KOMITET ZA PODZEMNU EKSPLOATACIJU MINERALNIH SIROVINA COMMITTEE OF UNDERGROUND EXPLOITATION OF THE MINERAL DEPOSITS

RUDARSKI RADOVI MINES ENGINEERING Izdava~: Publisher: Komitet za podzemnu eksploataciju Committee Of Underground Exploitation Of mineralnih sirovina Resavica-Republika Srbija The Mineral Deposits Resavica Institut za rudarstvo i metalurgiju Bor, Mining and Metallurgy Institute, Naučnotehnološka Informatika Scientifictechnological Informatics Za izdava~a: For publisher: Predsednik UO President Dr Mirko Ivkovi} – viši naučni saradnik D. Sc Mirko Ivkovi} Telefon: 035/627-566 Phone: 035/627-566 Redakcioni odbor: Editorial Board: Prof. dr @ivorad Mili}evi},redovni profesor Prof. D. Sc. @ivorad Mili}evi} Akademik prof. dr Mladen Stjepanovi} Academ. prof. D. Sc. Mladen Stjepanovi} Dr Milenko Ljubojev, nau~ni savetnik D. Sc. Milenko Ljubojev Dr Mirko Ivkovi}, viši nau~ni saradnik D. Sc. Mirko Ivkovi} Dr Miroslav Ignjatovi}, nau~ni savetnik D. Sc. Miroslav Ignjatovi} Dr Miroslav R. Ignjatovi}, viši naučni saradnik D. Sc. Miroslav R. Ignjatovi} Dr Dragan Zlatanović D. Sc. Dragan Zlatanovi} Dr Mile Bugarin, viši naučni saradnik D. Sc. Mile Bugarin Prof. dr Dušan Gagić, redovni profesor Prof. D. Sc. Dušan Gagić Dr Miodrag Denić D. Sc. Miodrag Denić Prof. dr Nebojša Vidanović Prof. D. Sc Nebojša Vidanović Izdava~ki savet: Publishing Council: Dr Milenko Ljubojev, nau~ni savetnik D. Sc. Milenko Ljubojev Prof. dr @ivorad Mili}evi} Prof. D. Sc. @ivorad Mili}evi} Mr Radivoje Milanović M. Sc. Radivoje Milanović Prof. dr Radoje Pantović Prof. D. Sc. Radoje Pantović Prof. dr Vitomir Mili} D. Sc. Vitomir Mili} Prof. dr Miodrag Žikić Prof. D. Sc. Sc. Miodrag Žikić Dr Dragan Urošević, viši naučni saradnik D. Sc. Dragan Urošević Savo Perendi}, dipl.in`. B. Sc. Savo Perendi} Mr Zlatko Dragosavljevi}, dipl.in`. M. Sc. Zlatko Dragosavljevi} Sini{a Tanackovi}, dipl.in`. B. Sc. Sini{a Tanackovi} Mr Jovo Miljanović M. Sc. Jovo Miljanović Glavni i odgovorni urednik: Editor-in-chief: Dr Milenko Ljubojev, nau~ni savetnik, D. Sc Milenko Ljubojev dopisni član JINA Phone: 030/454-109 Telefon: 030/454-109 Zamenik glavnog i odgovornog urednika: Executive editor in chief: \or|e Stankovi}, dipl.in`. spec. za AOP B.Sc. \or|e Stankovi} Urednik: Editor: Vesna Marjanović, dipl.in`. B.Sc. Vesna Marjanović Lektor: Proofreading: Ljubi{a Aleksi}, prof. Ljubi{a Aleksi}, prof. Tehnički urednik: Technical Editor: Suzana Cvetković Suzana Cvetković Adresa redakcije: Editorial office adress: Institut za rudarstvo i metalurgiju bor Mining and Metallurgy Institute Bor 19210 Bor, Zeleni bulevar 35 19210 Bor, 35 Zeleni bulevar Tel. 030-435-198, Fax: 030-435-175 Phone: 030-435-198, Fax: 030-435-175 E-mail: [email protected] E-mail: [email protected] Priprema za {tampu: Preparation for printing: Institut za rudarstvo i metalurgiju, Bor Mining and Metallurgy Institute, Ljiljana Mesarec Ljiljana Mesarec Štampa: Grafomedtrade Bor Printed in: Grafomedtrade Bor Tira`: 100 primeraka Circulation: 100 copies Vode}i nacionalni ~asopis iz oblasti eksploatacije mineralnih sirovina “RUDARSKI RADOVI” po mi{ljenju Ministarstva za nauku i zaštitu životne sredine zaveden pod brojem 413-00-1550-2011-01

KOMITET ZA PODZEMNU EKSPLOATACIJU YU ISSN: 1451-0162 MINERALNIH SIROVINA UDK: 622

UDK: 550.8.01:622.337(045)=861

Slađana Krstić, Vesna Ljubojev, Milenko Ljubojev, Miroslava Maksimović∗

GEOLOŠKA ISTRAŽENOST ULJNIH ŠKRILJACA U OKOLINI SELA VINA∗∗

GEOLOGICAL INVESTIGATION OIL SHALES NEAR VILAGE VINA

Izvod U radu se iznosi pregled geološke istraženosti domaćih uljnih škriljaca u okolini sela Vina. Ukazuje se na probleme u vezi sa mogućim budućim istraživanjima i na mogućnosti primene u energetici i industriji. Kjlučne reči: uljni škriljac, kerogen, bitumen, problem budućih istraživanja. Abstract A survey is given of geological investigations of domestic oil shales near vilage Vina. Problems of future exploration are discussed and possibilities of their application in industry and as energy sourse are indicated. Key words: oil shales, kerogen, bitumen, problem of future exploration.

UVOD Organski deo uljnih škriljaca, koji se Rezultati dosadašnjih prospekcijskih i obično nalazi u manjoj količini u odnosu detaljnih geoloških proučavanja predsta- na mineralni deo (od nekoliko procenata vljaju polaznu osnovu za nova dopunska do nekoliko desetina procenata), vodi geološka i hemijsko-tehnološka istraživa- poreklo od biomase nižih biljaka (alge i nja uljnih škriljaca u okolini sela Vina bakterije), a ređe od ostataka viših kopnenih (slika br. 1). biljaka (spore, polen, kutikule, tkiva i td.). Uljni škriljci su finozrne – (do peli- Oko 95% organskog materijala uljnih tske) - glinovito-laporovito-karbonatne škriljaca je u obliku kerogena koji po sedimentne serije vrlo složenog i prome- definiciji nije rastvoran ni u organskim ni nljivog sastava i osobina. Nastaju u speci- u neorganskim rastvaračima. Ostatak orga- fičnim uslovima sedimentacije, akumu-la- nskog materijala koji se naziva „bitumen“ cije i hemijske transformacije organske rastvoran je u organskim rastvaračima. supstance.

∗ Institut za rudarstvo i metalurgiju, Bor ∗∗ Ovaj rad je proistekao iz Projekta broj 17005 koji je finansiran sredstvima Minisarstva za nauku i tehnološki razvoj Republike Srbije

Broj 2,2008. 1 RUDARSKI RADOVI

Prilikom zagrevanja škriljca bez GEOLOŠKA ISTRAŽENOST ULJNIH prisustva vazduha na oko (i preko) 550oC ŠKRILJACA U OKOLINI SELA VINA (piroliza, švelovanje) organski materijal se Uljni škriljci u okolini sela Vina razlaže na ulje, gasovite proizvode i na pripadaju velikom Timočkom rov- čvrsti ostatak relativno bogat ugljenikom, sinklinorijumu (Senonsko tektonskom koji zaostaje sa mineralnim materijalom u rovu) i to njegovom knjaževačkom delu vidu polukoksa. (slika br. 1). Ovaj proces predstavlja osnovu S obzirom na to da je u tom delu ugalj klasične prerade uljnih škriljaca. eksploatisan u rudniku Dobra Sreća (još u U zavisnosti od geneze, petrografskog 19 veku, a sada rudnik nije u eksploataciji, sastava i kvaliteta, uljni škriljci Srbije su odnosno pripada nizu zatvorenih timočkih istraživani kao sirovina za primenu: rudnika) uljni škriljci u okolini sela Vina - u industriji građevinarstva i cementa; istraživani su samo radi geološkog - kao hemijsko-tehnološka sirovina; izučavanja povlatnih i podinskih slojeva - i kao energetska sirovina (kao siro- ugljonosne serije koja je eksploatisana. vina i izvor energije). Slojevi uglja ekonomične debljine Rezultati dosadašnjih istraživanja vremenski su vezani za danski kat na uljnih škriljaca u svetu i kod nas ukazuju prelazu u tercijar. da se celokupna problematika mora Razlozi za zatvaranje ovog rudnika posmatrati sa različitih aspekata a oni kamenog uglja su brojni, iako se pouzdano moraju biti usmereni na utvrđivanje: zna da sve rezerve nisu otkopane. Ali, o tome ovde nema potrebe da se detaljno - optimalnih metoda istraživanja i govori. kriterijuma geološko-tehnološke Stepen metamorfizma (stepen karbon- valorizacije, ifikacije) se u timočkom rov-sinkli- - prostornog rasporeda, norijumu (ovde se zadržavamo na knjaže- - uslova nastanka u različitim depozi- vački deo rova) zakonomerno smanjuje cionim sistemima, idući od severa, gde je najviši, ka jugu, - kvaliteta prema tipu kerogena, gde je kod sela Okolište i Miranovac prinosu ulja iz švelne analize i mine- sadržaj ugljenika na granici koja deli mrke ralnom sastavu, od kamenih ugljeva. - prognoznih i eksploatacionih rezervi, U okolini sela Vina sadržaj ugljenika - rudarsko-geoloških uslova eksploa- iznosi više od 83%. Ovaj fenomen (slika tacije i br. 2) je posledica temperaturnog dejstva - mogućnosti prerade i korišćenja. magmatskih intruziva odnosno na Objavljeni podaci i fondovski materi- metamorfizam uglja u severnom, a slabije jali pokazuju da je stepen istraže-nosti u južnom delu (na jugu se intruzivi skoro i uljnih škriljaca u Srbiji neujednačen. ne javljaju, već samo efuzivni magmati).

Broj 2,2008. 2 RUDARSKI RADOVI

Sl. 1. Knjaževački deo rova i njegov položaj u Senonskom tektonskom rovu istočne Srbije

Broj 2,2008. 3 RUDARSKI RADOVI

T B-39 um b B-44 a S-27 332 380

Š S-39 um an S-40 to S-50 pla S-33 304

S-23

S-38 S-21 S-20

300 S-22 S-41 S-51 414 S-19

S-30 S-34

S-31

S-38 S-17 B-70 433 200 S-16 S-19

B-71 S-11S-10 231

S-27 S-12 S-28 S-9 S-8 B-11 S-9 S-7 S-34 B-7 323 B-5

S-3 S-5 S-9 URGONSKI KRECNJACI S-1 S-2 B-3 230 231 PRODUKTIVNA SERIJA k oto B.P B-10 NEOGEN B-2 ANDEZIT ZAPADNA GRANICA ROVA (SENON-BAREM) ANDEZITSKE INDIKACIJE S-15 ELEKTROSONDE SA PRIVIDNOM DEBLJINOM NEOGENA B-67 BUŠOTINE SA UTVRÐENOM DEBLJINOM NEOGENA

Sl. 2. Položaj andezita i debljina neogena između Podvisa i Dobre sreće na osnovu geofizičkih ispitivanja iz 1959. godine

Geološke i tektonske karakteristike Najveći značaj imaju slojevi uglja iz područja u okolini sela Vina su vrlo viših delova serije. Drugim rečima, složene. Ugljonosna serija je debljine glavni ugljeni sloj koji se nalazi između preko 1.000 metara, sadrži slojeve i podinskih peščara i povlatnih proslojke uglja u više horizonata. bituminoznih škriljaca (slika br. 3).

Broj 2,2008. 4 RUDARSKI RADOVI

Sl. 3. Poprečni geološki profil, oko 300 m severno od glavnog okna u rudniku Dobra sreća (R 1:1000).

Ugljena serija obuhvata podinske prevrnuti. Izuzetak je zapadni deo u horizonte od marinskih sedimenata okolini sela Zorunovac gde su slojevi (inoceramsko-foranimiferski laporci, skoro horizontalni, ali su u tom delu glinci i peščari, rudistni krečnjaci, istovremeno zadržani u vidu tektonski aktinelski peščari sa retko razvijenim spuštenog bloka – tektonskog rova slojevima uglja - u lokalitetu Soguljan mlađeg datuma. potok) i sedimenata bočatnih i lagu- O ugljonosnosti u okolini sela Vina nsko-bočatnih facija (cirenski peščari sa neće se detaljnije govoriti u ovom radu. slojevima uglja van eksploatacije i Može se samo napomenuti da ugalj crvena serija sa proslojcima uglja). eksploatisan u rudniku Dobra sreća Ugljonosni deo čini podinski pripada grupi koksnih, odnosno gasnih glinoviti peščar sa slojevima uglja, kamenih vrsta a da se zaostale rezerve glavni ugljeni sloj debljine 2-3 metara uglja (uglavnom u nižim horizontima) (sočivastog oblika sa zadebljanjima i do procenjuju na oko jedan milion tona 20 metara) i povlatni bituminozni uglja (što nije zanemarljivo). škriljci preko kojih leže slatkovodne KARAKTERISTIKE ULJNIH naslage bituminoznih škriljaca i ŠKRILJACA U OKOLINI SELA VINA kvarcnih peščara. Timočki rov-sinklinorijum na Deo serije zaključno sa bočatnim dužini, od preko 50 kilometara sa cirenskim peščarima pripada mastrihtu, debljinom od 20 do 200 i više metara, a crvena serija, bituminozni krečnjaci, predstavljaju bituminozni škriljci podinski peščar, bituminozni škriljci i danske starosti. To je ogroman prostor i završni peščari (sa škriljcima u mora se priznati – znatne rezerve. smenjivanju) pripadaju danskom katu. Koncentracije ulja u ovim Ugljonosna serija je ubrana u više bituminoznim škriljcima su vezane za antiklinala i sinklinala u kojima su podinske delove. Tačnije posmatrano, u slojevi skoro vertikalni, pa i delom odnosu na sloj kamenog uglja ulje se

Broj 2,2008. 5 RUDARSKI RADOVI javlja u većim količinama bliže sloju U okolini sela Vina sadržaj kamenog uglja preko koga inače leži. organske supstance je procenjen na oko Sadržaj ulja u škriljcima znatno 5,4 zap. %, i prinosom ulja od 2,6 mas. varira. %. U zoni iznad ugljenog sloja Rezerve C2 kategorije procenjene su (debljine oko 10 metara) sadržaj ulja na oko 150 miliona tona, a rezerve D1 iznosi od 5 do 12%. kategorije na oko 700 miliona tona. U Prema rezultatima ranijih istraži- tabeli br. 1 su prikazani raspoloživi vanja u okolini sela Vina nalaze se uljni podaci o geološkim i hemijsko- škriljci pretežno lamozitskog tipa (kao i tehnološkim karakteristikama uljnih u drugim delovima knjaževačkog dela škriljaca okoline sela Vina. timočkog rova). Tabela br. 1.:Raspoloživi podaci o geološkim i hemijsko-tehnološkim karakteristikama uljnih škriljaca u okolini sela Vina. Basen Nalazište Površina (km²) paketa Oznaka (m) paketa Debljina Prinos ulja (l/t) (l/t) ulja Prinos

Preovlašuju Srednji Srednja debljina Srednja debljina Rezerve l/t (106 t)

paketa (m) sadržaj kerogena kerogena Škriljac Škriljac Ulje rezervi Kategorija zap. ( %) ( %) zap. Kerogen Kerogen Kerogen zap.( %) %) zap.( č i tip tip i rov tektonski Senonski Vina - Zubetinac 20-80 25,0 31,0 22,1 C2+ 850 b, c 5,4 2,6 D1 21 1

- Dopunskim geološkim istraživa- ZAKLJUČAK njima potrebno je izvršiti prekate- Rezultati sadašnjih prospekcijskih i gorizaciju datih rezervi. detaljnih geoloških proučavanja uljnih LITERATURA škriljaca u okolini sela Vina u knjaže- vačkom delu timočkog rov-sinklinorijuma 1. Ercegovac M., (1990): Geologija predstavljaju polaznu osnovu za nova uljnih škriljaca. Građevinska knjiga dopunska geološka i hemijsko-tehnološka Beograd; istraživanja. 2. Milaković B., (1986): Neki rezultati Na osnovu raspoloživih podataka sve geološko-tehnoloških istraživanja o stepenu istraženosti i ekonomskom uljnih škriljaca timočke zone is- značaju uljnih škriljaca u okolini sela točne Srbije. Savetovanje o istra- Vina treba prihvatiti uslovno: živanju, proizvodnji i perspektivi - Prognozne površine sa uljnim korišćenja uljnih škriljaca. April škriljcima iz tabele br. 1, i ostale 1986, Izvod radova, Beograd, str. karakteristike, treba daljim 22-24; - istraživanjem popeti na visok 3. Petković K., (1975): Bituminozni stepen istraženosti Aleksinačkog (uljni) škriljci Srbije. Geologija ležišta uljnih škriljaca, odnosno; Srbije, Kaustobioliti knj. VII, Beograd, str. 197-221.

Broj 2,2008. 6 RUDARSKI RADOVI

KOMITET ZA PODZEMNU EKSPLOATACIJU YU ISSN: 1451-0162 MINERALNIH SIROVINA UDK: 622

UDK: 550.8.01:622 (045)=861

Milenko Jovanović, Miodrag Mikić, Vladimir Marinković*

ANALIZA REZULTATA VIŠEGODIŠNJEG GEOLOŠKOG ISTRAŽIVANJA NA LOKALITETU KIRDŽIJSKI POTOK

ANALYSIS OF RESULTS FROM GEOLOGICAL RESEARCHING PROCESS ON COOPER DEPOSIT AREA IN TO LOCALITY„KIRIDŽIJSKI POTOK”

Izvod Istraživano područje (lokalnost: Kiridžijski potok) pripada tzv. Timočkom magmatskom kom- pleksu, u okviru zone Cerova i neposrednoj blizini sela Mali Krivelj. Sa geološkog aspekta teren istraživanog područja je predstavljen: hornblenda – biotit andezitima i njihovim piroklastitima, tufovima, hidrotermalno izmenjenim stenama, konglomeratima, peščarima i dr. Tražene informacije, dobijene dugogodišnjim istražnim procesom, predstavljene su paramet- rima koji određuju: tačan lokalitet, dimenzije rudnih tela i njihov oblik, rastojanje izmedju njih, kao i definisanje potencijalnog područja, interesantnog sa gledišta pojava Cu – mineralizacije. Očekivanja su u smeru pronalaženja većeg broja malih rudnih tela (rudnih mugli), masivne min- eralizacije, na širem istražnom prostoru, na bazi dobijenih geoloških informacija (podataka) i nastavka mineralizovane tektonske zone. Dosadašnja istraživanja i dobijeni rezultati su pozitivn,i kada je reč o potencijalnosti ovog područja, i ukazuju na opravdanost nastavka istražnog procesa na ovom prostoru. Ključne reči: bakar, masivna mineralizacija, ležište, istražni prostor, istražni proces. Abstract Interesting space for investigation (Kiridžijski potok - locality) belongs to Timok magmatic complex, inside „Cerovo“ area, near Mali Krivelj - village. Rock types present in geological structure are hornblende – biotite andesite and their pyroclastics, tuffs, hydrothermaly changed rocks, conglomerates and sandstones, etc. The most interested informations we expect from this long researching process and relevant re- sults are (data’s about): depth and shape, layout and dimensions of deposits, distance between them, define and point potential area for finding Cu - mineralisation. Expectations for existence of more small deposits of massive mineralisation in the widest inves- tigation area (tectonic zone) are based on real geological informations. This is good base for further seccesifully researching process on this locality, with positive re- sults, as finite. Key words: copper, massive mineralisation, deposit, investigation area, researching process

* Institut a rudarstvo i metalurgiju, Bor

Broj 2,2008. 7 RUDARSKI RADOVI

UVOD Nalazilo se u zdrobljenom andezitu telo pod nazivom »Kiridžijski prožetim impregnacijama i nagomilanjima potok«, locirano je u neposrednoj blizini pirita i halkozina za sadržajem 3 – 9 % Cu. Malog Krivelja. Istraživanja na ovim Na ovom terenu su radovi nastavljeni prostorima počela su još početkom prošlog posle II svetskog rata. U periodu 1959- veka. Godine 1906-e urađen je potkop 61g. u zoni timocitskog vulkanoklastita ispod nekoliko starih raskopina u otkriveno je orudnjenje sa 26.000 t rude i gvožđevitoj masi. Potkop je rađen kroz 1.54 % Cu, 16.12 g/t Ag i 2.80 g/t Au. kaolinisane andezite impregnisane piritom. Orudnjenje se javlja u vidu rudnih mugli U 1910-oj godini otkriveno je rudno telo različite veličine 0.3 do 3.0 m (Slika 1). dimenzija 15x10x6 m sa oko 6.000 t rude i Glavni rudni minerali su: pirit, enargit, oko 6 % Cu. Orudnjenje se javlja u vidu halkopirit, sfalerit, bornit, tetraedrit i sočiva. Pružanje je I – Z, sa padom od 500 halkozin. ka severu.

