis postojećeg stanja rudarsko istražnih radova

U prethodnom periodu ležište je otvoreno sa dva istražna potkopa približno paralelna na rastojanju od 45 m. Potkopi su locirani na nivo +377 tako da je njihovo napredovanje sledilo zasečeni zeolitski sloj. Prividni pad zeolitskog sloja omogućuje da se potkopi rade pod usponom od 2% i pri tome gravitaciono odvodnjavaju. Potkop P-1 urađen je po azimutu 172 u dužini od 140 m. Potkop P-2 urađen je istočno od prethodnog pod srednjim azimutom 160 u dužini od 145 m, tako da im se čela međusobno udaljavaju od početnih 33 m na sadašnjih 65 m. Hodnicima je potvrđen subhorizontalni zeolitski sloj prosečne debljine 2,0 m. Prikaz rudarsko istražnih radova dat je na Slici 2.1.

Slika 2.1. Šematski prikaz rudarsko istražnih radova Rudarski istražni radovi otkrili su gravitacioni rased na kraju potkopa tako da su im čela u krovinskom laporcu, jer je zeolitski sloj spušten za 3 m u pravcu juga. Hodnicima P-3 i VH-1 urađenim račvanjem potkopa P-1 u pravcu zapada provereno je da li se radi o lokalnom smicanju rudnog tela. Čela ovih hodnika nakon 105 m, odnosno 65 m, takođe su obustavljena u paporcu nakon proboja pomenutog raseda. Na taj način jamskim radovima je potvrđen kontinuitet raseda po pružanju od 110 m. Pored toga jamski istražni radovi su poslužili za oprobavanje da bi se proverio i kvalitet zeolita sa podacima dobijenim istražnim bušenjem. Sadašnja ukupna dužina istražnih i ekploatacionih radova iznosi 625 m.

3. Tehničko rešenje podzemne eksploatacije

Okonturene rezerve u količini od 673 500 t su u okviru ležišta bilansirane sa moćnošću od 0,4 do 3,5 m. Prosečna debljia sloja zeolita na nivou okonturenih i bilansiranih ležišta je 2,09 m. Sloj zeolita je genralnog pružanja sever-jug, prekinut sa glavnim rasedom koji se pruža pravcem severoistok- jugozapad i koji je ležište generalno podelio na dva dela, pri čemu je sloj korisne mineralne sirovine smaknut u proseku oko 2 m. Za zaštitu okoline i prirode nije prihvatljiva metoda otkopavanja sa zarušavanjem krovine, jer tom prilikom neizbežno dolazi do sleganja terena za najmanje 1 m. Na taj način bi došlo do zapunjavanja jame sa šljunkom, peskom i glinom (koja u neporemećenom stanju sprečava dotok površinskih voda u jamu). Tim pre, što se natkopna visina iznad sloja do površine kreće u rasponu od 25 do 40 m. Uticaj geoloških faktora se u prvom redu odnosi na zaleganje sloja kod horizontalnih slojeva čvrste mineralne sirovine, gravitacija je pri otkopavanju ležišta isključena. Horizontalno zaleganje predstavlja problem kod osiguranja prostorija odnosno podgrađivanja. U tom slučaju nije moguća izrada prostorija sa niskim ili visokim svodom, već samo sa ravnom krovinom koja je u statističkom smislu najnepovoljnija. U tom slučaju podgrađivanje prostorija zahteva primenu proračuna podgrade uz pomoć teorije ploča ili greda. Uzimajući u obzir uticaj geoloških faktora, analizu radne sredine i iskustva u oblasti podzemne eksploatacije projektovana je koncepcija eksploatacije metodom komorno- stubnog otkopavanja, čiji su osnovni tehnički parametri: - širina otkopa - komore ...... 6,0 m - širina sigurnosnih stubova između komora ...... 3,0 m - dužina otkopa ...... 15,0 m

- visina otkopa ...... 2,2 - 3,5 m. Otvaranje i razrada Otvaranje ležišta zeolita Korminjoš (Zlatokop) vrši se izradom glavnog ventilaciono- transportnog hodnika GVTH čija izrada počinje na površini iz tačke sa koordinatama x = 4.707.600,33 i y = 7.757.567,19 i kotom z = 375,00 m. Sa azimutom y = 175 do početka rampe 1 u dužini od 103 m potkop se izrađuje u jalovini sa usponom 2% u pravcu juga i služi pored transporta za provođenje ventilacione struje u jamu. Pored ventilacije i transporta ovaj potkop će služiti i za odvodnjavanje i to za odvođenje vode iz postojećih jamskih prostorija izrađenih od raseda. Ovaj deo jame se odvodnjava pumpanjem vode iz vodosabirnika koji će se nalaziti na kraju ventilaciono – transportnog hodnika VTH 2/Z. Voda se pumpa do hodnika u koji se skuplja voda iz postojećih prostorija odakle otiče gravitaciono do ulaza u potkop. Neposredno pred ulazom u potkop voda se provodi ispod puta betonskim cevima, a zatim ponovo kanalom do taložnika. Potkop (GVTH) je svetlog preseka 8,75 m2 dimenzija 3,5*2,5 m dimenzionisan za transport rude i jalovine jamskim kamionom. Dužina potkopa, uključujući i rampu koja se izrađuje u jalovini iznosi 148 m. Na toj stacionaži GVTH ulazi u rudu odakle se njegova izrada nastavlja do južne granice B rezervi, u dužini od 125 m. Razrada ležišta obuhva izradu pripremnih hodnika koji će ujedno vršiti funkciju ventilacije, a svi su istovremeno transportni hodnici. Svi hodnici su predviđeni da imaju dimenzije svetlog preseka 3,5*2,5 m = 8,75 m2, dimenzionisani za kamionski transport. Priprema otkopa Otkopna priprema se sastoji iz izrade otkopno - pripremnih hodnika. Broj otkopnih hodnika za pristup komori je obično u funkciji veličine komore, ali u našem slučaju su projektovana dva otkopna hodnika (na dnu i na vrhu po osi komore). Otkopni hodnici su trajni i ojačani odgovarajućom podgradom i sa njima se ostvaruju minimalni troškovi po jedinici otkopane rude. Bušenje i miniranje Obaranje rude u komori obavlja se usitnjavanjem pomoću bušenja i miniranja. Pristup komori se postiže izradom pripremno-otkopnih hodnika podužno u odnosu na pravac otkopavanja ležišta. Formiranje otkopa se ostvaruje miniranjem lepeza minskih bušotina između dve etaže, ali za početno otvaranje fronta ili čela komore potrebno je uraditi početni otvor, tj. Proširenje koje daje dovoljnu prazninu za kompenzaciju rude miniranjem početne lepeze minskih bušotina. Korišćenjem odgovarajućeg eksploziva punjenja osigurava se dezintegracija po celoj vertikalnoj površini čela komore i formiranje slobodne površine za narednu sekvencu miniranja. Broj sekvenci (proizvodnih prstenova) miniranja uglavnom zavisi od geomehaničkih karakteristika radne sredine. Dužina otkopavanja komore mora biti u funkciji očuvanja stabilnosti zidova komore. Za miniranje minskih punjenja na dobijanju zeolita, koji se koristi za humanu upotrebu, mogu da se koriste samo vodoplastični eksplozivi (emulzioni eksplozivi). Podgrađivanje Podgrađivanje će se vršiti pomoću ankera. Drvena podgrada za podgrađivanje jamskih prostorija i otkopa za eksploataciju dela ležišta zeolita, ne može da se primenjuje, jer onemogućuje povećanje produktivnosti i kapaciteta proizvodnje, a pored toga i onemogućava upotrebu dizel vozila.