Sl. 1. Ležište ”Kiridžijski potok” sa podacima starih istražnih radova (1938.g)

Broj 2,2008. 8 RUDARSKI RADOVI

Ova orudnjenja (u vidu mugli) po obodu rudonosne zone zapažaju se smeštena su u andezitskim vulkanskim lokalno impregnacije, mlazevi i tanke žice brečama koje su lokalno izrazito silifi- pirita i enargita (sadrže 0.2 – 0.4 %Cu). kovane. Orudnjenje ima izdužen, Dosadašnjim geološkim istraživanjima nepravilni oblik i horizontalni preseci su otkrivena su dva ovakva rudna tela koja su pretežno eliptičnog oblika. Po pružanju se stvorena, najverovatnije, u istim uslovima mogu pratiti više desetina metara, a i kontrolisana istim strukturama razla- smeštene su u kaolinisanim zonama oko manja. Gornje rudno telo (pada pod uglom kojih su usko razvijene zone propili- od 45o prema SSI) dugo je oko 150 m, sa tizacije. Kontakti vulkanskih breča, kao naglim (tektonskim) isklinjavanjem i kaolinisanih i okolnih stena su izrazito debljine je 10 do 15 m, dok je drugo rudno tektonski. Orudnjenje se najčešće sastoji telo otkriveno na horizontima 276 m i 286 od haotično razbacanih piritskih mugli u m (slika 2), gde je praćeno u dužini od oko kojima je učešće pirita 40 – 80%, pri čemu 80 m i debljine do 20 m. Pod blagim je se minerali bakra javljaju u vidu cementa. nagibom. U pojedinim delovima vulkanskih breča,

Sl. 2. Geološka karta horizonata (a) i geološki profil ležišta (b) ”Kiridžijski potok”

Broj 2,2008. 9 RUDARSKI RADOVI

Mineralna parageneza u ležištu rezultata, kao i radi potvrde indicija da u „Kiridžijski potok“ nije dovoljno ispitana ovom istraživanom prostoru postoji jer postoje kontradiktorni podaci. Kad su u mogućnost pronalaska malih, izdvojenih pitanju minerali bakra jasno se razlikuju masivno sulfidnih orudnjenja, odnosno mugle sa enargitom i luzonitom, od mugli pronalaska nastavka mineralizovane sa halkopiritom i tetraedritom. tektonske zone koja je u dva navrata i Pirit je, najzastupljeniji rudni mineral, eksploatisana. dok je enargit najvažniji nosilac bakra u Istraživanje je bilo usmereno u dva ležištu. Pirit je, ujedno, i najstariji rudni pravca: mineral u ležištu, a javlja se i u vidu • Prvi je prema lokalnosti Kraku gelskih formi (meljenkovit-pirit), koje su Bugaresku, gde je tokom 1997. godine pretežno iskristalisale, a ponekad gel-pirit istražnom bušotinom nabušena rudna cementuje katalaziranu osnovu. Pored njih mugla koja po svojim mineraloškim se mestimično javljaju halkopirit, lokalno karakteristikama odgovara tipu bornit, a veoma retko luzont, famatinit, mineralizacije „Kiridžijskog potoka“. tetraedrit, koji ponekad mogu biti praćeni • Drugi je prema lokalitetu Čoka Lupuli, baritom. Enargit se obično javlja kao čiji su vrhovi izgrađeni od cement kataklaziranih pirita, a ponekad silifikovanog i kaolinisanog materijala obrazuje sopstvene tanke žice. Lokalno (slično zonama u kojima se nalazio može biti praćen baritom. Halkopirit se masivno-sulfidni tip mineralizacije zapaža veoma retko i to u piritskim „Kiridžijskog potoka“) – a u cilju muglama u kojima je enargit ili odsutan ili provere geofizičkih rezultata (još 1920- neznatno zastupljen. Uz halkopirit, te poznati geofizičar Conrad mestimično se javi tetraedrit, kao i bornit Schlumberger je izveo geofizička koji ga potiskuje. Retko se u sfaleritima ispitivanja sopstvenog potencijala – SP javlja halkopirit u vidu izdvojenog čvrstog i ustanovio postojanje negativnog rastvora. Ovu mineralizaciju karakteriše električnog centra na ovom lokalitetu). povišeni sadržaji zlata i njegovo pojavlji- vanje je najverovatnije vezano za pirit i, Sve bušotine su geološki kartirane i delom, za enargit. oprobane. U zavisnosti od: vrste stene, tipa Istražni i eksploatacioni radovi su se i stepena izmenjenosti stene, zavisio je odvijali na više horizonata: blizu površine dužinski interval oprobavanja izvađenog (u periodu 1906-1910.g.); između jezgra za formiranje pojedinačnih proba. horizonata K +276 m i K +286 m, kao i na One su analizirane na: bakar, zlato, srebro horizontu K +371m (pre i posle II i sumpor. Od ostatka sprašenih proba Svetskog rata), a 1968. godine su formirani su kompozitni uzorci i analzirani obustavljeni svi radovi na ovom lokalitetu. su na: Mo, As, Hg, Ag i Au. Rezultati Tokom 2002. godine na prostoru šire hemijskih analiza pojedinačnih proba okoline ležišta „Kiridžijski potok“ pokazani su u tabeli br.1. izbušeno je deset bušotina: B-13, B-14, B- Na osnovu detaljnog kartiranja 15, B-16, B-17 i B-18, B-601, B-601a, B- istražnih bušotina, kao i delimičnih 603 i B-604 (ukupne dužine bušenja rezultata hemijskih ispitivanja možemo 2268.5 m) i tri bušotine: B-602, B-605 i B- zaključiti: 606 (ukupne dužine bušenja 892.8 m) • Orudnjenje u obliku mugli tokom 2003. godine. Nakon 2003. godine (rudoklastiti) sa masivnim sulfidima na ovom prostoru nije bilo istražnih odloženim duž tektonske zone nalaze radova. Ukupno na ovom lokalitetu se u “svežim”, skoro neizmenjenim izbušeno je 3161.3 m. Istražni radovi vulkanoklastitima i vulkanitima horn- izvedeni su radi provere geofizičkih blenda-biotitskog sastava. Odnosno, uz

Broj 2,2008. 10 RUDARSKI RADOVI

samu mineralizaciju se nalaze uske koje su u najvećoj meri kaolinisane, zone hidrotermalno izmenjenih stena slabije hloritisane i slabo silifikovane.

Tabela br.1. – Prikaz orudnjenih intervala i srednjeg sadržaja bakra, srebra i zlata u bušotinama Red. Oznaka Dužina Orudjeni Sred. sadr. Napomena br. bušotina (m) interval (m) Cu (%) Sadržaji manji 1. B–13 205.5 - - od 0.2% Cu 93.00 – 94.00 0.57 2. B–14 200.5 99.00 – 100.00 0.49 106.00 – 107.00 0.67 Sadržaji manji 3. B–15 202.5 - - od 0.2% Cu 114.00 - 121.00 1.37 4. B–16 203.5 180.00 – 182.00 0.56 10.00 - 20.00 0.58 67.00 - 69.00 0.59 5. B–17 200.0 75.00 – 76.00 1.17 90.00 – 95.00 0.41 Sadržaji manji 6. B–18 208.0 - - od 0.2% Cu Izrada analiza 7. B-601 195.0 - - u toku Izrada analiza 8. B-601A 300.0 - - u toku 9. B-603 293.5 162.00 – 164.00 2.14 Izrada analiza 10. B-604 264.0 - - u toku Sadržaji manji 11. B-602 300.0 - - od 0.2% Cu Sadržaji manji 12. B-605 300.8 - - od 0.2% Cu Sadržaji manji 13. B-606 292.0 - - od 0.2% Cu

• Mineralizacija je predstavljena ugla- već se javljaju i u izdvojenim delovima vnom piritom, halkopiritom, enargi- hidrotermalno izmenjenih vulkanokla- tom, sfaleritom, bornitom, tetraedritom stita i vulkanita andezitskog sastava. i halkozinom, a sadržaji bakra u ovim Od hidrotermalnih izmena dominira mineralizovanim zonama su relativno kaolinizacija, dok su silifikacija i visoki i praćeni su povišenim sadrža- sericitizacija nešto slabijeg inteziteta. jima Au, Ag, As. • Većina bušotina je obustavljena u slabo • Povećani sadržaji Au, Ag i As nisu hidrotermalno izmenjenim vulanokla- isključivo vezani za zone rudnih mugli, stitima i vulkanitima hornblenda-bioti-

Broj 2,2008. 11 RUDARSKI RADOVI

tskog andezita, koji su očuvali svoju privredno nerazvijenim krajevima, i slabiji reliktnu porfirsku strukturu, a od ekonomski efekti u odnosu na prosečne hidrotermalnih izmena se javljaju: znače mnogo za sredinu koja je ekonomski kaolinizacija, hloritizacija, piritizacija, nerazvijena. U svetu postoji čitav niz a mestimično je prisutna i silifika- primera zanemarivanja ekonomskih cija.To je tzv. propilitska zona (zeleni efekata na račun pozitivnih socijalno- prsten) i podseća na zone iznad ekonomskih uticaja rudničke proizvodnje. porfirskih mineralizacija na severo- Geološka istraživanja neispitanih ili zapadu i jugoistoku borskog rudnog nedovoljno ispitanih prostora i odredji- polja. vanje njihove potencijalnosti su od vitalne važnosti za razvoj države i (u manjem) Sve ovo ukazuje na jednu širu zonu lokalne zajednice, na čijoj se teritoriji izmenjenih stena, koja se prostire kako nalazi. Osim ekonomskog, zastupljen je i prema ISI (Čoka Lupuli), kao i na strateški značaj ovakvog vida istraživanja, suprotnu stranu ka ZJZ (prema lokalitetu i eventualno, dalje eksploatacije. Kraku Bugaresku). Samim tim predstavlja Kao posledicu (u pozitivnom smislu) i potencijalnu mogućnost postojanja ovog dugogodišnjeg istražnog procesa i međusobne povezanosti ova dva lokaliteta dobijenih, relevantnih rezultata, (odnosno da je ova zona perspektivna u očekujemo definisanje i potvrdu podataka mogućnosti pronalaska manjih, skrivenih, koji bi dali jasniju sliku o: dubini i obliku, masivno-sulfidnih rudnih tela), što bi pružanju i dimenzijama rudnih tela, trebalo da predstvalja jedan od prioritetnih rastojanju izmedju njih, kao i definisanje zadataka u budućim geološkim istraži- potencijalnog područja, interesantnog sa vanjima na ovom lokalitetu. gledišta pojava Cu – mineralizacije. ZAKLJUČAK Očekivanja su u smeru pronalaska većeg broja manjih masivno–sulfidnih rudnih Pored rentabilnosti, kao jednog od tela (rudnih mugli), na širem istražnom osnovnih uslova i pokazatelja efikasnosti prostoru, na bazi dobijenih (potvrđenih) ulaganja u istraživanja i eksploataciju geoloških informacija (podataka) i mineralnih sirovina, mora se voditi računa nastavka postojeće mineralizovane i o opštem društvenom značaju (koris- tektonske zone. nosti) određene sirovine u odnosu na Dosadašnja istraživanja i dobijeni interese celokupne zajednice. Međutim, u rezultati predstavljaju dobru osnovu za ređim slučajevima mogu se zanemariti ili uspešan nastavak istražnog procesa na staviti u drugi plan ekonomski efekti, jer i ovom prostoru, sa (očekivano) pozitivnim proizvodi nerentabilne eksploatacije, u rezultatima. specifičnim uslovima mogu imati poseban društveni značaj i interes. U našim uslovima, kada se ležišta eksploatišu u

Broj 2,2008. 12 RUDARSKI RADOVI

KOMITET ZA PODZEMNU EKSPLOATACIJU YU ISSN: 1451-0162 MINERALNIH SIROVINA UDK: 622

UDK: 662.7(045)=861

Lidija Đurđevac-Ignjatović, Dragan Ignjatović∗

OGLED TRIAKSIJALNE KOMPRESIJE NA PRIMERU FLOTACIJSKE JALOVINE SA KRIVELJSKE BRANE 1-A∗∗

TRIAXIAL COMPRESSION TEST ON THE SAMPLE OF FLOTATION TAILINGS FROM FLOOD-GATE VELIKI KRIVELJ 1-A

Izvod Postoji više načina određivanja elemenata unutrašnjeg otpora tla, kohezije i ugla unutrašnjeg trenja, pomoću laboratorijskih ogleda, među kojima su najpoznatiji direktno smicanje, triaksijalna kompresija i ogleda jednoaksijalna čvrstoća na pritisak. U ovom radu će biti opisani rezultati „CU“ triaksijalnog ogleda. Ključne reči: ogled triaksijalne kompresije, „CU“ triaksijalni ogleda. Abstract There are several ways for determing elements of internal resistance of soil, cohesion and an- gle of internal friction, with laboratory tests, such as test of direct shear, triaxial compression test and monoaxial compressive strength. In this text will be describe the results of „CU“ triaxial test. Key words: triaxial compression test, „CU“ triaxial test

UVOD Prema načinu ispitivanja koriste se tri standardna postupka koji se, pre svega, Jedan od ogleda za određivanje razlikuju po uslovima dreniranja u elemenata unutrašnjeg otpora tla, kohezije pojedinim fazama opterećivanja: i ugla unutrašnjeg trenja je ogled 1. NEDRENIRANI ogled, („U“ ogled), triaksijalne kompresije. Glavna prednost postupak bez dreniranja u obe faze ogleda triaksijalne kompresije u odnosu na ogleda odnosno „brzi ogled“. Često se ogled direktnog smicanja je u naziva i „UU“ ili nekonsolidovani homogenijem polju napona, uz mogućnost nedrenirani ogled. merenja pornih pritisaka ili promena 2. KONSOLIDOVANI NEDRENIRANI zapremine u procesu deformisanja. ogled, („CU“ ogled), postupak sa

∗ Institut a rudarstvo i metalurgiju, Bor ∗∗ Ovaj rad je proistekao iz Projekta broj 17004 koji je finansiran sredstvima Minisarstva za nauku i tehnološki razvoj Republike Srbije

Broj 2,2008. 13 RUDARSKI RADOVI

konsolidacijom u prvoj fazi i bez 1 i sastoji se od okvira sa dva stupca i dreniranja u drugoj. pokretnom poprečnom gredom i osnove 3. DRENIRANI ogled, („D“ ogled), koja sadrži mehaničku jedinicu za bočni postupak sa dreniranjem u obe faze pritisak, elektromotora, elektronske ogleda odnosno „spori ogled“. Često se naziva i „CD“ ili konsolidovani komponente i kontrolne komande. Na drenirani ogled. postolju uređaja se nalazi cilindrična ćelija Za sve tri vrste ogled se najčešće od pleksiglasa u koju se postavlja podrazumeva da su uzorci potpuno pripremljen uzorak. Cilindar se postavlja zasićeni vodom. U svakom od navedenih na donju masivnu metalnu ploču koja je ogleda meri se promena aksijalnog napona dugim vijcima vezana za poklopac, tako u funkciji aksijalne deformacije uzorka pri da formira zatvoreni prostor ćelije. Na konstantnoj veličini radijalnih napona. poklopcu se nalazi ventil za ispuštanje U ovom radu biće opisan konsoli- dovani nedrenirani ogled, koji je izveden vazduha iz ćelije kada se ona napuni na flotacijskoj jalovini, od koje je vodom pod pritiskom. Sastavni deo sagrađena brana 1-A. masivne ploče je postolje za postavljanje uzorka, pijedestal, koji je kanalima u IZGLED APARATURE ZA TRIAKSIJALNI OGLED masivnom postolju i cevima povezan sa svim ostalim uređajima, tako da preko Ogled je izveden na triaksijalnom porozne ploče omogućava prenošenje uređaju firme Controls. Uređaj za pritisaka ili protoka vode iz uzorka. triaksijalno ispitivanje prikazan je na slici

Sl. 1. Šematski prikaz triaksijalnog aparata

Uređaj (S1) omogućava kontinualno u kontaktu sa klipom koji prolazi kroz održavanje konstantnog svestranog otvor u sredini gornjeg poklopca do pritiska i njegovo automatsko korigovanje, sistema za registrovanje sile sa gornje uz merenje na manometru (M1). Pritisak strane. tečnosti u ćeliji preko gumene membrane Uređaj (S2) služi za nanošenje deluje svestranim naponima na uzorak. povratnog hidrostatičkog pornog pritiska Aksijalna, vertikalna, sila se nanosi na uzorak preko ploče na pijedestalu sa donje us a njegova veličina se kontroliše strane uzorka, i krute ploče preko kuglice manometrom (M3). On omogućava da se

Broj 2,2008. 14 RUDARSKI RADOVI nanese kontrolisana veličina hidrosta- TOK ISPITIVANJA tičkog pritiska u unutrašnjost uzorka, kako Materijal, koji je korišćen za bi se obezbedilo potpuno zasićenje uzorka. triaksijalno „CU“ ispitivanje, je uzorkovan U slučaju primene povratnog pornog sa flotacijske brane 1-A. Karakteristike pritiska njegova veličina se bira tako da ne materijala su sledeće: 3 menja veličinu efektivnog napona, što - zapreminska težina 15,90 kN/m , 3 istovremeno zahteva povećanje svestranog - specifična težina 25,70 kN/m , pritiska za istu veličinu. - vlaga u prirodnom stanju 8,07%.

Sl. 2. Izgled triaksijalnog aparata za tlo sa pratećom opremom

Materijal se uzorkuje cilindrom, grafik zavisnosti pornog pritiska od dimenzija 103x51mm. Uzorak se istisne i vremena. U ovoj fazi se može očitati i ugradi u gumenu membranu, koja se na parametar B, koji predstavlja odnos krajevima pričvršćuje gumenim pornog i ćelijskog pritiska. Cilj je da prstenovima za laku ploču (kapu) i parametar B dostigne vrednost oko 0,95 postolje (pijedestal). Tako uzorkovani kada možemo reći da je uzorak zasićen. materijal se ugradi u cilindričnu ćeliju od Ovo predstavlja prvu fazu „CU“ ogleda. pleksiglasa. Ćelija se pričvrsti velikim Ako je parametar B manji od 0,95, zavrtnjima za poklopac i u nju se pusti prelazi se na sledeći korak. To je korak u voda. Kada je cilindar ispunjen vodom, kome idemo na drugi stepen zasićenja. može se aplikovati bočni pritisak na Preko uređaja (S ), koji služi za nanošenje uzorak. Veličina bočnog pritiska se može 2 podesiti prema potrebi. U ovom slučaju je, povratnog hidrostatičkog pornog pritiska, za prvi korak merenja, aplikovan bočni nanosi se kontrolisana veličina hidrostati- pritisak od 50 kPa. Tokom primene ovog čkog pritiska u unutrašnjost uzorka, kako pritiska, preko računara se može očitavati bi se najveći deo vazduha između

Broj 2,2008. 15 RUDARSKI RADOVI membrane i uzorka i u porama istisnuo, a Razlika između ćelijskog pritiska i ostatak rastvorio u pornoj vodi. Prilikom povratnog pritiska predstavlja konsoli- primene povratnog pornog pritiska mora daciju. U ovom koraku dolazi do poveća- se voditi računa da se njegova veličina bira nja zapremine uzorka, što možemo očitati tako da ne menja veličinu efektivnog na dijagramu promene zapremine u napona, što zahteva istovremeno pove- jedinici vremena. ćanje svestranog pritiska za istu veličinu. Nakon završetka procesa konsolidacije U našem slučaju, zadržana je vrednost i pre početka nanošenja aksijalnog optere- bočnog pritiska od 50 kPa i aplikovan je ćenja, otvara se ventil (V1), kako bi se povratni hidrostatički pritisak od 30 kPa. merio porni pritisak tokom deformisanja Ovaj korak se primenjuje sve dotle dok se do loma. vrednost pornog pritiska ne ustali (smanji). Princip naošenja aksijalnog opterećenja Vrednost pornog pritiska možemo očitati je sledeći: tokom samog procesa na dijagramu Uz pomoć numeričkog selektora koji vreme-porni pritisak. se nalazi na prednjoj ploči, podešava se Ako i nakon ovog koraka zasićenje početna brzina (mm/min) u skladu sa vrstom ispitivanja koje će se obaviti. uzorka nije potpuno, potrebno je ponovo Prema izabranoj brzini, mikroprocesor primeniti samo bočni pritisak na sam prenosi impulse koji aktiviraju elektronsku uzorak. Isključuje se vod sa povratnim ploču i obezbeđuje konstantno kretanje pritiskom, a na uzorak se nanosi veći bočni pokretne poprečne grede. Nanošenje pritisak. U našem slučaju, bočni pritisak je opterećenja ide sve dotle dok se na uzorku povećan na 100kPa. Tokom procesa se ne registruju deformacije loma uzorka. Sve proverava vrednost parametra B. Ako ovo se može i očitati sa grafika ε – (σ1 – parametar B dostigne vrednost 0,95 σ3). Kada vrednost (σ1 – σ3) dostigne konstantu, proces loma se može prekinuti, prekidamo ovaj korak i nastavljamo sa a dobijena vrednost napona se koristi za ogledom. U slučaju da parametar B nije crtanje Morovih krugova. dostigao željenu vrednost, potrebno je Za kompletan ogled se, najčešće ponoviti drugi korak zasićenja uzorka, uz ispituju najmanje 3 uzorka sa različitim primenu hidrostatičkog pritiska u veličinama svestranih (bočnih) pritisaka σ3 unutrašnjost uzorka. u ćeliji. U suštini, prvi uzorak se izlaže Kada parametar B dostigne željenu najmanjim usvojenim naponima, drugi najmanje dvostrukoj veličini pritiska vrednost, proces zasićenja je završen i primenjenom na prvom uzorku, a treći sa može se preći na proces konsolidacije. U najmanje dvostrukom veličinom pritiska procesu konsolidacije povećava se ćelijski upotrebljenom za drugi uzorak. pritisak.