Transport izminiranog materijala Utovar i odvoz odminiranog materijala vrši se samohodnim dizel utovarivačem do skladišnog prostora rovne rude. Ukupna procenjena masa odminiranog materijala koja je moguća da se utovari i odveze u jednom ciklusu za model sa utovarnom kašikom u rasponu od 1,5 do 1,7 m3 iznosi 22,5 t. Ventilacija rudnika Prilikom dosadašnje eksploatacije od prirodnih uslova poznat je samo sadržaj kristalnog silicijumdioksida (kvarca) u rudi. Najveći sadržaj slobodnog SiO2 u lebdećoj prašini nalazio se u pripremnim hodnicima i iznosio je oko 30%. Za ventilaciju jame projektovana je prosta šema ventilacije sa glavnim ventilatorom i dva ili više separatnih ventilatora, u zavisnosti od stepena izvedenih radova. Odvodnjavanje Istraživano ležište u celosti se nalazi u hidrogeološkoj determinisanoj suvoj zoni. Na istraživanom ležištu, podzemne vode se pretežno gravitaciono dreniraju znatno ispod najniže istraživane kote. Dreniranje vode se uglavnom obavlja preko mehaničkih diskontinuiteta formiranih po slojevitosti. Nivo podzemne vode u okviru ležišta direktno zavisi od režima atmosferskih padavina, odnosno cirkulacije voda nakon atmosferskih padavina. Trenutno se od objekata odvodnjavanja nalazi obodni kanal u otkopnom hodiniku, koji se nalazi na severoistočnom delu jame, gde se voda gravitacijski odvodi do površine i obližnjeg potoka. Koncepcija odvodnjavanja sastoji se u sledećem: Odvodnjavanje jame se vrši kombinovano: gravitacijskim odvođenjem voda i prinudnim pumpanjem sa centrifugalnom potapajućom pumpom i PVC cevovodom u dužini od 193 m, odakle ponovo gravitacijski otiče potkopom do vodosabirnika na površini. Vode koje dotiču skupljaće se i transportovati obodnim kanalima koji će biti izgrađeni u boku hodnika. Nagib obodnih kanala će podužno pratiti nagib prostorija za odvodnjavanje, a poprečni nagib treba da bude u dovoljnoj meri da pospešuje brzo oticanje vode. Projektovanje i izgradnja kanala za odvodnjavanje je uslovljena izabranom komorno - stubnom metodom otkopavanja i moćnošću i zaleganjem sloja zeolita, kao i osnovnim dimenzijama prostorija. Kanalima za odvodnjavanje voda će se odvoditi u Glavni vodosabirnik GVS koji će se izgraditi na niveleti 373,24 m u prostoriji VTH 2 (ventilaciono-transportni hodnik) i koji je shodno obliku prostorije projektovan da bude pravougaonog poprečnog preseka Iz GVS voda će se prinudno pumpati kroz cevovod do nivelete 378,95 m, koja se nalazi na kraju GVH (glavnog ventilacionog hodnika), a dalje će se gravitacijski odvoditi kanalom koji se nalazi u potkopu P0 do spoljašnjeg vodosabirnika sa taložnikom odakle će prelivna voda dalje odvodnim kanalom oticati do obližnjeg potoka. Obzirom dna prognozirani priliv pukotinskih i drugih voda u jamu, glavni vodosabirnik mora imati dimenzije i projektovanu zapreminu da primi minimalno dnevni priliv vode, Snabdevanje pogonskom energijom Za snabdevanje rudnika komprimovanim vazduhom, predviđena je nabavka kompresora čija je snaga oko 35-45 kW sa rezervoarom komprimovanog vazduha u rezervoarom vode. Razvod komprimovanog vazduha će se obavljati glavnim jamskim cevovodom čije su karakteristike: spoljašnji prečnik 102 mm, debljina zidova 3,5 mm i namenjenog za pritisak vazduha od 7 bara. Snabdevanje električnom energijom će se vršiti preko novopostavljenog razvodnog ormara u jami, koji će snabdevati jamske potrošače, a dobijaće struju sa postojeće TS sa transformatorom prenosnog odnosa 10/04 kV, i snage 630 kVA.

100

4. Zaključak

Rudnik sa podzemnom eksploatacijom zeolita Korminjoš (Zlatokop) je verovatno najstariji rudnik zeolita na svetu. Trenutno su okonturene i overene reserve od 673.500 t zeolita. Zemljište na kome su okonturene reserve i sam rudnik su u vlasništvu PD Zeo World d.o.o. iz Beograda. Otvaranje rudnika zeolita Korminjoš (Zlatokop) vrši se izradom glavnog ventilaciono- transportnog hodnika GVTH sa površine terena. Potkop se izrađuje u jalovini sa usponom 2% u pravcu juga i služi pored transporta za provođenje ventilacione struje u jamu. Pored ventilacije i transporta ovaj potkop će služiti i za odvodnjavanje, za transport rude I jalovine jamskim kamionom, kao i za ventilaciju. Zeolit iz rudnika Korminjoš (Zlatokop) je vulkanskog porekla što garantuje najvišu čistoću i kvalitet, a kako se eksploatiše jamskim putem, samim tim je veće čistoće, jer je zaštićen od nepovoljnih atmosferskih uticaja. Jedan od osnovnih razloga za pokretanje eksploatacije zeolita je širenje asortimana proizvoda i tržišta. Osnova za navedeni strateški cilj kompanije je svakako u širokom dijapazonu primene proizvoda, a posebno zbog samog kvaliteta zeolita, koji sadrži najviši do sada registrovani udeo klinoptilolita u svetu (91,62%).

Literatura

[1] Tehnička dokumentacija PD Zeo World d.o.o.

101

XIV MEĐUNARODNA KONFERENCIJA 14th INTERNATIONAL CONFERENCE OMC 2020 OMC 2020 Zlatibor, 14-17. oktobar 2020. Zlatibor, 14-17 October 2020

POTENCIJAL NEMETALIČNIH MINERALNIH SIROVINA RUDARSKOG BASENA KOLUBARA, SRBIJA

POTENTIAL OF NON-METALLIC MINERAL RAW MATERIALS OF THE KOLUBARA MINING BASIN, SERBIA

Vučković B.1

Apstrakt

Geološka istraživanja u Kolubarskom ugljonosnom basenu započinju 1936. godine istražnim bušenjem u ataru sela Vreoci. Istraživanja traju neprekidno do današnjih dana. Ukupno je izbušeno 7,200 bušotina sa više od 580,000 m. Rezultat se vidi u obliku istraženih 4,1 Mlrd t resursa i rezervi lignita. Nakon godina jamske eksploatacije, 1952. godine započinje i površinska eksploatacije, do kraja 2020. godine otkopano je oko 1,2 Mlrd t lignita. Osim lignita kao glavne korisne mineralne sirovine, pojavljuju se i prateće korisne nemetalične mineralne sirovine (NMS) - opekarske i keramičke gline, šljunkovi, kvarcni pesak, dijatomejska zemlja. Tokom ’70-tih i ’80-tih godina XX veka registruje se uzlet na istraživanju, eksploataciji i preradi NMS, otvoreni su brojni pogoni prerade. Početkom ’90-tih godina XX veka i naročito u ranom XXI veku, zamire interesovanje za NMS kompleksom, pogoni su zatvoreni, na kopovima se više ne otkopavaju nemetali. Početkom 2020. godine pojačano je interesovanje kompanije za resursima NMS u preostalom neotkopanom delu basena. Detaljnom analizom u neotkopanom delu basena registrovano je prisustvo i pojave korisnih NMS, za koje se može proceniti količina od nekoliko stotina miliona m3. Predmet su detaljnog geološkog projektovanja i rudarskog sagledavanja. U kratkom vremenskom roku značajan deo ovih resursa mogu postati bilansne rudne rezerve na kojima će se vršiti selektivna eksploatacija, selektivno odlaganje i prerada.

Ključne reči: istraživanje, nemetali, resursi, projektovanje

Abstract

Geological research in the Kolubara coal basin (later Kolubara Coal Mines - KCM) began in 1936 with exploratory drilling in the area of the village of Vreoci. Research is ongoing to this day. A total of 7,200 wells with more than 580,000 m were drilled. The result is seen in the form of explored 4.1 billion tons of resources and lignite reserves. After years of pit exploitation, surface exploitation began in 1952, and by the end of 2020, about 1.2 billion tons of lignite were mined. In addition to lignite as the main useful mineral raw materials, there are also accompanying useful non-metallic raw materials (NRM) - brick and ceramic clays, gravels,

1 Vučković Bogoljub, Elektroprivreda Srbije, Ogranak Kolubara, Lazarevac 102 quartz sand, diatomaceous earth. During the '70s and' 80s of the 20th century, a rise in the research, exploitation and processing of NRM was registered, and numerous processing plants were opened. At the beginning of the '90s of the XX century and especially in the early XXI century, the interest in the NRM complex died down, the plants were closed, and non-metals were no longer mined in the mines. At the beginning of 2020, the company's interest in NRM resources in the remaining unexcavated part of the basin increased. A detailed analysis in the unexcavated part of the basin registered the presence and occurrence of useful NRM, for which the amount of several hundred million m3 can be estimated. They are the subject of detailed geological design and mining. In a short period of time, a significant part of these resources can become balance ore reserves on which selective exploitation, selective disposal and processing will be performed.