Broj 2,2008. 16 RUDARSKI RADOVI

Sl. 3. Izgled slomljenog uzorka

Sl.4. Grafički prikaz rezultata triaksijalnog ogleda

Broj 2,2008. 17 RUDARSKI RADOVI

ostale vrste triaksijalnih ogleda, ovaj ogled ZAKLJUČAK se i najčešće primenjuje. Triaksijalni ogled je najprecizniji ogled LITERATURA za određivanje unutrašnjeg otpora tla (kohezije i ugla unutrašnjeg trenja). Ova vrsta ogleda („CU“) se najčešće prime- [1]. Nikola Najdanović, Radmilo Obrado- njuje jer najviše odgovara naponskom vić, Mehanika tla u inženjerskoj praksi, stanju u prirodnom tlu. Obavlja se na Beograd, 1999. koherentnom i nekoherentnom tlu. [2]. Milan Maksimović, Mehanika tla, Zbog dugog trajanja ova vrsta ogleda Beograd, Grosknjiga 1995. se retko obavlja. Pošto nedreniran ogled sa [3]. Dr Milenko Ljubojev, Ratomir Po- konsolidacijom uz merenje pritiska porne pović: Osnove geomehanike, RTB Bor, vode, daje praktično iste rezultate kao i Institut za bakar Bor, 2006.

Broj 2,2008. 18 RUDARSKI RADOVI

KOMITET ZA PODZEMNU EKSPLOATACIJU YU ISSN: 1451-0162 MINERALNIH SIROVINA UDK: 622

UDK: 551.49:624.19(045)=861

Slađana Krstić, Vesna Ljubojev, Milenko Ljubojev*

NIVO PODZEMNIH VODA NA DELU PROJEKTOVANE TRASE TUNELA∗∗

LEVEL OF UNDERGRAUND WATER IN A PART OF DESIGNED TUNEL ROUTE

Izvod U ovom radu biće ukratko prikazana morfološka svojstva terena, hidrogeološka svojstva terena i dobijeni rezultati o nivou podzemnih voda u 5 istražnih bušotina. Ključne reči: podzemne vode, stenska masa, trasa tunela, istraživanja. Abstract This works present briefly the morphological characteristics of terrain, hidrogeological characteristics and obtained data on the undergraund water level and five exploration drill holles The basic target of geological researches for Kaona area (locality) is control of results (data’s) from earlier investigation period, of outcrops on the top of the terrene. Width this geological researches and basic geological princip’s (law) we shall got estimate of potentiality for the Kaona area (location) like a quartzite deposite. Quality of quartzite (from the Kaona deposite) should be satisfactoriliably (ready) for use in chemical industry, metallurgy and fireproof industry. Key words: undergraund water, rock mass, tunel route, exploration.

UVOD - stepen ispucalosti stenske mase; - nivo podzemnih voda; Istražni radovi na području projekto- - fizičko – mehanička svojstva terena i vane trase tunela za izmeštanje Kriveljske dr. reke (slika 1 i slika 2) dali su osnovne Cilj svih ovih istraživanja je sagle- karakteristike terena i to: davanje geotehničkih uslova radi izgradnje - geološka građa i sklop terena; projektovane trase tunela kojim će se - kvalitet stenske mase; izmestiti Kriveljska .

* Institut za rudarstvo i metalurgiju, Bor ∗∗ Ovaj rad je proistekao iz Projekta broj 17004 koji je finansiran sredstvima Minisarstva za nauku i tehnološki razvoj Republike Srbije

Broj 2,2008. 19 RUDARSKI RADOVI

Sl. 1. Deo „polja 2“ ispod koga će proći projektovana trasa tunela

Sl. 2. Položaj projektovane trase tunela za izmeštanje Kriveljske reke

Akumulacioni prostor jalovišta dobijen koje je aktivno od 1990. godine i u koje se je pregrađivanjem doline branama 1A, 2A odlaže celokupna jalovina iz kriveljske i 3A koje su izgrađene od ciklonskog flotacije. peska. Jalovište se sastoji od „polja 1“ S obzirom na to da su brane dostigle (staro jalovište) i „polja 2“ (novo jalovište) svoju projektovanu kotu K+350 u „polju

Broj 2,2008. 20 RUDARSKI RADOVI

2“ je moguće odlaganje jalovine samo do preko padine Satuli. Zatim trasa menja polovine 2008. godine. Zato je neophodno azimut i skreće ka istoku do izlaznog nadvišenje brana do kote K+385. portala koji se nalazi nizvodno od brane Izgradnja novog tunela (slika 2) na desnoj 3A. strani Kriveljske reke omogućila bi izvođene ovog nadvišenja, a samim tim i povećanje Duž projektovane trase tunela (slika 3) zapremine akumulacionog prostora. kojim će se izmestiti Kriveljska reka u Ovo polje se ne može nadvisiti dok se cilju sagledavanja sastava, odnosno postojeći kolektor ispod „polja 2“ ne stavi saznanja o svim karakteristikama van funkcije izgradnjom novog tunela. litoloških članova prisutnih po dubini Terenski istražni radovi obavljeni su u izbušeno je 5 geoloških istražnih bušotina. periodu od septembra 2007. godine do Sve bušotine su: januara 2008. godine. - detaljno inženjersko-geološki kartirane; VRSTE I OBIM TERENSKIH - oprobane za laboratorijska hemijska ISTRAŽIVANJA ispitivanja; Ukupna dužina nove trase tunela iznosi - oprobane za ispitivanja ispucalosti 2.400 metara. Projektovana trasa tunela za stenskog masiva (RQD); izmeštanje Kriveljske reke polazi od - oprobane za fizičko-mehanička ispiti- padine Tilva satuli, prolazi ispod samog vanja i za ispitivanja deformacionih flotacijskog jalovišta („polje 2“) u dužini parametara stenske mase. od 200 metara (slika 1), a zatim nastavlja

Sl. 3. Situacioni plan flotacijskog jalovišta „Veliki Krivelj“

Broj 2,2008. 21 RUDARSKI RADOVI

- kvartarnih sedimenata koje čine MORFOLOGIJA TERENA deluvijalne i eluvijalne naslage i Ispitivani teren u morfološkom nasuti flotacijski materijal. pogledu se odlikuje velikim visinskim Deluvijalna glina se javlja na razlikama. Pripada brdsko-planinskom tipu zaravnima i blagim padinama i u njoj terena sa razvijenim reljefom. se sreću odlomci osnovne stenske Nagibi i padine su promenljivi sa mase ne veći od 2 centimetara (grus). malim zaravnima i blago zaobljenim Debljina sloja je relativno ujednačena vrhovima. (u bušotinama B-2k i B-4k iznosi Ovakvo formiranje padina dogodilo se 0.35 do 0.80 metara). Površinski deo pod uticajem egzogenih sila koje su dale sloja je kultivisan (humus u B-3k). opšte fizičko-mehaničke karakteristike Grus se javlja kao peščarsko-laporoviti. stenske mase. Javlja se na strmijim padinama, površine Ulazni portal tunela nalazi se na brdu terena, a čest je i ispod deluvijalne gline. Tilva satuli, a izlazni portal u podnožju Degradirani peščari i laporci su, u padine Satuli (kota gornje kalote je stvari, usitnjeni odlomci osnovne stenske K+266, a kota donje kalote je K+245). mase. Dostižu debljinu maksimalno do Formiranje flotacijskog jalovišta oko 5 metara. dovelo je do toga da je deo istraživanog Nasuti materijal flotacijske jalovine je prostora potpuno izmenio svoju morfolo- prašinast do peskovit i kvazihomogen. giju u nekadašnjoj dolini Kriveljske reke. Malog je rasprostranjenja. Debljina je neznatna u trupu lokalnog puta (bušotina GEOLOŠKA GRAĐA TERENA B-2k), a oko 1,0 metar na lokaciji istražne Istraživani teren je izgrađen od: bušotine B-5k. - sedimenata gornje krede (turon-senon) koje čine peščari, laporci i glinci. Stene MERENJE NIVOA PODZEMNIH su, uglavnom, sveže i jedre, blago VODA ubrane, sa prisutnim prslinama i Nivo podzemnih voda u istražnim pukotinama (zjapeće). Paralelna i kosa bušotinama meren je 48 sati posle ispiranja laminacija predstavljena je brzim od isplačnih fluida i izmereni su različiti smenjivanjem krupnih i sitnijih partija. Lamine imaju debljinu od nekoliko nivoi. centimetara, a retko do više decimetara. Najviši nivo podzemnih voda Smenjivanje je najčešće između lamina konstatovan je u istražnoj bušotini B-5k alevritskih peščara i laporaca, a retke su gde je na 1,10 metara (slika 4), a najniži pojave gline (debljine nekoliko nivo je utvrđen u bušotini B-3k na 48,0 milimetara); metru (slika 5).

Broj 2,2008. 22 RUDARSKI RADOVI

Sl. 4. Detalj bušotine B-5

Sl. 5. Detalj bušotine B-3

Na osnovu kartiranja istražnih bušotina REZULTATI ISTRAŽIVANJA sve nabušene sredine se mogu izdvojiti u Teren je izgrađen od stenskih masa u dve grupe i to u: kojima je razvijena pretežno prslinsko – 1. grupu dobro vodopropusnih stena; pukotinska poroznost i međuzrnska 2. kompleks vodopropusnih stena i poroznost. vodonepropusnih stena. U stenama koje su zastupljene na Dobro vodopropusne stene su predstavljene kvartarnim naslagama (grus, istraživanom terenu formiraju se dva tipa deluvijalno-glinovita drobina i degradirane izdani: stene. U njima je dobro razvijena - zbijene izdani i pukotinska i međuzrnska poroznost kao i - izdani sa slobodnim nivoom vode. poroznost u vidu creva i cevi. Ove stene su

Broj 2,2008. 23 RUDARSKI RADOVI izraziti hidrogeološki kolektori sa Sagledavanje terena sa stanovišta funkcijom rezervoara i sprovodnika. saznanja o nivou podzemnih voda jedan je Kompleks vodopropusnih i od bitnih elemenata koji je ovim vodonepropusnih stena čini flišna serija ispitivanjem rešen, a samim tim i definisan (peščari, laporci i glinci). Poroznost je jedan od geotehničkih uslova za izgradnju pretežno pukotinska, gde se nepravilno projektovanog tunela. smenjuju vodopropusne i vodonepropusne stene, a sve to utiče na više međusobno LITERATURA odvojenih izdani. Ove stene se prema svojoj funkciji dele 1. Savić D., Živković D.: Tehnički izveštaj na: o rezultatima izvedenih terenskih - hidrološke kolektore i geoloških istraživanja stena trase tunela - hidrološke izolatore. za izmeštanje Kriveljske reke. (2008), Geoing Beograd

Broj 2,2008. 24 RUDARSKI RADOVI

KOMITET ZA PODZEMNU EKSPLOATACIJU YU ISSN: 1451-0162 MINERALNIH SIROVINA UDK: 622

UDK: 622.7(045)=861

Ratomir Popović, Lidija Đurđevac Ignjatović, Daniela Urošević∗

KONSOLIDACIJA I KOEFICIJENT VODOPROPUSNOSTI FLOTACIJSKOG ODLOŽENOG MATERIJALA∗∗

CONSOLIDATION AND COEEFICIENT OF WATER PERMEABILITY THE DUMPED FLOTATION MATERIAL

Izvod U radu je razmotreno ponašanje zasićenog flotacijskog materijala koji je izložen promeni napona na koju reaguje uglavnom promenom zapremine i koeficijenta poroznosti. Koeficijent vodopropusnosti se određuje preko koeficijenta konsolidacije i direktnim merenjem protoka vode kroz uzorak u triaksijalnoj ćeliji sa permeametrom pri konstantnom pritisku. Ključne reči: flotacijski materijal, poroznost, koeficijent vodopropustljivosti

Abstract In this paper is considered behaviour of saturated flotation material, which is exposed to vari- able stress, and it reacts by changing volume and porosity coefficient. Water permeability coeffi- cient is determing by coefficient of consolidation and by direct measuring of water flow through the sample in triaxial cell with permeameter during constant pressure. Key words: flotation material, porosity, water permeability coefficient

od vodopropusnosti, odnosno od vremena UVOD potrebnog za evakuaciju određene količine Zasićen flotacijski materijal izložen vode iz elementa odloženog flotacijskog promeni napona uglavnom reaguje pro- materijala. Proces postepenog smanji- menom zapremine. Veličina promene vanja zapremine, opadanja veličine zapremine praktično je jednaka količini pornog pritiska i povećanja efektivnih istisnute vode iz pora i zavisi od veličine napona naziva se procesom konso- nanetih napona i elastične deformacije lidacije. Matematičko objašnjenje ovog u zrna flotacijskog materijala. Razvoj pro- opštem slučaju trodimenzionog problema, mene zapremine zavisi, između ostalog, i veoma je složeno, čak i uz pretpostavku

* Institut za rudarstvo i metalurgiju, Bor ∗∗ Ovaj rad je proistekao iz Projekta broj 17004 koji je finansiran sredstvima Minisarstva za nauku i tehnološki razvoj Republike Srbije

Broj 2,2008. 25 RUDARSKI RADOVI idealno elastičnog skeleta tla, jer osim Gradijent promene zapremine mora biti jednačina kontinuiteta protoka vode, treba jednak negativnoj vrednosti gradijenta zadovoljiti i jednačine kompatibilnosti pornog pritiska: teorije elastičnosti. dε v ∂u Ako zapremina pora u elementu tla −= mv ...... (5) ostaje konstantna i ako usvojimo da je dt ∂t voda nestišljiva, tada ukupan dotok vode u element tla mora biti jednak količini vode ∂u ∂ 2uk koja iz elementa istekne: m = ...... (6) v 2 ∂t γ w ∂z qqq zyx =++ Sada će diferencijalna jednačina ()()dqqdqq yyxx ++++= ...... (1) konsolidacije imati sledeći oblik: ()++ dqq zz ∂u k ∂ 2u ∂ 2u = C ⋅= ...... (7) 2 v 2 Po Darsijevom zakonu hidraulički gra- ∂t m γ wv ∂z ∂z dijent je: dh U izrazu (7) javlja se novi parametar i = , C , kojeg nazivamo koeficijentom dz v konsolidacije i u sebi sadrži koeficijent vodopropusnosti k i stišljivosti m ili M a porni pritisak je: v s

= γ whu , k ⋅Mk s Cv = = ...... (8) m ⋅ wv γγ w te će brzina strujanja biti:

1 dh ∂uk m = ; kikv ⋅−=−=−= ...... (2) v M dz γ w ∂h s

Jednačina kontinuiteta (1) za jednodi- Ms - edometarski koeficijent stišljivosti. menzionalno kretanje vode može se napisati u sledećem obliku: ODREĐIVANJE KOEFICIJENTA KONSOLIDACIJE ∂ 2uk dε ⋅− = v ...... (3) 2 Koeficijent konsolidacije definisan je γ w ∂z dt izrazom (8) određuje se analizom rezultata Gradijent promene zapremine izrazimo merenja tokom edometarskog opita. U preko gradijenta efektivnog normalnog edometru ispitivani uzorak se jednodime- napona: nzionalno deformiše te pretpostavke teo- retskog rešenja odgovaraju uslovima opita. Na dijagramu sl. 1 prikazan je grafik dε ∂σ , v = m z ...... (4) konsolidacije u razmeri kvadratnog korena dt v ∂t vremenskog faktora.

Broj 2,2008. 26 RUDARSKI RADOVI

H[cm]

1,988 inicijalno sleganje U=0,0 % 1,987 D

1,986

100 % primarne 1,985 kompresije

1,984 Visina uzorka Visina U=90 % C1 F U=100 % 1,983 B C 1,982

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 vreme t[min.] t90=14,82

Sl. 1. Grafik za određivanje koeficijenta konsolidacije metodom kvadratnog korena vremenskog toka

Presek linije DC sa eksperimentalnom krivom dobije se tačka C1, kojoj odgovara C ⋅γ −7 ⋅⋅ 807.91073,3 konsolidacija u = 90 [%], iz koje se k = wv = ]s/m[ M s 6410 očitava veličina t90 . Vrednost Tv za −10 u = 90 [%] iznosi 0,848 iz čega proizilazi ⋅= ]s/m[1071,5k . koeficijent konsolidacije: Sa fundamentalne tačke gledišta, H 2 v 848,0C ⋅= ...... (9) uputno je razmatrati vezu između t90 efektivnih napona i koeficijenta poroznosti, s obzirom na to da se promene H = 1,9785 [cm], zapremine odvijaju usled promene t = 14,82 [min] 90 zapremine pora, kao i da se zrna

flotacijskog materijala ponašaju kao 9785,1 2 nedeformabilna. Karakteristična zavisnost v 848,0C ⋅= = ⋅6082,14 između koeficijenta poroznosti i napona je prikazana na slici 2. Na linearnom ⋅= − 23 ]s/cm[1073,3 dijagramu (sl. 2a), za neki priraštaj napona, segment A-B na krivoj se može Koristeći izraz (8) izračunava se aproksimirati pravom. Nagib prave A-B je koeficijent vodopropusnosti: koeficijent stišljivosti av. Polazeći od:

Broj 2,2008. 27 RUDARSKI RADOVI

Podrazumeva se da koeficijent Δe stišljivosti a zavisi od početnog napona i εε =Δ=Δ ...... (10) v z1 + e1 veličine priraštaja napona, a kao konstanta dobija se: se može koristiti samo kao aproksimacija realne nelinearne zavisnosti koeficijenta Δe Δε z poroznosti od napona. Ovde treba naglasiti av = ()e1 0 ⋅+= = Δσ , Δσ , da je pesak znatno manje stišljiv od gline, z z ...... (11) 1 te za njega nije realno primeniti izraz (8) ()e1 0 ⋅+= M s za određivanje koeficijenta vodopro- pusnosti, nego se određuje isključivo eksperimentom na datom materijalu.

100 200 300 σn[kN/m˛ ] 0,424

0,410 Δσ

0,400 A

0,390 e Δ

0,380 B

0,370

0,360

e

50 100 200 300 log σn[kN/m˛ ] 0,424

0,410

0,400 A

0,390

0,380 B

0,370

0,360

e

Sl. 2. Promena koeficijenta poroznosti s promenom napona

Broj 2,2008. 28 RUDARSKI RADOVI

Sl. 3 Granulometrijska kriva ispitivanog flotacijskog materijala brane 1-A

U tabeli br.1 prikazane su vrednosti koeficijenta vodopropusnosti određene na dva načina.

Koeficijent vodopropusnosti Metodologija određivanja k [m/s] -10 Putem koeficijenta konsolidacije, Cv 5,71 · 10 4,5 · 10-7 U triaksijalnoj ćeliji sa permeametrom pri 5 · 10-5 dolazi do iznošenja materijala

Broj 2,2008. 29 RUDARSKI RADOVI

permeametar sa mogućnošću održavanja konstantnog pritiska vode na uzorku

pumpa za održavanje bočnog pritiska

dovodno crevo odvodno vode na uzorak crevo vode iz uzorka

Sl.4 Permeametar sa konstantnim pritiskom vode na uzorak u triaksijalnoj ćeliji

ZAKLJUČAK LITERATURA Koeficijent filtracije ili koeficijent 1. Elaborat o izvršenim fizičko–meha- vodopropusnosti za pesak prikazan na sl. 3 ničkim i deformacionim ispitivanjima nije realno odrediti preko koeficijenta materijala flotacijske brane 1-A, Kri- konsolidacije, jer je pesak manje stišljiv od velj, Laboratorija za geomehaniku i glina. Koeficijent vodopropusnosti ne ispitivanje matrijala Instituta za ruda- može se izračunati jer je to veoma složena rstvo i metalurgiju u Boru, decembar funkcija koja zavisi od veličine i rasporeda 2007. godine. pora i oblika prostora kroz koji se voda 2. Ratomir Popović, Milenko Ljubojev, kreće. Iz navedenih razloga za materijale Mile Bugarin, definisanje koeficijenta granulometrijskog sastava prikazanim na filtracije flotacijske brane i principi sl. 3 jedini ispravan način definisanja efektivnih napona, Trebinje, oktobar koeficijenta vodopropusnosti je direktno 2007. godine, Savetovanje rudara i puštanje vode kroz uzorak, kako je to geologa 2007. godine. prikazano na sl.4.

Broj 2,2008. 30 RUDARSKI RADOVI

KOMITET ZA PODZEMNU EKSPLOATACIJU YU ISSN: 1451-0162 MINERALNIH SIROVINA UDK: 622

UDK: 622.7:669.2/8.(045)=861

Oliver Dimitrijević, Mr Zoran Stevanović, Zoran Ilić∗

VERIFIKACIJA POSTOJEČE OPREME ZA FLOTIRANJA I PREČIŠĆAVANJA TOPIONIČKE ŠLJAKE

DESIGNING OF THE EXISTING EQUIPMENT FOR FLOTATION AND CLEANING WITH REGRINDING OF SMELTER SLAG

Izvod U radu je prikazano prilalagođavanje i verifikacija postoječe opreme za flotiranje i prečišćavanje sa domeljavanjem topioničke šljake, na osnovu predloženog tehnološko-tehničkog rešenja i rezultata tehnoloških ispitivanja procesa u laboratorijskim uslovima i urađene tehno- ekonomske analize. Urađen je shodno projektom zadatku, tehnološkom projektu i podlogama dobijenim od investitora, prema važećim tehnićkim propisima i pravilnicima o sadržaju projekta. Ključne reči: topionička šljaka, flotiranje, tehnološka ispitivanja. Abstract This work presents the adaptation and verificiation of existing equipment for flotation and cleaning with regrinding of smelter slag, based on the proposed technological-technical solution and results of technological investigations of process in laboratory conditions and carried out techno-economical analysis. The work was done regarding to the project task, techonological project and supports obraiend from the investor, according to the current technical regulations and rule books on project con- tent. Key words: smetler slag, flotation technological inestigations

UVOD Projektnim zadatkom predviđeno je da se osnovno i kontrolno flotiranje sa OSNOVNO FLOTIRANJE SA PRE- prečišćavanjem odvija potpuno odvojeno ČIŠĆAVANJEM na sekcijama B i C, zato što se u narednom I - Opis tehnološkog procesa periodu predviđa i prerada izvesne koli- čine jamske rude, čime se izbegava Tehnološka šema ove faze procesa mešanje ovih dveju sirovina. prikazana je na crtežu. Eksperimentalnom Prikaz situacije, dispozicije opreme u flotacijskom preradom šljake nije konsta- flotaciji, podrumu flotacije, kao i preseci tovana potreba domeljavanja osnovnog objekta sa opremom, dati su kao crteži. koncentrata.

∗ Institut za rudarstvo i metalurgiju, Bor

Broj 2,2008. 31 RUDARSKI RADOVI

FLOTIRANJE NA C-SEKCIJI „Denver“ sa 10 komora tipa DR 100, jedinične geometrijske zapremine komore Preliv hidrociklona sa baterije (poz. od 2,8 m3 ili 28 m3 ukupne zapremine. 3080) se gravitacijski uvodi u flotacijsku mašinu Denver, (poz. 1230 A), na osnovno Produženo flotiranje otoka I prečistača flotiranje minerala bakra sa plemenitim Otok I prečistača iz flotacijske mašine metalima. Flotacijska mašina se sastoji od (poz. 3330) se preko muljne pumpe (poz. 8 komora tipa DR 300, zapremine komore 421 AB) transportuje na produženo 300 Cuft, ili 8,4 m3, odnosno ukupne 3 flotiranje u flotacijsku mašinu „Denver“, geometrijske zapremine mašine 67,2 m . (poz. 10330 A) ili alternativno u Otok ove flotacijske mašine se flotacijsku mašinu (poz. 10330 B), koja se gravitacijski uvodi u flotacijsku mašinu sastoji od 7 komora tipa „DR 300“, „Wemco“, (poz. 1230 B), na kontrolno jedinične zapremine komore 8,4 m3, flotiranje minerala bakra sa plemenitim odnosno ukupne zapremien mašine 58,8 metalima. Ova flotacijska mašina se sastoji m3. od 8 komora NO 120x90, zapremine komore 300 Cuft, ili 8,4 m3, odnosno II prečišćavanje osnovnog koncentrata bakra ukupne geometrijske zapremine mašine 3 Prvi puta prečišćeni osnovni i kontrolni 67,2 m . koncentrat u flotacijskoj mašini (poz. Rezerva flotacijskim mašinama (poz. 3330) spaja se sa svih 10 komora i preko 1230 A i B) su flotacijske mašine (poz. muljne pumpe (poz. 420C) transportuje na 2450 i 3450), koje se sastoje od dva reda drugo prečišćavanje u flotacijsku mašinu flotacijskih mašina „Wemco“ No (poz. 3270) - prvi deo - sa 4 komore, tipa 120x120, jedinične zapremine komore 400 3 3 „DR 100“, jedinične zapremine 2,8 m , Cuft, ili 11,2 m , odnosno ukupne 3 3 odnosno ukupne zapremine 11,2 m . geometrijske zapremine od 2x67,2 m , što Alternativno, za drugo prečišćavanje može je identično sa zapreminom flotacijskih da služi i flotacijska mašina (poz. 430), mašina (poz. 1230 A i B). tipa „Denver“ sa 8 komora, „DR 100“, Jalovina flotacijskih mašina (poz. 1230 dvo-struko veće zapremine nego A i 1230 B) ili alternativno flotacijskih flotacijska mašina (poz. 3270). mašina (poz. 2450 i 3450) predstavlja Otok flotacijske mašine (poz. 3270) se definitivnu flotacijsku jalovinu i gravitacijski uvodi u pumpu (poz. 2240), transportuje se u zgušnjivače broj 6, 7 i 8. preko koje se vraća na čelo prvog preči- Konačna flotacijska jalovina će se šćavanja. preko zgušnjivača br. 6, 7 i 8 zgušnjavati u prvom stepenu, a nakon toga će se, III prečišćavanje osnovnog koncentrata bakra odvojeno od jalovine iz rude, deponovati u Koncentrat II prečišćavanja sa mašine postojeće flotacijsko jalovište. (poz. 3270) ili alternativno sa mašine (poz. I prečišćavanje osnovnog koncentrata bakra 430), se preko muljne pumpe (poz. 3241 C) uvodi u flotacijsku mašinu (poz. 3270) Osnovni koncentrat sa flotacijske - drugi deo - sa dve komore, ukupne zapre- mašine (poz. 1230 A) i kontrolni mine mašine 5,6 m3, na treće prečišća- koncentrat sa flotacijske mašine (poz. vanje. 1230 B) spajaju se i preko muljne pumpe Koncentrat trećeg prečišćavanja je (poz. 2240) ili alternativno (poz. 3240), definitivni koncentrat flotiranja bakra sa transportuju na prvo prečišćavanje plemenitim metalima i on se preko pumpe koncentrata u flotacijsku mašinu (poz. (poz. 280) transportuje na filtražu bakra, 3330) ili alternativno u flotacijsku mašinu dok se otok flotacijske mašine (poz. 3270 (poz. 2330). Flotacijska mašina je ili 430), drugi deo sa dve komore,

Broj 2,2008. 32 RUDARSKI RADOVI gravitacijski vraća na čelo drugog komore 300 Cuft, ili 8,4 m3, odnosno prečišćavanja. ukupne geometrijske zapremine mašine Otok flotacijske mašine (poz. 10330 A) 67,2 m3. ili alternativno (poz. 10330 B), koja služi Rezerva flotacijskim mašinama (poz. za produženo flotiranje otoka I 3230 A i B) su identične flotacijske prečišćavanja, predstavlja definitivnu mašine (poz. 2230 A i 2230 B). flotacijsku jalovinu i transportuje se u Jalovina flotacijskih mašina (poz. 3230 zgušnjivače 6, 7 i 8. A i 3230 B) ili alternativno flotacijskih Koncentrat flotacijske mašine (poz. mašina (poz. 2330 A i 2330 B) predstavlja 10330 A) ili alternativno (poz. 10330 B), definitivnu flotacijsku jalovinu i ista se preko muljnih pumpi (poz. 345 i 435) transportuje u zgušnjivače broj 6, 7 i 8. transportuje se u flotacijsku mašinu (poz. Konačna flotacijska jalovina će se 2410) ili, alternativno, u flotacijsku preko zgušnjivača br. 6, 7 i 8 zgušnjavati u mašinu (poz. 3410). prvom stepenu, a nakon toga će se, Flotacijska mašina (poz. 2410) je odvojeno od jalovine iz rude, deponovati u „Wemco No 120x120“, sa 6 komora, postojeće flotacijsko jalovište. jedinične zapremine komore 400 Cuft ili I prečišćavanje osnovnog koncentrata bakra 11,2 m3, odnosno ukupne zapremine mašine 67,2 m3, dok je flotacijska mašina Osnovni koncentrat sa flotacijske (poz. 3410) isto „Wemco“, ali No 120x90, mašine (poz. 3230 A) i kontrolni sa 8 komora, jedinične zapremine 8,4 m3, koncentrat sa flotacijske mašine (poz. odnosno ukupne zapremine 67,2 m3. 3230 B) spajaju se i preko muljne pumpe Koncentrat flotacijske mašine (poz. (poz. 435), transportuju na prvo 2410 ili 3410) se preko muljne pumpe prečišćavanje koncentrata u flotacijsku (poz. 420 AB) uključuje na čelo drugog mašinu (poz. 2410) ili, alternativno, u prečišćavanja koncentrata sa sekcije B, u flotacijsku mašinu (poz. 3410). flotacijsku mašinu (poz. 1270) ili, Flotacijska mašina (poz. 2410) je alternativno, u mašinu (poz. 2270). „Wemco“ No 120x120, sa 6 komora, jedi- Otok flotacijske mašine (poz. 2410 ili nične zapremine komore 400 Cuft ili 11,2 3410) se preko muljne pumpe (poz. 421 m3, odnosno ukupne zapremine mašine AB) vraća na čelo flotacijske mašine (poz. 67,2 m3, dok je flotacijska mašina (poz. 10330 A ili B), na dopunsko flotiranje. 3410) isto „Wemco“, ali No 120x90, sa 8 komora, jedinične zapremine 8,4 m3, FLOTIRANJE NA B SEKCIJI odnosno ukupne zapremine 67,2 m3. Preliv hidrociklona sa baterije (poz. Produženo flotiranje otoka I prečistača 2080) se gravitacijski uvodi u flotacijsku mašinu „Denver“, (poz. 3230 A), na Otok I prečistača iz flotacijske mašine osnovno flotiranje minerala bakra sa (poz. 2410) preko muljne pumpe (poz. 421 plemenitim metalima. Flotacijska mašina AB) transportuje se na produženo se sastoji od 8 komora tipa „DR 300“, flotiranje u flotacijsku mašinu „Denver“, zapremine komore 300 Cuft, ili 8,4 m3, (poz. 10330 A) ili alternativno, u flota- odnosno ukupne geometrijske zapremine cijsku mašinu (poz. 10330 B), koja se sa- mašine 67,2 m3. stoji od 7 komora tipa „DR 300“, jedinične 3 Otok ove flotacijske mašine se zapremine komore 8,4 m , odnosno uku- 3 gravitacijski uvodi u flotacijsku mašinu pne zapremine mašine 58,8 m . „Wemco“, (poz. 3230 B), na kontrolno II prečišćavanje osnovnog koncentrata bakra flotiranje minerala bakra sa plemenitim metalima. Ova flotacijska mašina se sastoji Prvi put prečišćen osnovni i kontrolni od 8 komora NO 120x90, zapremine koncentrat u flotacijskoj mašini (poz.

Broj 2,2008. 33 RUDARSKI RADOVI

2410) spaja se sa svih 6 komora i preko Koncentrat trećeg prečišćavanja je muljne pumpe (poz. 420 AB) transportuje definitivni koncentrat flotiranja bakra sa na drugo prečišćavanje u flotacijsku plemenitim metalima i on se preko pumpe mašinu (poz. 1270) - prvi deo - sa 4 ko- (poz. 280) transportuje na filtražu bakra, more, tipa „DR 100“, jedinične zapremine dok se otok flotacijske mašine (poz. 1270 2,8 m3, odnosno ukupne zapremine 11,2 ili 2270), drugi deo sa dve komore, m3. Alternativno, za drugo prečišćavanje gravitacijski vraća na čelo drugog može da služi i flotacijska mašina (poz. prečišćavanja. 2270) istih karakteristika kao mašina (poz. PRORAČUNI, FLOTIRANJE NA 1270). C-SEKCIJI Otok flotacijske mašine (poz. 1270) gravitacijski se uvodi u pumpu (poz. 435), I prečišćavanje osnovnog koncentrata bakra preko koje se vraća na čelo prvog 2. Osnovni koncentrat sa flotacijske prečišćavanja. mašine (poz. 1230 A) i kontrolni III prečišćavanje osnovnog koncentrata bakra koncentrat sa flotacijske mašine (poz. Koncentrat II prečišćavanja sa mašine 1230 B) spajaju se i preko muljne pumpe (poz. 1270) ili alternativno sa mašine (poz. (poz. 2240) ili alternativno (poz. 3240), 2270), preko muljne pumpe (poz. 3241 transportuju na prvo prečišćavanje AB) uvodi se u flotacijsku mašinu (poz. koncentrata u flotacijsku mašinu (poz. 1270) - drugi deo - sa dve komore, ukupne 3330), ili alternativno, u flotacijsku zapremine mašine 5,6 m3, na treće mašinu (poz. 2330). prečišćavanje. Tabela 1.Određeni parametri proračuna

3 4 γ )4,0(WD8,9V =−⋅⋅⋅= Brzina taloženja čestica: kr p = 43 )4,0037,1.(005,0.15,0.8,9 =− W = 506·d3/2( γ -1)5/6= Č = sec/m88,0 =506·0,0061,5 (3,521-1)0,83= =0,235.2,154=0,5 cm/sec= Brzina strujanja kroz cevovod: =0,005 m/sec. q 064,0 V === sec;/m76,3 → Vstv >Vkr stv A 017,0 Kritična brzina strujanja pulpe:

Broj 2,2008. 34 RUDARSKI RADOVI

Koeficijent trenja =10+(60+20) 0,1=17,8 m, 1 λ = = usvajam Huk =18 m 2 ⎛ D ⎞ ⎜ log2 + 14,1 ⎟ Qp=229,36 m3/h=63,7 l/sec ⎝ k ⎠ 1 = = 019,0 - Za ove vrednosti odgovara postojeća 2 ⎛ 150 ⎞ ⎜ log2 + 14,1 ⎟ horizontalna pumpa za hidrome- ⎝ 15,0 ⎠ šavinu k =0,15 mm– veličina neravnina na zi- - HPHZ 200/150-poz.2240B ili HPHZ dovima cevi 125/100-poz.3240A Otpori u cevovodu za čistu vodu: - Snaga elektromotora za pogon pumpe

2 2 λ V 019,0 76,3 ⋅ HQ ⋅γ pukp i0 ⋅=⋅= = N = 2,1 =⋅ D g2 15,0 ⋅ 81,92 ⋅ .102 ηη ep = m/m09,0 037,1.18.7,63 = =⋅ kW232,1 Otpori u cevovodu: ⋅ 925,0.65,0102

Usvaja se standardni motor N=55kW W koji je sada postoje}i na poz.2240 ili na kr = γγ pp − .1..73,0i . = 3 ⋅ Dg poz.3240

005,0 - Broj obrtaja pumpa np=830 obr/min ⋅= − .1073,1.037,173,0 = 3 15,0.g ⋅ - Broj obrtaja motora nmot=1480 obr/min - Prenosni odnos remenice: ⋅ 07,02,0 = = m/m0123,0 135,1 n 1480 u mot === 78,1 n 830 - Izračunavanje jediničnog pada pritiska u p cevovodu: - Muljna pumpa poz. 2240 ili poz. 3240 ⎛ 2 ⎞ - Proizvođač: FOD-Bor ⎜ ⎛Vkr ⎞ ⎟ Vkr −+= iiii ⎜ ⎟ 4 = ⎜ 0kr0 ⎜ ⎟ ⎟ Tip: HPHZ 200x150 (8''x6'') ⎝Vstv ⎠ Vstv ⎝ ⎠ - Protok pulpe 100-400 m3 / h 2 ⎛ ⎛ 88,0 ⎞ ⎞ 88,0 - Napor pumpe 10-22 m ⎜ −+= 09.0012,009,0 ⎜ ⎟ ⎟ 4 = ⎜ 76,3 ⎟ 76,3 - Broj obrtaja 840 º/min ⎝ ⎝ ⎠ ⎠ - Motor: ''SEVER''- Subotica = m/m095,0 - Snaga 55 kW - Broj obrtaja 1500 º/min Otpor u krivinama, broj krivina 4, ekvi- valentana dužina I’=4·5=20 m Takođe, su verifikovane i ostale pumpe za hidromešavinu sa cevovodima, ovde je - Ukupna visina (napor pumpe) “Huk” dat prikaz proračuna samo za jednu Huk=Hgeod+Hgub+Hp= poziciju.

Broj 2,2008. 35 RUDARSKI RADOVI

avanju ć iš č Šema kretanja masa u osnovnom flotiranju i pre flotiranju masa u osnovnom kretanja Šema Sl. 1 .

Broj 2,2008. 36 RUDARSKI RADOVI

Sl.2. Dipsozicija opreme u flotaciji –Presek “A-A”-

Produženo flotiranje otoka I prečistača 4. Otok flotacijske mašine (poz. 10330 A) 1. Otok I prečistača iz flotacijske mašine ili, alternativno, (poz. 10330 B), koja služi (poz. 3330) se preko muljne pumpe - tip: za produženo flotiranje otoka I HPHZ 250 X 200 ( 10’’X 8’’ ) i tip: prečišćavanja, predstavlja definitivnu HPHZ 200x150 (8''x 6'') (poz. 421 AB) flotacijsku jalovinu i transportuje se preko transportuje na produženo flotiranje u muljnih pumpi tip: HPHZ 300 X 250 ( flotacijsku mašinu „Denver“, (poz. 10330 12’’X 10’’ ) poz. 340 u zgušnjivače 6, 7 i A) ili, alternativno, u flotacijsku mašinu 8 . (poz. 10330 B). 5. Koncentrat flotacijske mašine (poz. 10330 A) ili, alternativno, (poz. 10330 B), II prečišćavanje osnovnog koncentrata bakra preko muljnih pumpi tip: HPHZ 300 X 2. Prvi put prečišćeni osnovni i kontrolni 250 (12’’X 10’’ (poz. 345 i 435) koncentrat u flotacijskoj mašini (poz. transportuje se u flotacijsku mašinu (poz. 3330) spaja se sa svih 10 komora i preko 2410) ili, alternativno, u flotacijsku muljne pumpe tip: HPHZ 200x150 (8''x mašinu (poz. 3410). 6'') (poz. 420C) transportuje na drugo 6. Koncentrat flotacijske mašine (poz. prečišćavanje u flotacijsku mašinu (poz. 10330 A) ili, alternativno, (poz. 10330 B), 3270) preko muljnih pumpi tip: HPHZ 125x100 (5''x 4'') (poz. 345 i 435) III prečišćavanje osnovnog koncentrata bakra transportuje se u flotacijsku mašinu (poz. 3. Koncentrat II prečišćavanja sa mašine 2410) ili, alternativno, u flotacijsku (poz. 3270) ili, alternativno, sa mašine mašinu (poz. 3410) (poz. 430), preko muljne pumpe tip: 7. Koncentrat flotacijske mašine (poz. HPHZ 125x100 (5''x 4'') (poz. 3241 C) 2410 ili 3410) preko muljne pumpe tip: uvodi se u flotacijsku mašinu (poz. 3270) HPHZ 300 X 250 (12’’X 10’’) (poz. 420

Broj 2,2008. 37 RUDARSKI RADOVI

AB) uključuje se na čelo drugog topioničke šljake može se reći da je u prečišćavanja koncentrata sa sekcije B, u uslovima konntinuirane proizvodnje flotacijsku mašinu (poz. 1270) ili, predložena i instalisana oprema opravdala alternativno, u mašinu (poz. 2270). očekivanja zadata projektom. Testiranje odnosno procena kvaliteta FLOTIRANJE NA B SEKCIJI opreme vršena je sa topioničkom šljakom III prečišćavanje osnovnog koncentrata bakra iz Topionice Bor i shodno tome izvršena su neophodna tehnološka prilago- 8. Koncentrat II prečišćavanja sa mašine đavanjajer se instalisana oprema ranije (poz. 1270) ili, alternativno sa mašine koristila za druge polazne materijale. (poz. 2270), preko muljne pumpe tip: HPHZ 200 X 150 (8 ’’X 6 ’’) (poz. 3241 AB) uvodi se u flotacijsku mašinu (poz. LITERATURA 1270) 1. Zakon o izgradnji objekata, (Sl. Takođe su verifikovane i ostale pumpe za Glasnik R. Srbije 84/2003). hidromešavunu sa cevovodima, ali to u 2. Zakon o bezbednost i zaštite na radu, ovom radu nije dato. (Sl. Glasnik RS br.101/2005). ZAKLJUČAK 3. Postoječa tehnička dokumentacija i Na osnovu dosadašnjih saznanja i ostala literature. uhodavanja postrpojenja za tretiranje