Key words: exploration, non-metallic, resources, designing

1. Decades of geological exploration

The first geological exploration began in 1936 with the drilling of the first exploratory borehole. After the World War II, exploratory drilling resumed, which continues to this day. In total, geological surveys have been ongoing for 85 years. During that eight-decade period, on almost 180 km2 area, more than 7,200 boreholes and about 580,000 m were drilled (figure 1). During these decades of geological exploration, the extent of exploratory drilling has changed, depending on the stated needs of KCM. Namely, with the need to increase coal production, new surface mines were opened, and for which detailed geological exploration was required before the opening. The volume of exploratory drilling, number of holes, methods of drilling and number of samples taken, laboratory analyzes on coal and other supporting non-metallic resources changed.

4930000 Ub town CENTRAL ZONE RADLJEVO 150 km2

4925000 TAMNAVA Veliki Crljeni in 1936. everything Western Zone start from here Zvizdar G D 4920000 RADLJEVO - JUG F 20 km2 E C + B + A Lazarevac town 10 km2 4915000 Lajkovac town Southern Zone

Sopic - Lazarevac

0 0 0 0 0 0 0 0

0 5 0 5 0 5 0 5

2 2 3 3 4 4 5 5

4 4 4 4 4 4 4 4

7 7 7 7 7 7 7 7 Figure 1. Overview map of the KCM, with the spatial layout of exploration and exploitation fields; the most important is a central field with an area of over 150 km2

The main coal seam is developed in a large part of the KCM and covers an area of about 180 km2. The morphology of the hanging and laying wall of the Main Coal Bed indicates a clearly pronounced synclinal form with the eastern (fields A, B, C and D) and western (Zvizdar) elevated part, opposite the lowered central one (fields Tamnava, Radljevo) and especially southern part of the deposit (fields F, E). The height difference between the highest elevation of the coal floor of +160 m (on north and east side) and the lowest of -280 m above sea level

103

(south part) is 440 m. Roof Coal Bed is developed only in the southern part of the basin (figure 2) and cover the area of about 36 km2. The longer axis of the general direction of the SE-NW extension is about 7.5 km long and sinks from east to west.

Figure 2. Kolubara Coal Mines area, position of Floor and Roof coal bed; gray curved line - river Kolubara divide area on East and West side

2. Coal results

After 85 years of drilling and designing, now we know that there were 4,1 Bt of lignite. Of that ammounts, about 1,2 Bt were dug out (figure 3) in last 75 years of open pits life. Lignite is not the goal of this paper.

Figure 3. KCM area, drill-holes since 1936. year; total >7,200 holes, e.g. 580,000 m of core drilling; dots – drill holes, curved line – river Kolubara which divide area on East and West side

3. Non metallic raw materials results

Brick clays After decades of explorations, still seat as resources. It is primarily represented by an abundance of brick clays and gravel. They are spread throughout the sedimentation-accumulation basin and exceed the contour of the coal seams (figures 4, 5). A lot of them were dug out (fig 4 –

104 black polygons are surface mines that have been completed). As shown on figure 4, thinner layers of brick clay are found in the central part of the basin, while areas with thicker clay are in the eastern and especially in the western peripheral part. Estimated resource brick clay before the start of excavation amounted to 1.65 billion cubic meters. In next mining decades there are potential for bricks and other clay products production.

Figure 4. KCM area, clay bricks abundance all over basin; light dots – thin layers, dark dots – thicker layers (after sept. 2020)

Gravels Figure 5 shows the spatial distribution of gravel. Contrary to the spatial distribution of brick clays, the thickest layers of gravel are in the central part of the basin, the eastern part has already been excavated, in the western part the layers of gravel are thinner. The estimated resources of gravel before the start of excavation amounted to over 700 million cubic meters. Gravel has a larger market potential, and exploration of gravel devotes more attention.