Broj 2,2008. 38 RUDARSKI RADOVI

KOMITET ZA PODZEMNU EKSPLOATACIJU YU ISSN: 1451-0162 MINERALNIH SIROVINA UDK: 622

UDK: 621.967.2:622.7(045)=861

Zoran Ilić, Branislav Rajković, Oliver Dimitrijević*

VERIFIKACIJA POSTOJEĆE MAŠINSKE OPREME (TRAKASTIH TRANSPORTERA) U PROCESU MLEVENJA I KLASIRANJA ŠLJAKE U POGONIMA BORSKE FLOTACIJE

VERIFICATION OF THE EXISTING MECHANICAL EQUIPMENT (BELT CONVEYORS) IN THE PROCESS OF SLAG GRINDING AND SIZING IN THE FLOTATION PLANTS IN BOR

Izvod

U procesu prerade topioničke šljake kao otpadne sirovine u Rudniku bakra Bor, koja poseduje specifične karakteristike,kako fizičke tako i hemijske, koristi se mašinska oprema projektovana za transport i preradu rude bakra. U ovom radu istražena je mogućnost iskorišćenja tehničko-tehnoloških karakteristika postojeće mašinske opreme, odnosno linija trakastih transportera za prevoz ove vrste materijala u procesu mlevenja i klasiranja šljake u pogonima Flotacije u Boru. Ključne reči: topionička šljaka, bakar, flotacija, trakasti transporter

Abstract

The existing mechanical equipment, designed for transport and processing of copper ore, is used in the process of smelter slag processing as the waste raw material in the Copper Mines Bor, that its specific characteristics, both physical and chemical. This works presents the investigated possibility for recovery the technical-technological characteristics of the existing mechanical equipment, that is a line of belt conveyors for transport of this material type in the process of slag grinding and sizing in the Flotation Plants in Bor. Key words: smelter slag, copper, flotation, belt conveyor

* Institut za rudarstvo i metalurgiju Bor

Broj 2,2008. 39 RUDARSKI RADOVI

(0,6-0,8)%; zlata 0,4 g/t; srebra 7,5 g/t; UVOD visinu cene na svetskoj berzi metala i Zbog sve naglašenije potrebe za plemenitih metala, te da je to već gotova dragocenom strateškom sirovinom čija polazna sirovina, uticaj na ekološke i cena poslednjih godina na svetskoj berzi druge aspekte, posedovanje pogonskih metala rapidno raste, a zbog sve siroma- objekata i izvesne opreme za preradu itd. šnijih ležišta i nalazišta u svetu, pa i kod nas, započelo se sa traženjem rešenja za Pritom naravno, ne zanemarujući i dobijanje bakra iz otpadnih sirovina. određenu problematiku u proizvodnom U Boru je posebna pažnja usmerena na procesu, smatra se da postoji ekonomska preradu topioničke šljake nastale tokom opravdanost u preradi ove vrste sirovine. višegodišnje nepotpune iskorišćenosti rude Jedan od zadataka iz okvira proble- bakra u tehnološkim procesima, a neki bi matike u proizvodnom procesu, a što je i rekli i zbog loše iskazanih normativa u tema ovog rada, jeste i analiza postojećih vremenima koja su daleko iza nas. Naime, trakastih transportera u procesu mlevenja i norma čas je bio izražen u tonama klasiranja šljake. Analiza u smislu, provere izlivenog bakrenca, te je u cilju ostvari- kapaciteta, performansi i tehničkih kara- vanja što boljih proizvodnih rezultata, a kteristika radi postojeće opreme koja je zbog uskog grla u proizvodnji i projektovana za preradu bakarne rude nemogućnosti prerade, izlivena veća zadovoljenja potreba prerade šljake od količina čistog bakrenca na deponijama 1.200.000 tona godišnje nivou postojeće šljake. Bilo na ovakav ili onakav način, tek ukupne zalihe šljake smeštene na deponiji, a nastale nakon vekovne eksploatacije i EKSPERIMENTALNA ISPITIVANJA prerade rude bakra na prostorima borskog Šema trakastih transportera uključenih basena procenjene su na oko sedamnaest u proces mlevenja i klasiranja šljake u miliona tona. Treba uzeti u obzir da se i pogonima Flotacije u Boru data je na sl.1. daljom preradom rude bakra dobija oko Od pogona sekundarnog i tercijarnog tona šljake dnevno, da je sadržaj bakra jamskog drobljenja do bunkera nove

flotacije.

Broj 2,2008. 40 RUDARSKI RADOVI

12.

0 °3 =8 07. 15. 09. =21°30 11. POSTOJECI BUNKERI NOVE FLOTACIJE 05.

01. 04. BUNKER OD 40000 t 10. =17°12

=7° 14. 05. 13. =21°45 =14°40 =14°40 15. 07. 08. 02. 06. 03. UZIMANJE UZORAKA

Sl. 1. Šema trakastih transportera

LEGENDA

01. Horizontalni transporter Q=1400 t/h 09.Kosi transporter Q=500 t/h 02. Kosi transporter Q=1400 t/h 10.Kosi transporter Q=850 t/h 03. Kosi transporter Q=1400 t/h 11.Kosi transporter Q=1000 t/h 04. Horizontalni transporter Q=1400 t/h 12.Horizontalni transporter Q=1000 t/h 05. Horizontalno-reverzibilni transporter Q=850 t/h 13.Automat.vaga za merenje rude 06. Kosi transporter Q=70 t/h 14.Pokretni transportni most 07. Horizontalni kosi transporter Q=850 t/h 15.Rotacioni dodavač rude 08. Kosi transporter Q=500 t/h

PRORAČUN TRAKASTOG ⎡ kg ⎤ - nasipna gustina: ρ = 2210⎢ ⎥ , TRANSPORTERA (POZ.7.1 I 7.2) ⎣m3 ⎦ Oba transportera su istovetnih - dužina transporta: L=129,8 [m], karakteristika - ugao nagiba transportera: β = 13[o ], • Polazni podaci - visina dizanja materijala na traci: H=3 [m], - proizvođač: „Arsenije Spasić“, ⎡m⎤ - brzina trake: υ = 54,1 ⎢ ⎥ , ⎡ t ⎤ ⎣ s ⎦ - kapacitet: Q=850 ⎢ ⎥ , ⎣ h ⎦ - prenosni odnos reduktora: i = 40 - vrsta materijala: izdrobljena šljaka, (tip KHT-65 „14.OKTOBAR“), - krupnoća: GGK=12 [mm], - snaga elektromotora P = 37 [kW],

Broj 2,2008. 41 RUDARSKI RADOVI

- broj obrtaja elektromotora - k2 = 0,87 - koeficijent smanjenja kapaci- n = 1500 [min-1], teta zbog nagiba transportera za o - tip trake 800/6 EP 160 5/2, β = 17 [ ] - širina trake b = 800 [mm], • Aktivna širina trake: - dimenzije pogonskog doboša Ø800x950 (tip A), ⋅ 3600A ⋅ 36000337,0 b1 = = []m - dimenzije povratnog doboša f 465 Ø630x950 (tip C), = []m51,0 - dimenzije zateznog doboša - f = 465 -faktor oblika preseka nasipa Ø630x950 (tip C), za ϕ = 15 [o] i λ = 20 [o] - dimenzije otklonskih doboša Ø320x950 (tip B), • Stvarna širina trake:

- ugao prirodnog pada materijala u + 05,0b + 05,051,0 o b ≥ 1 = []= []m622,0m kretanju ϕ = 15 [ ], 9,0 9,0 - ugao nagiba bočnih nosećih rolni λ - Postojeća traka širine b = 800 = 20[o], [mm] zadovoljava u pogledu - projektovani kapacitet za rudu kapaciteta i krupnoće materijala ⎡ t ⎤ prema JUS M.D2.050. bakra Q=700 ⎢ ⎥ , ⎣ h ⎦ • Snaga za pogon transportera. - Stvarna brzina transportne trake: • Obodna sila na pogonskom pog π ⋅⋅ nD iz π ⋅⋅ 5,378,0 ⎡m⎤ bubnju. υ = = ⎢ ⎥ = 60 60 ⎣ s ⎦ ⎡m⎤ ⎛ G ⎞ = 57,1 ⎢ ⎥ bo ⎜GLtcF t +⋅⋅⋅= ⎟ + ⎣ s ⎦ ⎝ 3600 ⋅υ ⎠ ⋅ HG n + EM 1500 −1 −1 3600 ⋅υ niz == []= []min5,37min i 40

• Površina preseka materijala na bo 8,129025,053,1F ⋅⋅⋅= traci ⎛ 3,3237 ⎞ ⎜ 8,0 +⋅ ⎟ + ⎝ ⋅ 57,13600 ⎠ 1 Q A = ⋅ = ⋅ 33,3237 ⋅ kk 3600 ⋅⋅ υρ + []= []kN5,8kN 21 ⋅ 57,13600 1 330 = ⋅ []m2 = ⋅ 87,09,0 ⋅⋅ 54,121,23600 - Težina na 1h transportovanog materijala: = []m0337,0 2 ⎡kN ⎤ - k = 0,9 - koeficijent smanjenja teori- ⋅=⋅= 81,9330gQG ⎢ ⎥ = 1 ⎣ h ⎦ jskog kapaciteta zbog neravnomernog i nepotpunog nasipanja ⎡kN ⎤ = 3,3237 ⎢ ⎥ ⎣ h ⎦

Broj 2,2008. 42 RUDARSKI RADOVI

- Faktor povećanja vučne sile koji • Snaga elektromotora: uzima u obzir sporedne otpore u pogonu transportera za Pef 725,25 Pm == []= [kW15,32kW ] - L = 129,8 [m] η 8,0 - c = 1,53 - Stepen korisnosti mehaničkog - Koeficijent tranja za teške uslove rada: prenosa pogona (od elektromotora do vratila pogonskog bubnja) η = 0,8 - t = 0,025 - Težina pokretnih delova transpo- - Postojeći elektromotor snage rtera (trake, bubnjeva i valjaka) na PEM = 37 [kW] zadovoljava u 1m dužine nošenja trake: pogledu snage. ⎡kN ⎤ • Ukupna vučna sila na obodu t = 8,0G ⎢ ⎥ ⎣ m ⎦ pogonskog bubnja: - Visina dizanja tereta na traci: Pef 725,25 H = 3 [m] Fb == []= []kN38,16kN υ 57,1 - Brzina trake:

⎡m ⎤ • Vučna sila u traci: υ = 57,1 ⎢ ⎥ . ⎣ s ⎦ ⎛ 1 ⎞ 1FFF +⋅== = bt1 ⎜ −αμ ⎟ - Dužina nošenja trake: ⎝ r − 1e ⎠ L = 129,8 [m]. ⎛ 1 ⎞ ⎜138,16 +⋅= ⎟[]kN = ⎝ ⋅366515,0 − 1e ⎠ • Potrebna snaga na vratilu pogonskog doboša = []kN65,38 - Koeficijent trenja između trake i kW1,578,5 F P F υ []kW1,578,5 =⋅=⋅= bobo pogonskog doboša μ = 0,15 = []kW345,13 - Ugao obuhvata trake i doboša: o • Efektivna snaga na vratilu α = 210 [ ] doboša - Ugao α u radijanima: α = 3,665 [rad] • Zatezna sila na silaznom Pef = Pbo + Pd + Pv = 13,345 + 2+ +10,38 [kW]=15,104 [kW] ogranku trake:

• Dodatna snaga za čistač trake: F2 = Ft – Fb = 38,65 – 16,38 [kN] = =22,28 [kN] nb 1,6 Pd 1,6 υ nb =⋅⋅⋅= • Rezultujuća sila na pogonskom []=⋅⋅⋅= []kW2kW11,570,81,6 dobošu:

• Dodatna snaga za savlađivanje 2 2 otpora trenja na vođicama na 1r 2 ⋅⋅−+= FF2FFF 21 mestu usipnog koša:

2 2 o r 210cos8,2265,38228,2265,38F =⋅⋅⋅−+= v L08,0P b =⋅= = []kN01,59 []=⋅= []m38,10m8,12908,0

Broj 2,2008. 43 RUDARSKI RADOVI

• Provera prečnika pogonskog • Provera prečnika zateznog i doboša prema moći nošenja: povratnog doboša:

⋅ F360 ( ) []m6125,01,0DD =⋅÷≥= D = b = zat pov απ ⋅⋅⋅ bp ÷= []m75,06,0 ⋅ 38,16360 = []= []m372,0m π ⋅⋅⋅ 8,021030 Postojeći povratni i zatezni doboš dimenzija Ø630x950 tipa C - Moć prenošenja sile sa bubnja na zadovoljavaju. traku: ≥ ( ÷ )⋅ z1,008,0D = ot ⎡ kN ⎤ ()[]÷=⋅÷= []m6,048,0m61,008,0 = 30p ⎢ 2 ⎥ ⎣m ⎦ Postojeći otklonski doboši dimenzija Ø320x950 ne zadovoljavaju i treba ih • Provera prečnika pogonskog zameniti dobošima od φ(500÷600)mm. doboša prema broju umetaka trake • Provera izbora gumene trake.

()z18,0125,0D =⋅÷≥ • Broj umetaka od veštačkih

()[]÷=⋅÷= []m08,175,0m618,0125,0 vlakana:

⋅ F11 ⋅ 657,3811 • Snaga po broju obrtaja z = t 1 =+ =+ 32,41 b ⋅σ m ⋅1608,0

Pef 725,25 ⎡ kW ⎤ s == = - Prekidna sila umetka: ⎢ −1 ⎥ n 6,34 ⎣min ⎦ ⎡ N ⎤ ⎡ kW ⎤ σ = 160 = 74,0 m ⎢ ⎥ ⎢ −1 ⎥ ⎣mm ⎦ ⎣min ⎦ Postojeća traka 800/6 EP160 5/2 - Broj obrtaja pogonskog bubnja: zadovoljava u pogledu zatezne čvrstoće 60 ⋅υ n = = jer ima 6 umetka. π ⋅ D Postupak računanja ostalih ⋅ 45,160 = []−1 = []min6,34min −1 transportera je identičan. π ⋅ 8,0 Sračunate vrednosti ostalih transporte- ra date su tabelarno. Postojeći pogonski doboš dimenzija

Ø800x950 tipa A zadovoljava po svim kriterijumima.

Broj 2,2008. 44 RUDARSKI RADOVI

Tabela 1.

Broj 2,2008. 45 RUDARSKI RADOVI

3. Sedamdeset pet godina basenskih ZAKLJUČAK flotacija 1929…2003. Provera tehničko-tehnoloških kara- 4. N. Magdalinović: Priprema mineralnih kteristika trakastih transportera izvršena sirovina je u skladu sa važećim standardima i 5. R. Borović: Transportne trake, propisima za tu grupu mašina. Savremena administracija, Beograd, Svi navedeni transporteri u globalu 1979 god. zadovoljavaju predviđene projektovane 6. D. Vitas - M.Trbojević: Mašinski kapacitete i mogu se koristiti za transport elementi I, Naučna knjiga, Beograd, ove vrste materijala predviđene granu- 1971 god. lacije. Neophodno, ali trenutno ne i nužno, jeste da se kod prvog generalnog servisa 7. D. Vitas - M.Trbojević: Mašinski zamene postojeći otklonski bubnjevi, elementi II, Naučna knjiga, Beograd, novim-većeg prečnika. 1970 god. Valjci, bubnjevi, zavrtnji za pričvršći- 8. S. Veriga: Mašinski elementi I, vanje bubnjeva, uređaji za čišćenje, Mašinski fakultet, Beograd, 1973 god. zatezna stanica i ostali delovi moraju se kontrolisati i održavati prema uputstvima 9. B. Kraut: Strojarski priručnik, koje je dao proizvođač, naročito u pogledu Tehnička knjiga, Zagreb, 1982 god. rokova i upotrebljenog materijala. 10. E. F. Gobel, Dr Ing: Rubber Sprinas Sistem trakastih transportera u procesu Desing, A.Halsted Press Book, NeW mlevenja i klasiranja šljake u pogonima Jork, 1974 god. Flotacije u Boru može se pustiti u trajni pogon tek nakon probnog rada, tehničkog 11. M. Bogner i dr: Zbirka propisa u pregleda i dobijanja dozvole za upotrebu mašinstvu I, Građevinska knjiga, objekta od nadležnog organa. Beograd, 1983 god. LITERATURA 12. M. Bogner i dr: Zbirka propisa u mašinstvu II, Građevinska knjiga, 1. Institut za bakar - Bor: Dopunski Beograd, 1984 god. rudarski projekat – Tehnološki projekat izvedenog stanja postrojenja za preradu 13. Katalozi proizvođača opreme: krečnjaka Transportne trake “Arsenije Spasić” - 2. Zvonimir Mitrović, mr Rodoljub Zaječar i dr. Jovanović: Osnovna koncepcija i 14. JUS-Standardi: JUS M.D2.050; JUS tehnološki projekat M.D2.060

Broj 2,2008. 46 RUDARSKI RADOVI

KOMITET ZA PODZEMNU EKSPLOATACIJU YU ISSN: 1451-0162 MINERALNIH SIROVINA UDK: 622

UDK: 621.65:622.26(045)=861

Oliver Dimitrijević, Mr Bojan Drobnjaković, Zoran Stojanović*

UGRADNJE KLIPNIH PUMPI SA MEMBRANAMA U GLAVNOM POSTROJENJU ODVODNJAVANJA JAME U XV HORIZONTU

MOUTING OF PISTON PUMPS WITH MEMBRANES INTO THE MAIN PLANT FOR UNDERGROUND MINE DEWATERING ON THE XV LEVEL

Izvod

U radu je dat izbor lokacija pumpne hale sa postrojenjem klipno-memranskih pumpi, tako da se pumpe gravitaciono nalivaju direktno sa najniže tačke, novoizgrađene prihvatne dvodelne vertikalne šahte, koja ima ulogu gravitacionog odvajača-taložne komore, na dnu, na početku predtaložnika, neodmuljenom vodom preko usisnog vodova. Zato je kroz ovaj tehničko-mašinski projekat dato rešenje, detaljna obrada objekata i ugradnje postrojenja za odvodnjavanje muljevite vode. Ključne reči: klipno-memranskih pumpi, gravitaciono, vertikalne šahte, muljevite vode.

Abstract

This work gives a selection of location for the pump hall the plant of piston-membrane pump such as the pumps have gravity feeding directly from the lowest point of the newly constructed acceptable two-part chute with a role of gravity separator-setting chamber on the bottom at the starting point of pre-sedimentation tank by slurry water over the suction line. Due to this, a solution and detail processing of facility and mounting of plant for dewatering the slury water is given in this technical-mechanical projekt. Key words: piston-membrane pumps, gravity, vertical shutes, slury water

UVOD klipnih pumpi sa membranama u glavnom postrojenju odvodnjavanja Jame u XV Investitor RTB BOR-GRUPA D.O.O. horizontu, a u skladu sa predviđenim RBB BOR-u restrukturiranju, u okviru rudarskim prostorijama za odvodnjavanje Dopunskog rudarskog projekta ugradnje putem projektnog zadatka, izabira opremu

* Institut za rudarstvo i metalurgiju Bor

Broj 2,2008. 47 RUDARSKI RADOVI za odvodnjavanje sa kojom već raspolaže jedinstven sistem odvodnjavanja sa ili če nabaviti: pumpe, motori, cevovodi, potrebnim rezervnim kapacitetima. ventili i dr. (dato u projektnom zadatku). Realizacija ovog tehničkog projekta, Glavno pumpno postrojenje za zbog ekonomskih mogućnosti investitora, odvodnjavanje jame na XV horizontu, tj projektovana je u dve faze i to: kota na K-76, obavlja se centrifugalnim Prva faza: izgradnja kompletnih KSB-pumpama tipa HAK 150/8, protoka rudarskih građevinskih objekata za dve klipno-membranske pumpe. Nabavka i Q=200 m3/h, u građeno je pet pumpi i ugradnja jedne klipne pumpe sa prirodnom pripremom vode taloženjem membranom kapaciteta ispumpavanja oko čvrste materije u predtaložnicima, vodosa- 150 m3/h. Rad pumpe sa punim kapacitetu birnicima i bunarima. Pumpe su povezane na ispumpavanju muljevite jamske vode. svaka sa po jednim cevovodom, tri su Ispumpavanje ostatka odmuljene vode NV200 a dva su NV250, dužine oko 550 obavljaće se preko postojećeg postrojenja m, i pumpaju vodu kroz servisno okno na sa centrifugalnim pumpama gde se površinu, na kotu K+436. Čišćenje utvrđuju i rezevni kapacitet. istaloženog mulja u objektima odvodnja- Druga faza: Ugradnja druge klipne pumpe sa membranom. Ispumpavanje vanja tehnički je složeno i skupo. Zato je celokupnog normalnog pliliva jamske kroz ovaj tehničko-mašinski projekat dato vode sa muljem preko klipno-membra- rešenje detaljna obrada objekata i ugradnje nskog postrojenja. Postrojenje sa centrifu- postrojenja za odvodnjavanje muljevite galnim pumpama čini rezervni kapacitet i vode. kapacitet za ispumpavanje povečanih Osnovni parametri za projektovanje priliva vode uz prethodno odmuljivanje. postrojenja su: normalni priliv vode 300 Projektom je obrađeno: m3/h, sadržaj čvrste materije u vodi 1,55%, geodetska visina pumpanja 600 m, Tehnički opis objekata i postrojenja sa vrednost Ph ispod 3, postojeći objekti proračunima i grafičkom dokumentacijom. glavnog odvodnjavanja i postrojenje Lokacija, dimenzije pumpne hale, centrifugalnih pumpi sa potisnim pristupnih prostorija, uskopa za potisni cevovodima. cevovod i veza sa taložnicima za usisni Lokacija pumpne hale sa postrojenjem vod. klipno-membranskih pumpi je na početku, Dat je opis klipno–mebranske pumpe ispod postojećih predtaložnika, na koti-92, sa proračunima veličine kapaciteta, napora tako da se pumpe gravitaciono nalivaju pumpe, snaga motora i dr. direktno sa najniže tačke novoizgrađene Mašinski radovi na ugradnju i montaži prihvatne dvodelne vertikalne šahte, koja postrojenja sa usisnim vodom. ima ulogu gravitacionog odvajača-taložne Dat je izbor, proračun i montaža poti- komore, na dnu na početku predtaložnika, snog cevovoda sa armaturom cevovoda i neodmuljenom vodom preko usisnog spajanje sa postojećim potisnim cevovodi- voda. Oba predtaložnika imaće funkciju ma u postojočoj pupnoj hali na koti K-76. rezervoara-akumulatora vode za normalan Povremeno se prinudno, mehanički rad pumpi. izdvaja mulj u predtaložnicima iz vode Postojeće objekte odvodnjavanja, koja odlazi na postrojenje centrifugalnih pumpne kapacitete, potisne cevovode, pumpi i ispumpavanje preko klipno- energetska postrojenja i rudarske prostorije su optimalno iskorišćene i uklopljene u membranske pumpe.

Broj 2,2008. 48 RUDARSKI RADOVI

Dopremanje istaloženog mulja iz rdima.Voda sa muljem se pumpa kombi- vodosabirnika i bunara centrifugalnog novanom hidrauličko-mehaničkom akci- postrojenja, obavlja se muljno uronjenom jom: klipova sa radilicama, kružnog toka tečnosti, dijafragmi i usisnih i ispusnih pumpom MUP, zatim mobilnim elastičnim ventila. Dijafragme se izrađuju procesom crevima NV75 i ispumpavanjem preko „prethodnog modeliranja“ (oblikovanja), klipno-membranske pumpe. čime se eliminiše naknadni pritisak i Pumpno postrojenje radi automatski. dodatno naprezanje materijala pri Snabdeva se tehničkom vodom za rastezanju; rutinska zamena dijafragme je ispiranje i komprimiranim vazduhom za nakon 8.000 do 12.000 radnih sati. rad pumpi. Pokretanje dijafragme reguliše centralna Tehnički mašinski projekat, urađen je upravljačka poluga, čiji je pozicioni hod kontrolisan pri pokretanju u bilo kom shodno projeknom zadatku, Investitor smeru. Na ovaj način se obezbeđuje RBB, podlogama i rešenjima datim u dodatna zaštita od prenaprezanja dijafra- rudarskom delu ovog projekta. Projekat je gme, a uklanjanjem cirkularne tečnosti urađen prema važećim tehničkim (ukoliko je to neophodno), sprečava se propisima i pravilnicima o sadržini pritisak same dijafragme na ispusne projekata. otvore. Cirkularna tečnost se dozira po potrebi i ima ulogu da sprečava istezanje ODVODNJAVANJE SA NIVOA XV dijafragme ili njeno udaranje o zadnji zid. HORIZONTA Hod kontrolne/upravljačke poluge dija- fragme se kontroliše pri svakoj operaciji Za odvodnjavanje XV horizonta pumpe. Da bi se sprečilo preveliko predviđene su još dve klipne pumpe sa istezanje dijafragme do koga dolazi usled membranom tipa GEHO ZPM 800 duplex, eventualnog nedostatka cirkulacione te- visina bacanja 600 m, protoka od po 150 čnosti, u dijafragmu se, posebnim postu- m3/h, sa elektromotorima snage od po 400 pkom vulkanizacije, ugrađuje potpuno odvojen/zaštićen granični disk. kW, sa odgovarajućom armaturom i Pumpa je opremljena dijagnosti- cevovodima. čkim/supervizornim kontrolnim panelom, Pumpe se montiraju u pumpnoj sali na K-92 m i povezale bi se na cevovod PLC ima ulogu kontrole, indikovanja i NV200, dužine 1482 m, montiran u dve započinjanja svih pumpnih operacija, kao i linije kroz servisni niskop sve do servisnog izvođenje svih logističkih, alarmirajućih i okna, odnosno postojeće pupne stanice na redosledom organizovanih funkcija. Ova- koti K-75, gde se priključuju na postojeće kav kontrolni sistem omogućava operatoru cevovode NV200 sve do uliva u kanal, na kompletnu inerciju u operacijama pumpe. koti K+500, kriveljske flotacije za Svako kućište dijafragme ima poklopac transport jalovine i slobodnim padom voda bi dospela do Kriveljskog jalovišta. koji se lako podiže i ima ulogu automa- GEHO PUMPE su sa jednim osnovnim tskog fiksiranja dijafragme u okvir ciljem za odvod zamuljene vode pod spojnice, po njenoj montaži. Jedini pritiskom za najzahtevanija radna okru- potrošni (neotporni na habanje) delovi ženja i pravilno odlaganje mulja. Pumpa je pumpe su ventili, koji se lako održavaju. testirana od proizvođača, ofarbana i Korisniku je na raspolaganju veliki izbor zaštićena. Pumpa je urađena u skladu sa različitih elastomera i dizajnerskih opcija međunarodno priznatim standardima, npr. koje optimiziraju radni vek ventila i DIN, kao i sa internim GEHO standa-

Broj 2,2008. 49 RUDARSKI RADOVI omogućavaju adaptaciju na reologiju Pumpa zadovoljava sledeće zahteve u mulja, njegove karakteristike i ponašanje. pogledu perfomansi: volumetrijska (zapre- U standarnu opremu pumpe spada i minska) produktivnost: 93 %, pulsacija ispusni damper (prigušnica). Usisni stabili- (hod klipa): 79 spm, snaga pod mah zatori mogu imati ulogu da povećaju pritiskom: 350 kW. raspoloživi NPSH ili obezbede stabilan Pogon: liveni okvir pogona, sa dotok iz dovodnog mehanizma pumpe. zaptivkama za osovine i kontrolnim Oni reduciraju variranje pritiska na poklopcima, što obezbeđuje zaštitu od centralnom uređaju za snabdevanje gasom; uticaja spoljnih uslova; zaštitna kutija za to opterećenje gasnog uređaja prisutno je klipnu osovinu, što štiti lubrikant od pri indiciranju pritiska protokom ili zagađenja i onemogućava njegovo curenje; akcelerativno, što se postiže komresijom kompaktna konstrukcija sa pogonskim nitrogena ili vazduha. Veličina prigušnice osovinama i ugrađenim jednostrukim proporcionalna je mogućnostima pumpe, helikoidnim preciznim zupčanicima; liveni načinu rada i određenom/pretpostavljenom klip na kugličnim ležajevima; anti variranju pritiska. frikcioni nosači/ležišta; krstaste glave sa Pogon pumpe je pravilno zaštićen da bi zamenljivim vođicama; izduženja se sprečila njegova kontaminacija iz krtstastih glava/klipova konstruisanih u okruženja. Antifricujski (protiv trenja) vidu sekcija, što omogućava jednostavnu kuglični ležajevi omogućavaju da pumpa zamenu klipova; ugrađeni sistem za po potrebi radi sa veoma malom lubrikaciju pod pritiskom, sa pritiskom pulsacijom (hod klipa) kada je pritisak na kapaciteta 100% (motor snage 0,75 kW i ispustu maksimalan. Pumpa poseduje i jednostruki filter), poboljšan nezavisnim interni sistem za smanjenje pritiska na sistemom za lubrikaciju prskanjem. cirkularnu tečnost, što štiti kućište dija- Mokri delovi: mokri delovi konstrui- fragme od preteranog pritiska, a pogon od sani u segmentima, što omogućava ukla- preopterećenja. Jeftini tipovi diskova se ne njanje i zamenu individualnih delova pri koriste za sprečavanje zastoja/isključenja održavanju; samoaktivirajući, elastični uređaja. (opružni) konusni ventili sa elastomerom i Prodavac garantuje da će materijal ležišta ventila veličine i od materijala koji odabran za konstrukciju delova pumpe, minimiziraju habanje i abraziju prisutne koji su vezani za sekciju sa vodom, pri radu sa abrazivnim muljem. Ležišta odgovarati materijalu koja se pumpa, ventila su konusna, sa kontaktnom odnosno uzorku mulja koji je dat na površinom metal-na-metal i metal-na- testiranju i biti bez prisustva korozije. elastične materijale. Kontakt metal-na- Materijal koji se pumpa, jamska voda, metal apsorbuje diferencijale visokog pH mulja manje od 3, sadržaj čvrste pritiska na ventilima. Zaptivni prsten se, materije 1,5-5%, ali može biti i do 23,3%. pri radu, tare o konusni ventil, te je izložen Pumpa je fabrikovana da zadovoljava abraziji i zamoru materijala izazvanim sledeće operativne zahteve: stalni kapa- prisustvom muljevitih čestica na kontaktu 3 citet: 125 m /h, pritisak na ispustu mah:80 površinu elastomera. Generalno, prsten bara, rad: neprekidno, radni sati godišnje: koji je pohaban sa jedne strane, može biti 8.000 h. okrenut i ponovo korišćen; kontrolni

Broj 2,2008. 50 RUDARSKI RADOVI pumni ventili, uobičajene veličine, pumpe; kučišta dijafragmi su oblikovana montirani su individualno, i na način koji tako da minimiziraju pritisak na područje omogućava lak pristup pri održavanju; priključnog prstena (spone), koji je i sam ležišta ventila su konvergentna (kupasta), ugrađen tako da štiti od diskrapacija što omogućava hidraulički ispust ulja pri pritiska; košuljice cilindra i klipova su zameni; uljno-hidraulički pritisak prisutan izrađene od materijala otpornih na u jednom delu kućišta ventila omogućava habanje; klip uklizava u precizno izrađene lako i brzo održavanje ventila; dijafragme košuljice cilindra, obložen 0,2 mm su preoblikovane (oblik i elastičnost širokom oplatom od tvrdog hroma, što postignuti prethodnom obradom), konturne poboljšava zaštitu od habanja i omogućava i sa odgovarajučim navodjenjem položaja, manjefrekventnu zamenu. čime se od abrazije štite pokretni delovi

Sl. 1. Tehnološka šema odvodnjavanja

Broj 2,2008. 51 RUDARSKI RADOVI

Usvaja se prečnik dp = 150 mm, pri PRORAČUNI kome je Wp=2,35 m/s Prečnik usisnog cevovoda iznosi: Odvodnjavanje XV horizonta, K-75 m sa is- pumpavanjem kroz servisno okno na površini Q 300 u = 0188,0d 0188,0 =⋅⋅= []m35,0 Proračun prečnika cevovoda w 86,0

Usisni vod se sastoji od: zasun DN350, usvaja se du = 350 mm, pri kome je kolena NV350, dve T-račve NV350/250, wn = 0,86 m/s dva reducira NV350/250, zasun DN250, reducir NV250/150, kolena NV150, Proračun manometarske visine ili napora pravolinijskih deonica: NV350 dužina pumpe lu1+lu2=3,55+5,5=9,05 m, NV250 dužina lu =1,5m, NV150 dužina lu =0,85 m. 3 4 man HH g += ∑ gub Potisni vod se sastoji od: nepovratne klapne DN150, zasuna DN150, kolena Keoficijent trenja λ zavisi od vrste NV150-600, koleno NV150- 900-2 kom., strujanja fluida i karakteristike cevovoda. prelazni komad NV150/200, pravolinijskih Vrstu strujanja definiše Rejnoldsov broj deonica: NV150 dužine koji je određen izrazom: lp1=0,5+2,3+0,8=3,6m, NV200 dužina lp2= m. Re= w·D/v, Predviđa se postavljanje potisnog gde je: cevovoda od dva paralelna cevovoda, za dve pumpe za paralelan rad. Šema D - (m) unutrašnji prečnik cevovoda, w-(m/s)srednja brzina protizanja, cevovoda i dispozicija opreme data je u -6 2 grafičkoj dokumentaciji. v=1,06.10 (m /s) kinematska Dužina usisnog cevovoda lu=12,5m, a viskoznost. u njegovu armaturu ulaze: dva preijemna Za usisni cevovod: zasuna, dva kolena, dve T-račve i dva -6 5 prelazna komada. Re=0,86; 0,35/1,06.10 =2,8.10 Dužina potisnog cevovoda je 396,0 lp =3,6+270+512+700=1486 m; njegova λn 0054,0 =+= eR 3,0 armatura je: jedana povratna klapna, jedan zasun, jedno proširenje i devet kolena. 396,0 0054,0 += = 0145,0 Prečnik potisnog cevovoda računa se po 280000 3,0 obrascu: Za potisni cevovod: ⋅ Q4 ⋅1504 d p = = []m2,0 ⋅=⋅ , ⋅νπ π ⋅⋅ 3.13600 -6 5 Re=1,3·0,2/1,06·10 =2,5.10 gde je: 396,0 w = 1,3 m/s, pretpostavljena brzina λn 0054,0 =+= eR 3,0 strujanja vode. Na potisnom delu armatura je DN 150, 396,0 0054,0 += = 0149,0 brzina strujanja vode je: 250000 3,0 ⋅ Q4 ⋅1504 w = = = [s/m35,2 ]Gubici u cevovodu iznose: d 2 ⋅π 2 ⋅⋅ 14,3360015,0

Broj 2,2008. 52 RUDARSKI RADOVI

⎛ I ⎞ w2 zasunana DN150, 0,2- kolena NV150-600, gub ⎜ u Σ+=Σ ξλ ui⎟ n + ⎜ n d ⎟ g2 0,2-koleno NV150- 900-15 kom., 0,05- ⎝ g ⎠ prelazni komad NV150/200, 1-zlaz. 2 ⎛ l p ⎞ wp Iz dijagrama za određivanje otpora ⎜ Σ++ ξλ ip⎟ = ⎜ p ⎟ ⎝ d p ⎠ g2 proticanja ht=1m/100 m pravih metalnih 2 cevi, u zavisnosti od unutrašnjih prečnika ⎛ 5,12 ⎞ 86,0 = ⎜ 015.0 + 1,2 ⎟ + cevovoda NV200 mm, srednje brzine stru- ⎝ 35.0 ⎠ ⋅ 81,92 janja W=1,3 m/s i protoka Q=150 m3/h. ⎛ 1486 ⎞ 3,1 2 + ⎜ 015.0 + 85,5 ⎟ = Očitana vrednost ht treba pomnožiti sa 1,7 ⎝ 2,0 ⎠ ⋅ 81,92 =+= m1,10101,0 ∑ gib = 1,7.1m/100m·1486m=25 [m]

∑ gib = 10.1 [m] Hnan= Hg + ∑gub = 500+76+ 25 = 601 [m]

Ovde je: Hman = 601 (m) =ξΣ 0,1+0,2+1,4+0,05+0,1+0,05+ in Snaga pogonskog motora za pogon +0,2 =2,1 pumpi Koeficijenti otpora za usisni vod su: Snaga pogonskog motora iznosi: 0,1-zasun DN350, 0,2-kolena NV350, 1,4- dve T-račve NV350/250, 0,05-dva redu- HQ manpg ⋅⋅⋅ 60181,91000150 N = = = []kW351 cira NV350/250, 0,1-zasun DN250, 0,05- m ηp1000 ⋅⋅ 7,010003600 reducir NV250/150, 0,2-kolena NV150, . Ovde je: Usvaja se elektromotor sa: N=400 kW, n=1488 °/min. Σξip =1,5+0,1+0,2+0,2·15+0,05+1=5,85 Koeficijent rezerve snage motora je:

Koeficijenti otpora za potisni vod su: Nst 400 km === 13,1 1,5-nepovratne klapne DN150, 0,1- N pt 351

Broj 2,2008. 53 RUDARSKI RADOVI

Sl. 2. Geho pumpe

Broj 2,2008. 54 RUDARSKI RADOVI

Sl. 3. Geodetske visine pumpanja vode sa XV horizonta

Broj 2,2008. 55 RUDARSKI RADOVI

PREDMER I PREDRAČUN OPREME SA UGRADNJOM ZA PROJEKAT UGRADNJE GEHO PUMP

Ukupno, PRVA FAZA GRADNJE 103,8.106

Ukupno, DRUGA FAZA GRADNJE 73,2.106

ZAKLJUČAK LITERATURA

GEHO PUMPE koriste se sa jednim 1. Priručnik za projektovanje pupnih osnovnim ciljem za odvod zamuljene vode postrojenja, niš 1995. god. Anđelković pod pritiskom iz najzahtevanijih radnih Miloš. okruženja i pravilno odlaganje mulja. 2. Katalog firme Geho pumps. Prva faza: izgradnja kompletnih 3. Tehnološke operacije, mašinski rudarskih građevinskih objekata za dve fakultet beograd, 1974.god. Dr. ing. klipno-membranske pumpe. Nabavka i Dimitrije Voronjec. ugradnja jedne klipne pumpe sa membranom, kapaciteta ispumpavanja oko 4. Katalog elektromotora „Sever“- 3 Subotica. 150 m /h. Rad pumpe sa punim kapaci- tetom na ispumpavanju muljevite jamske 5. Katalog za armaturu AGH MIN- vode. Ispumpavanje ostatka odmuljene Gadžin Han. vode obavljaće se preko postojećeg 6. Prospekti, katalozi, tehničke postrojenja sa centrifugalnim pumpama, informacije i dr. gde se utvrđuje i rezevni kapacitet. 7. Glavni projekti odvodnja-vanja jame u boru i dr.

Broj 2,2008. 56 RUDARSKI RADOVI

KOMITET ZA PODZEMNU EKSPLOATACIJU YU ISSN: 1451-0162 MINERALNIH SIROVINA UDK: 622

UDK: 622.271:622.235(045)=861

Radoje Pantović∗, Lazar Kričak∗∗

METODOLOGIJA UTVRĐIVANJA UZROKA RAZLETANJA KOMADA STENE PRI MINIRANJU NA POVRŠINSKIM KOPOVIMA

METHODOLOGY OF THE DETERMINATION CAUSES OF THE FLYROCK AT BLASTING ON OPEN PITS

Izvod Razletanje komada kamena najčešći je uzrok teških povreda i pogibija pri miniranju na površinskim kopovima. U ovom radu analiziran je uzorok razletanja i empirijskih postupaka za prognozu dometa letećih komada. Do razletanja dolazi usled neusklađenog odnosa između ener- gije eksploziva i geomehaničkih svojstava stenske mase i preusmeravanja energije eksploziva ka zonama sa oslabljenim otporom. Rešenja diferencijalnih jednačina kretanja komada kamena, kroz realnu sredinu – vazduh, mogu biti prikazana u obliku balističkih tablica. Polazeći od podataka datih u balističkim tabli- cama [4], korišćenjem odgovarajućeg algoritma, u programu Microsoft Excel, formirano je preko 200 trajektorija komada stene, za različite kombinacije početnih brzina, uglova izbacivanja i veličina letećih komada stene. Na osnovu analize dobijenih trajektorija utvrđeno je nekoliko značajnih zakonitosti razletanja, koje su prikazane na slikama 4, 5 i 6. Empirijske zavisnosti između parametara miniranja i početne brzine izbacivanja komada kamena i utvrđene trajektorije komada, iskorišćene su za analizu uzroka razletanja komada pri masovnom miniranju na površinskom kopu andezita „“. Ključne reči: površinski kopovi, miniranje, razletanje komada, trajektorije, linija najmanjeg otpora Abstract

During blasting on open pits, flyrock is the common cause of accidents resulting in hard inju- ries or even death. This paper analyses the causes of flyrock and empirical formulae for flyrock distance prognosis. Flyrock caused is often by disproportion between explosive energy and geo- mechanical properties of the surrounding rock mass and pre-distribution of explosive energy to undisturbed zone with decreased burden. The solution of these differential equations should present in the form of ballistics tables. On basic this tables [4], using appropriate algorithm, in Microsoft Excel software, formed is over 200 trajectories for different combinations of the flying particle, impact velocity, impact angle. Based on analysis of this trajectory, determined are some significant conclusions, which are showing on figures 4, 5 and 6.