Figure 5. KCM area, gravel abundance all over basin; dark dots - thin layers, light dots - thicker layers (after sept. 2020)

Quartz sands Quartz sands appear in three different levels (Figures 6, 7, 8). Their appearance is in the roof tailings of coal, then in the interlayer tailings between the two coal seams and as the deepest in the bottom of all coal seams. They represent a resistant remnant of acidic igneous rocks from the end of the Miocene. They can be coarse-grained to dusty, with clay or coal admixtures. They were partly excavated, partly covered with mine tailings. They represent a significant

105 potential for increasing the mineral and raw material production of the mine, they are in great demand on the market. Extensive geological research is ahead of them.

Figure 6. KCM area, Roof quartz sands all over basin; dark dots – roof Q sands appearance (after sept. 2020)

Figure 7. KCM area, Mid level quartz sands all over basin; dark dots – mid Q sands appearance (after sept. 2020)

Figure 8. KCM area, Floor level quartz sands all over basin; dark dots – floor Q sands appearance (after sept. 2020)

3. NMR BEYOND 2020

A lot to do. In the coming years / decades, a highly productive geological exploration of non- metallic raw materials is forthcoming with the aim of translating them into proven ore reserves. Immediately after that, it is possible to design efficient mining production, with the aim of increasing the utilization of all usable minerals from the complex deposit. The process of detailed geological design is underway, a large volume of exploratory drilling will begin soon, positive results can be expected over the coming months and years.

106

REFERENCES

[1] Vuckovic B., Nesic D., 2011.: Beyond 2010, Sustainable Development in Kolubara Coal Mines, Serbia - SGEM 11th International Multidisciplinary Scientific GeoConference, 20- 25 June, Albena, Bulgaria, 2011., p. 727-734 [2] Vuckovic B., Nesic D., Andjelkovic N., 2012: Geological Exploration Investments - What Does it Worth? (Review of Kolubara Coal Mines, Serbia) - SGEM 12th International Multidisciplinary Scientific GeoConference, 17-23 June, Albena, Bulgaria, 2012., p. 593- 602 [3] Vučković B., 2014 : Geološka istraživanja uglja na polju G, kolubarski ugljonosni basen - prethodna i planirana, sa posebnim osvrtom na sumpor - X. Savetovanje sa međunarodnim učešćem, Zaštita životne sredine i održivi razvoj Energetika i rudarstvo 2014, 11-13. mart. 2014., Tara, Srbija, str. 403-415 [4] Vuckovic B., Radosavljevic S., Ignjatovic M., Bakic V., 2015: Investments in Geology Explorations - Results (Review of the Kolubara Coal Mines, Serbia) - 47th IOC, International October Conference on Mining and Metallurgy, 04-06 October, Bor Lake, Bor, Serbia, 2015., p. 41-44 [5] Vučković B., Bačanac V., Bakić V., 2016 - Operativni troškovi geoloških istraživanja na odabranim ležištima lignita - rudarski basen kolubara, Srbija - I. Međunarodni Simpozijum INVESTICIJE, NOVE TEHNOLOGIJE U RUDARSTVU I ODRŽIVI RAZVOJ 2016, 24-25. novembar 2016., Šabac, Srbija, str. 79-87, ISBN: 978-86-80464- 04-6 [6] Vuckovic B., Dimitrijevic B., 2018: Investments in geological exploration and affectation on mining operating cash costs at lignite open pits Kolubara (Lazarevac), Serbia - 14th International Symposium Continuous Surface Mining ‘’ISCSM 2018’’, 23-26. Sept. 2018, Thessalonica, Greece, book of abstracts [7] Vuckovic B., Dimitrijevic B., Radovanovic B., Simic Z., Stojkovic H., 2018: Geological explorations of lignite on the E field and affectation on mining operations designing, Mining Basin Kolubara, Serbia - 13th Internatioanl Conference of Surface Mining OMC 2018, 17-20 Oct. 2018., Zlatibor, Serbia [8] JOURNALS, WWW, DOCUMENTATION CENTER: a. EPS, Kolubara Coal Mines, Technical & Designing Documents b. www. EPS.co.rs

107

Jugoslovenski komitet za površinsku eksploataciju Yugoslav Opencast Mining Committee

Savez inženjera rudarstva i geologije Srbije Society of Mining and Geology Engineers of Serbia