∗ Dr Radoje Pantović, dipl.inž.rud., Tehnički fakultet Bor ∗∗ Dr Lazar Kričak, dipl.inž.rud., Rudarsko-geolški fakultet, Beograd

Broj 2,2008. 57 RUDARSKI RADOVI

Empirical equations between blasting parameters and initial flyrock velocity, and define trajec- tories, are exploited especially to analysis of flyrock causes in case of blasting on „Kamenica“ quarry. Key words: open pits, blasting, flyrock, trajectories, burden

UVOD Kada dođe do velike lokalne koncentracije pritiska gasovitih produkata Miniranje je operacija koju prate detonacije, razletanje komada stene je najveće opasnosti pri površinskoj eksploa- neizbežno. taciji mineralnih sirovina. Pri detonaciji Usled incidenata pri izvođenju mini- eksplozivnih punjenja za vrlo kratko ranja na površinskim kopovima u SAD, u vreme oslobađa se velika količina energije, periodu 1978÷2001. a godina, 45 osoba je što dovodi do vrlo velikog pritiska na poginulo, a 367 je povređeno [1]. Osnovni zidove bušotina, ekspanzije bušotine i uzroci tih incidenata vezani su za: prodiranja gasovitih produkata detonacije obezbeđenje zabrane pristupa u opasnu u pukotine miniranog stenskog masiva. zonu minskog polja, razletanje komada Stenska masa se drobi i odbacuje sa etaže. stene, prevremeno iniciranje i otkazivanje Uslovno se mogu izdvojiti dva tipa iniciranja eksplozivnih punjenja. Na slici 1 pokretanja stenske mase. Prvo je odbaci- prikazano je učešće pojedinih uzroka vanje celokupne minirane stenske mase, nesrećnih slučajeva pri izvođenju uglavnom napred horizontalno, a drugo je miniranja. Učešće prva dva uzroka u razletanje pojedinačnih komada stene. ukupnom broju incidenata koji su vezani za razletanje komada stene je dominantno (73,33 %).

4,10% 5,64%

Obezbeđenje minskog polja 16,92% Razletanje komada stene 45,64% Prevremeno iniciranje Otkazi iniciranja Ostalo

27,69%

Sl. 1. Uzroci incidenata pri miniranju na površinskim kopovima u periodu 1978–2001 godine [1]

odnosa između energije eksplozivnog UZROCI RAZLETANJA KOMADA STENE PRI MINIRANJU punjenja i otpora okružujuće stenske mase, odnosno kada postoji višak energije Razletanje komada minirane stenske eksploziva za određenu liniju najmanjeg mase nastaje kada nema usklađenog otpora, kada je čep neadekvatan ili kada se

Broj 2,2008. 58 RUDARSKI RADOVI gasoviti produkti detonacije vrlo brzo - zanemarivanje uputstava i pravila preusmere i probiju kroz geološki sigurnosti, oslabljene zone. Do razletanja komada - loša procena opasnosti pre miniranja, dolazi usled pogrešnog rasuđivanja pri - nekorektan pregled položaja i projektovanju, nepovoljnih fizičko-meha- punjenja bušotina i strukture stenskog ničkih i strukturnih karakteristika stena i masiva, grešaka pri izvođenju miniranja. - nedovoljan broj radnika pri izvođenju Razletanje komada može se javiti sa miniranja, etažne kosine i sa gornje etažne ravni, - olako i brzo donošenje odluka, odnosno iz zone čepa. prekomerno samopouzdanje, Faktori koji mogu dovesti do rizikovanje i rutinski rad, nemar, povećanog razletanja pojedinačnih koma- nepažnja, žurba, zamor, stres. da stene mogu da se svrstaju u tri grupe: personalni, operativni i faktori stenske Nedovoljna linija najmanjeg otpora je sredine [2]. jedan od osnovnih uzroka razletanja. Sa Personalni faktori. Mineri su direktno smanjenjem odnosa linije najmanjeg odgovorni za posledice miniranja, zbog otpora prema prečniku bušotine ispod 20, toga moraju biti obučeni prema naglo se povećava opasnost od razletanja komada stene. Stvarna (efektivna) linija odgovarajućim standardima. Analize najmanjeg otpora menja se po visini etaže nesreća nastalih usled razletanja komada i može biti i manja i veća od projektovane, ukazuju da je u 80÷90 % slučajeva uzrok što zavisi od odnosa realnih profila etažnih bio ljudski faktor. U personalne faktore kosina i položaja minskih bušotina (Sl. 2). koji utiču na smanjenje sigurnosti U zoni smanjene linije najmanjeg otpora miniranja spadaju: olakšan je proboj gasovitih produkata - neadekvatni projekti i uputstva za detonacije, čime se stvaraju preduslovi za izvođenje miniranja, pojačano razletanje. Nepotovareni deo - nepravilno obučen i uvežban personal stenske mase, u donjem delu etaže, može koji izvodi miniranje, uticati na povećanje otpora pri podu, što primorava gasove da se probijaju ka - nejasne granice odgovornosti i slobodnoj površini u višim delovima nadzora nad procesom miniranja, etažne kosine.

Projektovana linija najmanjeg otpora

Stvarna linija najmanjeg otpora

ALTERISANA (OSLABLJENA) ZONA

Sl. 2. Ilustracija odnosa projektovanih (isprekidane linije) i stvarnih (pune linije) položaja bušotina i etažne kosine

Broj 2,2008. 59 RUDARSKI RADOVI

Prekomerno punjenje bušotina PROGNOZA DOMETA LETEĆIH eksplozivom predstavlja čest uzrok KOMADA STENE razletanja. Postojanje kaverni i šupljina može dovesti do povećanja lokalne Domet letećih komada stene pri koncentracije energije usled nagomilanja miniranju zavisi od njihove početne brzine eksploziva u njima. i ugla izbacivanja, inercionih (veličine i Nekvalitetan i nedovoljan čep može gustine) i aerodinamičkih karakteristika dovesti do preranog probijanja gasova iz (oblika i hrapavosti), topografije terena, bušotine i razbacivanja komada stene kroz vetra i drugih okolnosti koje mogu imati usta bušotine. Posebnu opasnost čisto slučajni karakter. Zbog toga je predstavljaju razlabavljeni komadi u razloga, znatan rizik da prognozirani zidovima bušotine ili slobodni komadi domet letećih komada pri svakom stene u čepu. miniranju bude premašen. Kada je vreme usporenja pravilno Empirijski postupci prognoze dometa izabrano pokrenuta stenska masa pre- thodnog reda služi kao zaštita od razletanja Na bazi terenskih istraživanja i komada iz narednog reda bušotina. eksperimenata koja je izvršilo SveDeFo Ukoliko je to vreme preveliko ovaj zaštitni (Swedish Detonic Research Foundation) efekat se gubi. utvrđen je izraz za prognozu najvećeg Usled devijacije bušotina dolazi do dometa komada i optimalne veličine smanjenja ili uvećanja linije najmanjeg letećeg komada, pri izbacivanju komada iz otpora (Sl. 2). Smanjenje linije najmanjeg etažne kosine. Pri ostalim jednakim otpora i zbližavanje podnih delova uslovima najveći domet dostiže komad susednih eksplozivnih punjenja dovodi do optimalne veličine. Za specifičnu visoke lokalne koncentracije eksploziva, potrošnju veću od 0,2 kg/m3, domet čime se uvećava opasnost od pojave letećih komada stene (L) iznosi [3]: razletanja komada. = ⋅ ⋅( − 2,0qd143L ) m) ...... (1) Faktori stenske sredine. Otpornost stenskog masiva prema miniranju u istoj a optimalni srednji prečnik letećih komada minskoj seriji varira od bušotine do (φ), pri kome se postiže najveći domet, bušotine. Nažalost, ovome se često ne može se odrediti po izrazu: poklanja potrebna pažnja. Strukturne anomalije u miniranom stenskom masivu φ ⋅= d1,0 3/2 (m)...... (2) (kaverne, pukotine, rasedi, slabi proslojci, mulj i mek materijal u osnovnoj steni, gde je: oštećenja i klizne površine, prevesci) q – specifična potrošnja eksploziva 3 dovode do neusklađenog odnosa između (kg/m ), količine energije eksploziva i otpornosti d – prečnik bušotine (inča). stene prema miniranju i predstavljaju vrlo U slučaju miniranja sa smanjenom važan uzrok razletanja komada stena pri linijom najmanjeg otpora ili čepom miniranju. Kroz oslabljene delove bušotine, komad optimalne veličine može miniranog masiva gasovi se znatno lakše biti odbačen na maksimalno rastojanje probijaju nego kroz ostali deo stenske (Lmax ) od: mase. Kaverne su posebno opasne kada se koriste rasuti eksplozivi i kada se nađu u ⋅= d260L 3/2 (m)...... (3) zoni prvog reda. max

Broj 2,2008. 60 RUDARSKI RADOVI

Maksimalni domet komada postiže se - Teško je tačno određivanje početne kada je odnos linije najmanjeg otpora i brzine i ugla izbacivanja komada. prečnika bušotine u opsegu 9 ÷13. Iza Ako je početna brzina poznata sa ovog rastojanja verovatnoća pogibije je tačnošću ± 10 %, rasturanje prora- manja od verovatnoće pogibije od udara čunske vrednosti dometa komada groma u toku od 10 godina. Dakle, iza je iznosi ± 20 %. „sigurna“ zona. - Brzine i pravci kretanja komada Prema rezultatima istraživanja, koja je menjaju se pri njihovom sudaranju u obavio Lundborg, pri rastojanjima preko letu. Velike poremećaje unose 200 ÷ 300 m, oblik i veličina komada gasoviti proizvodi eksplozije koji se imaju poseban značaj za maksimalni kreću kroz odminiranu masu, ali sa brzinama koje značajno prevazilaze domet, dok inercija komada i otpor brzine kretanja komada. vazduha imaju značaj na čitavoj putanji - Pri kretanju komada stene na malim letećeg komada. Normalni opseg brzina međusobnim rastojanjima vazduh komada odminirane stenske mase je 10 ÷ između njih takođe se uvlači u 30 m/s, pri čemu ne dolazi do pojave kretanje, što značajno menja uslove letećih komada. Kod većine incidenata sa međudejstva letećih komada sa razletanjem komada početna brzina je sredinom i sa drugim komadima. iznosila 100 m/s i više. Početna brzina Međutim, kretanje letećih komada komada stene (vo) iz stenskog masiva u stene, kroz vazduh, može se opisati najvećoj meri zavisi od mase eksplozivnog sistemom diferencijalnih jednačina, uz punjenja i linije najmanjeg otpora [3] : sledeće pretpostavke: 3,1 - smer vektora sile otpora vazduha ⎛ p ⎞ cv ⋅= ⎜ ⎟ (m/s) ...... ( 4) suprotan je smeru vektora brzine 0 ⎜ ⎟ ⎝ W ⎠ komada; gde je : - od trenutka izletanja iz kupole razaranja odminirane stenske mase W – linija najmanjeg otpora (m), do pada na teren, komadi stene koji p – masa eksploziva po metru dužnom se kreću kroz vazduh nemaju bušotine (kg/m), međusobni uticaj; c – konstanta. - poprečna sila, koja deluje na komad Pored navedenog empirijskog stene koji rotira pri kretanju kroz postupka, za prognozu dometa letećih vazduh, može se zanemariti pošto komada pri miniranju, koristi se znatan uticaj ima samo na krupne metodologija Workmana, Terrock model komade pri malim brzinama kretanja [3], itd. i - vazduh je nepokretan, pa je uticaj Kinematska analiza razletanja vetra na domet komada isključen. Matematičko opisivanje kretanja Jednačina kretanja letećih komada letećih komada stene pri miniranju, stene u vektorskom obliku je primenom diferencijalnih jednačina, vdr predstavlja složen zadatak, iz sledećih +⋅⋅−= gvvk rr ...... (5) razloga: dt o0 - Stenska masa se drobi na komade gde je: različitih dimenzija i oblika, od kojih vr - jedinični vektor brzine, zavisi otpor kretanju komada kroz r vazduh. g - vektor ubrzanja zemljine teže,

Broj 2,2008. 61 RUDARSKI RADOVI

t – vreme. 2 yd ⋅−= vkg 2 ...... (7b) 2 y0 ko - koeficijent otpora vazduha. dt Viskozitet vazduha dovodi do otpora Za početne uslove integracije: t = 0, trenja, a pritisak vazduha, na koji nailazi z = 0, y = 0, vz = vo i vz = 0, rešenje leteći komad, dovodi do otpora pritiska. jednačina (7a i 7b) je: Oba otpora čine otpor kretanju komada 1 kroz vazduh, koji zavisi od odnosa između z [+⋅= 00 tvk1ln ]...... (8a) dimenzija komada, njegove gustine i k0 brzine kretanja. Koeficijent otpora vazduha približno 1 0 gkt2 + 1e y = ln ...... (8b) može da se odredi prema izrazu: gkt k0 e2 0 3,1 (m-1) ...... ( 6) ko = , xk ⋅ ρ Rešenja diferencijalnih jednačina (8a i 8b) mogu biti data u obliku balističkih gde su: tablica. Za proizvoljne vrednosti vremena t x - veličina komada stene (m), k mogu se sračunati koordinate z i y. Ulazne ρ - gustina (kg/m3). parametre u balističkim tablicama [4] Projektujući vektore ubrzanja iz predstavljaju: početna brzina komada jednačine (5) i vektore brzine na dve (vo = (14÷248) m/s), ugao izbacivanja međusobno upravne ose dobija se sistem komada prema horizontali θ=(15÷85)˚ i od četiri međusobno zavisne diferencijalne koeficijent otpora vazduha (ko = (10-4 ÷ jednačine. Njihovo rešavanje može se 10-2 ) m-1). izvršiti samo numeričkim metodama. Spajanjem dobijenih tačaka, čije su Međutim, za proračune koji obezbeđuju koordinate date u balističkim tablicama, zadovoljavajuću tačnost, može se sastaviti može se dobiti trajektorija kretanja jednostavniji sistem diferencijalnih jedna- komada stene kroz vazduh. Tačka preseka čina koji se mogu intergaliti u konačnom trajektorije sa profilnom linijom terena obliku. Kretanje komada kamena kroz predstavlja mesto pada letećeg komada, vazduh može se nezavisno posmatrati u odnosno njegov domet. kosougaonom koordinatnom sistemu yOz i Na osnovu podataka datih u balističkim to u pravcu vektora početne brzine (osa z) tablicama, korišćenjem odgovarajućeg i u pravcu sile zemljine teže (osa y). U oba algoritma, u programu Microsoft Excel, pravca na komad kamena deluje sila formirano je 211 trajektorija komada stene otpora vazduha čija veličina odgovara različite veličine, izbačenih pod različitim komponentama brzine u tim pravcima (vz i uglovima sa različitim početnim brzinama. vy ). Kretanje komada u tom slučaju može Zbog ograničenog prostora, na slici 3, se opisati sledećim sistemom prikazano je samo 12 trajektorija za diferencijalnih jednačina: različite kombinacije početnih brzina,

2 uglova izbacivanja i krupnoće letećih zd 2 ...... (7a) ⋅−= vk z0 komada stene. dt 2

Broj 2,2008. 62 RUDARSKI RADOVI

0 0 0 Trajektorije komada pri xk = 6 cm i uglovima izbacivanja: 45 , 30 i 15 , za početne brzine

vo = 177 m/s (pune) i vo = 248 m/s (isprekidane linije) 580

560

540

520

500

480

460

440

420

400

380

360

340

320 -40 0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400

0 0 0 Trajektorije komada pri vo = 76 m/s i uglovima izbacivanja komada: 45 , 30 i 15 , za

komade krupnoće xk = 17 cm (pune) i xk = 33 cm (isprekidane linije) 580

560

540

520

500

480

460

440

420

400

380

360

340

320 -40 0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400

Sl. 3. Trajektorije komada stene za: istu krupnoću komada (6 cm) i različite početne brzine i uglove izbacivanja (a) i iste početne brzine komada (76 m/s) i različitu krupnoću i uglove izbacivanja (b)

Na osnovu analize svih trajektorija i uglovima izbacivanja, prikazane su na utvrđeno je nekoliko interesantnih slici 4. na osnovu čije analize se može zakonitosti razletanja komada stena zaključiti sledeće: izbačenih silom eksplozije pri miniranju na površinskim kopovima, koje su - pri izbacivanju komada pod istim prikazane na slikama 4, 5 i 6. Na uglom i sa istom početnom brzinom, njegov domet povećava se sa navedenim slikama date su zavisnosti dometa letećih komada od početne brzine, povećanjem njegove veličine prema ugla izbacivanja i veličina komada. približno logaritamskoj zavisnosti; Promenom jednog od ova tri parametra, - uvećanje dometa komada, sa pove- pri konstantnim vrednostima druga dva, ćanjem njegove veličine, izraženije je dobijene su parcijalne zavisnosti dometa kod sitnijih nego kod krupnijih letećih komada za svaki parametar komada i posebno. - promene u dometu komada sa prome- Zavisnosti dometa komada od njegove nom ugla izbacivanja izraženije su veličine, pri različitim početnim brzinama kod krupnijih komada.

Broj 2,2008. 63 RUDARSKI RADOVI

Početna brzina vo = 150 m/s Ugao izbacivanja θ = 30 0 1500 2500 )

) 2000 m

1000 m v = 76 m/s θ = 15 1500 v = 107 m/s θ = 30 1000 v = 150 m/s 500 θ = 45 v = 210 m/s Domet ( komada

Domet komada ( komada Domet 500

0 0 0 20 40 60 80 100 120 140 0 20406080100120140 Veličina komada (cm ) Veličina komada (cm )

Sl. 4. Domet komada u zavisnosti od veličine komada pri: različitim uglovima izbacivanja i istoj početnoj brzini od 150 m/s (a) i različitoj početnoj brzini izbacivanja i istom uglu izbacivanja od 30˚ (b)

Zavisnosti dometa komada od njegove prema približno linearnoj zavisnosti i početne brzine, pri različitim veličinama i - uvećanje dometa komada usled uglovima njihovog izbacivanja, prikazane su na slici 5. Na osnovu analize može se porasta njihove početne brzine zaključiti sledeće: izraženo je kod krupnih komada, dok - domet letećih komada uvećava se sa je kod sitnijih zanemarljivo. uvećanjem početne brzine komada

0 Veličina komada: xk = 33 cm Ugao izbacivanja θ = 45

1200 2500 ) ) 2000 m 900 m Xk = 4,3 cm Xk = 8,5 cm θ = 15 1500 Xk = 16,6 cm 600 θ = 30 Xk = 32,6 cm 1000 θ = 45 Xk = 63,9 cm 300 Xk = 125,3 cm

Domet komada ( komada Domet ( komada Domet 500

0 0 60 90 120 150 180 210 240 60 90 120 150 180 210 240 Početna brzina (m/s) Početna brzina (m/s)

Sl. 5. Domet u zavisnosti od početne brzine komada pri: istom prečniku komada od 33 cm za različite uglove izbacivanja (a) irazličitim veličinama komada za ugao izbacivanja od 45˚

Zavisnosti dometa komada od ugla čemu se maksimalni domet kod izbacivanja, pri različitim veličinama i krupnih komada postiže pod početnim brzinama njihovog izbaci- većim, a kod sitnijih komada pod vanja, prikazane su na slici 6. Na manjim uglovima izbacivanja i osnovu analize date slike može se - uticaj ugla izbacivanja komada na zaključiti sledeće: njihov domet izraženiji je kod - maksimalni domet komada postiže krupnijih komada i velikih se njihovim izbacivanjem pod početnih brzina. uglovima u rasponu (30 ÷ 45)0, pri

Broj 2,2008. 64 RUDARSKI RADOVI

Početna brzina: vo = 107 m/s Veličina komada: xk = 33 cm

1000 1000 ) ) m m 750 Xk = 4,3 cm 750 Xk = 8,5 cm v = 76 m/s Xk = 16,6 cm v = 107 m/s 500 500 Xk = 32,6 cm v = 150 m/s Xk = 63,9 cm v = 210 m/s 250 Xk = 125,3 cm 250 Domet komada( Domet komada ( Domet komada

0 0 0 153045607590 0 153045607590

Ugao izbacivanja (0 ) Ugao izbacivanja (0 )

Sl. 6. Domet komada u zavisnosti od ugla izbacivanja pri: različitim veličinama komada i istoj početnoj brzini od 107 m/s (a) i različitim početnim brzinama izbacivanja i istoj veličini komada od 33 cm (b)

Za miniranje su korišćeni ANALIZA RAZLETANJA patronirani emulzioni eksplozivi KOMADA KAMENA NA Emulgit 82GP 60/2000 (542 kg) i Emex PRIMERU PK „KAMENICA“ AN 65/2500 (3925 kg). Maksimalna Na površinskom kopu andezita količina eksploziva po intervalu „Kamenica“ kod Kraljeva, 05. maja usporenja, odnosno po minskoj 2007. godine, obavljeno je masovno bušotini, iznosila je 63,5 kg. Za miniranje, pri kome je došlo do većeg iniciranje su upotrebljeni neelektrični obima razletanja komada minirane detonatori tipa Rudnel 17/500. Dužina stene, koje se, na sreću, završilo samo čepa iznosila je minimalno 2,6 m. materijalnom štetom na nekoliko Pri obilasku terena na 15 lokacija objekata. pronađeni su komadi andezita različitih Miniranje je izvedeno na tri etaže, dimenzija od (5 ÷ 80) cm, oblika i pri čemu je minsko polje činilo pet stepena alterisanosti. Na slici 7 prika- minskih sekcija (Sl. 7), sa ukupno 121 zane su lokacije oštećenih objekata na bušotinom prečnika 89 mm. Dubina desnoj strani puta Kraljevo-Goč i bušotina je varirala od 3 m do 15,5 m, a njihova rastojanja od minskog polja, a mase eksplozivnih punjenja od 2 kg do na slici 8 strelicama su označeni 63,5 kg eksploziva. Minske bušotine su pogođeni objekti, posmatrano sa po- bile raspoređene po pravougaonoj vršinskog kopa. Snimci karakterističnih mreži (2,8 x 3,0) m, sa nagibom od oštećenja usled razletanja komada 70 °. andezita prikazani su na slici 9.

Broj 2,2008. 65 RUDARSKI RADOVI

A

6

R = 310 m 5

4

3

1 0 2 40 R = 320 m

I II III V IV A’

Sl. 7. Topografska situacija sa položajem minskih sekcija (I – V), putanjom obilaska terena (isprekidana linija) i nekoliko objekata (lokacija) pogođenih komadima stene: 1 – strugara, 2, 4 i 5 – kuće, 3 – šljivik, 6 – kafana

Sl. 8. Strelicama su označeni objekti pogođeni komadima andezita

Sl. 9. Oštećenja usled razletanja komada kamena

Odminirana stenska masa ostala je ranja nije omogućili da se oslobođena vrlo krupna, dok je razletanje bilo energija eksploziva bolje iskoristi za veliko. Primenjena tehnologija mini- koristan rad drobljenja stenske mase.

Broj 2,2008. 66 RUDARSKI RADOVI

Smanjeno iskorišćenje energije za položaja proboja crepa na krovu i drobljenje stene dovelo je do povećanja tavanske ploče, jednim istim komadom utroška energije na nekorisne i opasne kamena, na kući (4) i oblika kratera u oblike rada, kao što je razbacivanje livadi ispod šljivika (3) (Sl. 7 i 9), može komada kamena. se proceniti da je ugao, pod kojim su Veličina konkretne minske serije ne komadi kamena padali po terenu, bio može se smatrati uzročnikom razletanja oko 60° prema horizontali. Ovaj ugao i komada. Međutim, tako velika minska utvrđeni oblici trajektorija ukazuju da serija zahtevala je dosta vremena za se radi o razletanju komada iz etažne pripremu miniranja i analizu etažnih kosine, a ne iz zone čepa. profila, strukturne građe miniranog Korišćenjem izraza (1, 2 i 3), za masiva, geometrijskih položaja uslove izvedenog miniranja (prečnik bušotina, konstrukcije eksplozivnih bušotina 89 mm i specifična potrošnja punjenja, šeme rušenja. eksploziva oko 0,5 kg/m3), određeni su: Imajući u vidu da se u andezitu nisu - maksimalna domet komada stene mogle pojaviti kaverne ili veće šupljine za regularne uslove miniranja: i da je eksploziv bio patroniran, L = 150 m, povećana koncentracija eksploziva u - optimalna srednji prečnik komada: bušotini, kao eventualni uzrok φ = 0,23 m, razletanja komada, isključena je iz - maksimalna domet komada za razmatranja. Vremena usporenja, kao ni nepovoljne uslove miniranja: redna veza u mreži sistema iniciranja, L = 600 m. kojom je obezbeđeno dijagonalno max rušenje, takođe, nisu mogli biti Pri obilasku terena utvrđen je domet uzročnik razletanja komada. komada andezita preko 300 m, što Ugrožavanju objekata letećim prevazilazi vrednost dobijenu prema komadima pogodovali su nepovoljna izrazu (1). Ovo ukazuje da je odnos orijentacija čela etaža prema ugroženim stvarne (efektivne) linije najmanjeg objektima (Sl. 7 i 8), kao i nagib otpora i prečnika bušotina, u pojedinim minskih bušotina od 70 °. delovima minske serije, bio nepovoljan. Analizirajući uticaj ugla izbacivanja Polazeći od izraza (4) može se komada, prema slici 3, može se odrediti efektivna linija najmanjeg zaključiti da komadi izbačeni pod otpora, prema sledećem izrazu: uglom od 30° imaju veći domet od 1 ⎛ c ⎞ 3,1 komada izbačenih pod uglom od 45°. ⎟ ( m/s )...... (9) W = ⎜ ⎟ ⋅ p Interesantno je zapaziti da komad ⎝ v0 ⎠ prečnika 6 cm ima najveći domet pri Za koncentraciju eksploziva, koja je uglu izbacivanja od 15°. Ovakav uticaj iznosila p = 4,2 kg/m’ bušotine, i ugla izbacivanja na domet komada srednju vrednost konstante c = 27 (za posledica je otpora vazduha i andezit), sledi: topografske situacije (visinska razlika − 77,0 između minskog polja i objekata ⋅≈ v26W 0 ...... (10) iznosila je oko 100 m). Ova zavisnost omogućava da se, za Simulacije prema modelu koji je konkretni slučaj, na osnovu početne razvio St George [5], ukazuju da brzine komada (Vo) odredi komadi izbačeni iz etažne kosine imaju odgovarajuća vrednost efektivne linije znatno veći domet, od komada najmanjeg otpora (W). izbačenih iz zone čepa i da, pre svega, Radi utvrđivanja početne brzine oni ugrožavaju okolinu. Na osnovu komada, analizaran je veći broj

Broj 2,2008. 67 RUDARSKI RADOVI prethodno utvrđenih trajektorija Imajući u vidu da je objekat br. 6, a komada izbačenih iz etažne kosine u koji je od minske serije bio udaljen oko minskoj sekciji II, od kojih je na slici 3 310 m, pogođen komadom kamena prikazano 12 trajektorija. Trajektorije prečnika oko 0,4 m, na slici 10 su urađene za profil terena A-A’, koji utvrđena je minimalna početna brzina prolazi kroz minsko polje i objekat br. 6 izbacivanja od 60 m/s, koju je taj prema slici 7. komad morao imati.

200

180

160 m/s

140

120

100

80

60 etna brzina komada,etna brzina

č 40 Po 20

0 0 1020304050607080 Prečnik komada, cm

Sl. 10. Odnos prečnika i početne brzine komada, pri kome se obezbeđuje domet do oštećenog objekta br. 6

Korišćenjem izraza (10) za rnosti stenske mase prema miniranju. prethodno utvrđenu početnu brzinu Osim preko geometrijske vrednosti komada, utvrđeno je da je vrednost efektivne linije najmanjeg otpora, efektivne linije najmanjeg otpora otpornost stenskog masiva prema iznosila samo W = 1,1 m, umesto 2,8 miniranju zavisi i od njegovih m, kako je predviđeno projektom. mehaničkih i strukturnih karakteristika Odnos efektivne linije najmanjeg koje se menjaju po visini etaže otpora i prečnika minskih bušotina, u (alterisana zona na slici 2). Na taj tom slučaju, iznosio je samo: W / d = način, heterogena građa miniranog 1,1 / 0,89 ≈ 12,5. Ovako mala vrednost andezitskog masiva dodatno je efektivne linije najmanjeg otpora pogodovala razletanju komada. vezana je za delove minske sekcije II u prvom redu bušotina. To predstavlja ZAKLJUČAK osnovni uzrok razletanja komada Do pojačanog razletanja komada kamena, pri izvedenom miniranju na stene pri miniranju na površinskim površinskom kopu „Kamenica“. kopovima može doći usled neusklađe- Otpor stenske mase ne zavisi samo nih odnosa između količine energije od rastojanja bušotine od slobodne eksploziva, parametara miniranja i geo- površine, već i od promenljive otpo- mehaničkih karakteristika minirane ste-

Broj 2,2008. 68 RUDARSKI RADOVI nske mase. Faktori razletanja mogu da izraženo je kod krupnih komada, se svrstaju u tri grupe: personalni, ope- dok je kod sitnijih zanemarljivo, rativni i faktori stenske sredine. Inte- - maksimalni domet komada postiže nzitet razletanja komada u najvećoj me- se pri njihovom izbacivanju pod ri zavisi od: početne brzine i početnog uglovima u rasponu (30 ÷ 45) 0, ugla izbacivanja i inercionih i aerodi- pri čemu se maksimalni domet namičkih karakteristike komada, topo- kod krupnih komada postiže pod grafije terena, vetra i drugih faktora. većim, a kod sitnijih komada pod Domet letećih komada može da se manjim uglovima izbacivanja. prognozira prema odgovarajućim empirijskim izrazima ili modelima. Postupak utvrđivanja uzroka Približna rešenja sistema diferencijalnih razletanja prikazan je na primeru jednačina kretanja komada stene kroz razletanja do kog je došlo pri maso- vazduh data su u balističkim tablicama vnom miniranju izvedenom 05. 05. 2007. godine, na površinskom kopu [4]. Visok je rizik da prognozirani andezita „Kamenica“, kod Kraljeva. Za domet pri svakom miniranju bude utvrđivanje uzroka razletanja komada premašen. iskorišćena je empirijska zavisnost (4) Radi analize uticaja pojedinih između koncentracije eksplozivnog faktora razletanja, na osnovu podataka punjenja i linije najmanjeg otpora, sa datih u balističkim tablicama, jedne, i početne brzine komada stene, korišćenjem odgovarajućeg algoritma, sa druge strane. u programu Microsoft Excel, formirano Na osnovu analize karakterističnih je 211 trajektorija komada stene pojava u minskom polju, dometa i različite veličine, izbačenih pod krupnoće komada andezita, uglova pod različitim uglovima, sa različitim kojim su komadi padali na teren, i početnim brzinama. Zbog ograničenog velikog broja trajektorija, utvrđeno je prostora, u radu je prikazano samo 12 da su komadi doleteli sa etažne kosine, trajektorija. a ne iz zone čepa. Na osnovu analize svih trajektorija Za poznato rastojanje jednog utvrđene je nekoliko značajnih objekta od minske serije i poznatu kinematskih zakonitosti razletanja veličinu komada kamena, utvrđena je komada stena, i to: minimalna početna brzina izbacivanja - domet komada izbačenih pod od 60 m/s, koju je taj komad morao istim uglom i sa istom početnom imati. Korišćenjem izraza (10), za datu brzinom uvećava se sa uvećanjem početnu brzinu komada, utvrđena je njihove veličine, prema približno vrednost efektivne linije najmanjeg logaritamskoj zavisnosti; otpora, od samo W = 1,1 m, umesto - uvećanje dometa komada, sa projektovane vrednosti od 2,8 m. U povećanjem njihove veličine, konkretnom slučaju to predstavlja izraženije je kod sitnijih nego kod osnovni uzrok razletanja komada krupnijih komada, kamena. Opasnost od razletanja komada - domet komada uvećava se sa stena ne zavisi samo od stvarnih uvećanjem početne brzine komada rastojanja eksplozivnih punjenja od prema približno linearnoj slobodne površine, već i od promenljive zavisnosti, otpornosti stenske mase prema - uvećanje dometa komada usled miniranju, koja se menja duž etažne porasta njihove početne brzine kosine. Heterogena građa miniranog

Broj 2,2008. 69 RUDARSKI RADOVI andezitskog masiva dodatno je 3. A. B. Richards, A. J. Moore, pogodovala razletanju komada. Flyrock Control – By Chance or Prikazana metodologija utvrđivanja Design. ISEE Conference, New uzroka razletanja komada kamena, Orleans, 2002. može dati pozitivan doprinos za 4. A. A. Čeringovskij, Primenenie sprečavanje nesrećnih slučajeva i napravljenogo vzryva v gornom obezbeđenja sigurnijeg miniranja na dele i stroiteljstve, Nedra, Moskva, površinskim kopovima. 1976. LITERATURA 5. J. D. St George, M. F. L. Gibson, Estimation of Flyrock Travel 1. V. Kecojevic, M. Radomsky, Distance: A Probabilistic Approach, Flyrock phenomena and area Explo 2001, Hunter Valley, New security in blasting-related South Wales, Australia, 2001. accidents, Safety Science 43 (2005) 6. T. S. Bajpayee, T. R. Rehak, G. L. 739–750. Mowrey, D. K. Ingram, Blasting 2. R. Pantović, M. Zikić, S. injuries in surface mining with Stojadinović, Studija o uzrocima emphasis on flyrock and blast area razletanja kamenih komada pri security, Journal of Safety Research miniranju na P. K. „Kamenica“, 35 (2004) 47– 57. Tehnički fakultet, Bor, 2007.

Broj 2,2008. 70 RUDARSKI RADOVI

KOMITET ZA PODZEMNU EKSPLOATACIJU YU ISSN: 1451-0162 MINERALNIH SIROVINA UDK: 622

UDK: 622.24.05(045)=861

Radoje Pantović, Živorad Milićević*

PROGNOZA BRZINE BUŠENJA DUBOKIH BUŠOTINA HIDRAULIČKIM BUŠAĆIM ČEKIĆIMA

PROGNOSIS OF LONG HOLE PENETRATION RATE USING THE HYDRAULIC ROCK DRILLS

Izvod U ovom radu, na osnovu teorijskih i eksperimentalnih terenskih istraživanja i laboratorijskih ispitivanja, dobijeni su matematički izrazi za prognozu brzine bušenja dubokih minskih bušotina. Radi sagledavanja uticaja dužina bušotina i karakteristika stena na brzinu bušenja, na ot- kopima rudnih tela “Tilva roš“ i “P2A” u borskoj Jami, izvršena su hronometrijska snimanja procesa bušenja bušilicama Simba H 253 i uzeti odgovarajući uzorci rude za laboratorijska ispiti- vanja indeksa bušivosti rude na Tehničkom fakultetu u Boru. Utvrđene zavisnosti brzine bušenja od dužine bušotina i bušivosti stena i analiza uticaja preč- nika bušotina, snage bušaćih čekića i ostalih faktora na brzinu bušenja, bili su podloga za defini- sanje matematičkih izraza za prognoziranje početne i srednje mehaničke brzine bušenja dubokih bušotina, pri primeni bušilica sa hidrauličkim bušaćim čekićima. Faktori koji figurišu u tim iz- razima su: indeks bušivosti stena, perkusiona snaga bušaćih čekića, prečnik i dužina bušotina. Ključne reči: hidraulični bušaći čekići, duboke minske bušotine, indeks bušivosti, brzina bušenja Abstract Based on the theoretical and experimental investigations and laboratory tests, in this article, given are mathematical formulae for prognosis of the percussive longhole drilling penetration rate. Because of determination of the depth of drilling and rock properties influence on the penetra- tion rate, at working level, the ore body ″Tilva Roš“″ and “″P2A”″, in Bor′’s mine, chronometer records of drilling process, with Simba H253 drills, are done. From location, where are recording done, the ore samples are taken. Special laboratory devices at Technical faculty in Bor treat these samples. Formulae for determine mechanical muzzle and middle penetration longhole drilling rates, with hydraulic rock drills is determined on basis of above field records, laboratory research of ore drillability and science date analysis from hole diameter, percussive power of drills and other factors influence. In these formulae main factors is drilling rate index, percussive drills power, length and diameter holes. Key words: hydraulic rock drills, long blast hole, rock drillability, penetration rate

* Dr Radoje Pantović, dipl.inž.rud., Tehnički fakultet Bor Dr Živorad Milićević, dipl.inž.rud., Tehnički fakultet Bor

Broj 2,2008. 71 RUDARSKI RADOVI

UVOD Pu - angažovana udarna snaga bušaćeg Uvođenjem bušilica sa hidrauličnim čekića, bušaćim čekićima u podzemne rudnike, d - prečnik bušotine, 1976. godine, učinjen je jedan od f - koeficijent čvrstoće stene po najznačajnijih koraka u razvoju Protođakonovu, tehnologije bušenja. Nove mogućnosti k - koeficijent, bušenja minskih bušotina, u pogledu v povećanja prečnika i dužina minskih n - eksponent uticaja prečnika bušotina, porasta produktivnosti i bušotine, koji iznosi n =1,5 – 2 i smanjenja troškova bušenja, pogodovale r - eksponent, koji ukazuje na uticaj su razvoju novih produktivnijih metoda čvrstoće stena ( r =1 – 1,25). podzemnog otkopavanja, pri čemu je do Perkusiona snaga bušaćeg čekića, posebnog izražaja došao prelazak sa prečnik bušotina i otpornost stene prema podetažnog na etažno obaranje rude. bušenju, osnovni su faktori za koje se Bušilice sa hidrauličnim bušaćim vezuje brzina bušenja. Ostali faktori su u čekićima superiornije su u odnosu na manjoj meri uticajni. Postoje izrazi u bušilice sa pneumatskim čekićima u kojima umesto koeficijenta f, figurišu pogledu: brzina i kapaciteta bušenja, druge karakteristike otpora prema bušenju mogućnosti bušenja bušotina većih kao što su: specifična energija drobljenja, prečnika i dužina, pouzdanosti, energetske specifična energija bušenja, tvrdoća i efikasnosti, troškova bušenja, dinamički otpor stene prema gnječenju [2]. ergonomskih uslova rada. Primenom navedenih postupaka i Brzina perkusivnog bušenja, kao izraza za prognozu brzine bušenja osnovni pokazatelj tehničkih mogućnosti hidrauličkim bušaćim čekićima, dobijaju bušilica, zavisi od više faktora koji se se nerealne vrednosti. Pored toga, ti mogu svrstati u tehničke, tehnološke i postupci su vezani su kratke minske prirodne. Parametri režima bušenja i bušotine i zanemaruju značaj dubine karakteristike bušaćeg pribora čine minskih bušotina. Imajući to u vidu, u tehničke faktore. Tehnološke faktore ovom radu prikazana su teorijska, terenska predstavljaju geometrijski parametri i laboratorijska istraživanja, na osnovu bušenja, a prirodni faktor je stena sa kojih je dobijen matematički izraz za svojim, za bušenje značajnim, prognozu brzine bušenja dubokih minskih karakteristikama. U literaturi se mogu naći bušotina bušilicama sa hidrauličkim postupci i empirijski izrazi za prognozu bušaćim čekićima. brzine perkusivnog bušenja, koji se uglavnom odnose na pneumatske bušaće UTICAJ PARAMETARA REŽIMA čekiće. U opštem slučaju mehanička BUŠENJA brzina bušenja izražava se kao funkcija Režim udarnog bušenja određuju: faktora brzine bušenja u sledećem obliku energija i učestalost udara, broj obrtaja i [1]: obrtni moment, sila potiska i protok vode P ili vazduha za ispiranje bušotina. kv ⋅≈ u Efikasnost, odnosno brzina bušenja, zavisi v rn ...... (1) ⋅ fd od veličina i usaglašenosti navedenih parametara. gde su: Izlazna perkusiona snaga bušaćeg v - brzina bušenja, čekića predstavlja proizvod energije i

Broj 2,2008. 72 RUDARSKI RADOVI učestalosti udara. Sa porastom energije Dva bušaća čekića sa istim udara povećava se dubina prodiranja perkusionim snagama ali sa različitim bradavica kruna u stenu na čelu bušotine, brojem udaraca postizaće različite brzine što je ilustrovano slikom 1. Pri lakim bušenja u istim uslovima. Bušaći čekić sa udarima gotovo da ne dolazi do drobljenja nižom energijom udara, ali sa većom stene (sektor I). Povećanjem energije učestalošću udara, ostvariće veću brzinu udara dolazi do srazmernog povećanja bušenja. Međutim, isti bušaći čekić znatno razaranja stene (sektor II). Posle izvesnog je osetljiviji na povećanje prečnika i povećanja efekta udara, utiskivanje sečiva dužina bušotina i otpornosti stena prema u stenu, sa porastom energije udara, bušenju, tako da se radna tačka M (slika 1) neznatno se povećava (sektor III). U ovom brže pomera ulevo u sektor II ili naniže slučaju smrvljena stena ima ulogu prema krivoj “b”. Kod savremenih “jastuka”, štiteći stenu od udara. Ovde se hidrauličnih čekića, kroz promenu dužine postiže gotovo maksimalna brzina bušenja hoda klipa i pritiska ulja u udarnom bez prekomernog utroška energije, pa je mehanizmu, postoji mogućnost promene efekat udara najveći. Dalje povećanje perkusione snage, što omogućava da se pri energije udara uzaludan je pokušaj da se promeni ostalih faktora, radna tačka zadrži poveća brzina bušenja (sektor IV). Mekše u sektoru III, odnosno da se buši u stene se razaraju lakše, pa je utiskivanje optimalnom režimu. sečiva veće (kriva „a“), dok je kod čvršćih stena, pri istoj energiji udara, utiskivanje sečiva manje (kriva „b“).

a IV

III b

č iva M

II Utiskivanje se Utiskivanje

I

Energija udara

Sl. 1. Odnos energije udara i dubine utiskivanja sečiva [3]

Odnosi između perkusionih snaga tri potvrđuje prethodno navedenu propo- karakteristična tipa hidrauličkih bušaćih rcionalnost između snage bušaćeg čekića i čekića i odgovarajućih prosečnih relativnih brzine bušenja (izraz 1). Na osnovu toga brzina bušenja, koji su utvrđeni na osnovu važi sledeća parcijalna zavisnost: analize podataka firme Atlas Copco [4] = ( ) = ⋅ PkPfv ...... (2) prikazani su u tabeli 1. Odstupanja između u1u navedenih odnosa su vrlo mala, što gde je: k1 - konstanta.

Broj 2,2008. 73 RUDARSKI RADOVI

Tabela 1. Odnosi perkusionih snaga i brzina bušenja [1] Tip hidrauličkog bušaćeg čekića COP 1238 : COP 1838 : COP 4050 Odnos perkusionih snaga čekića, kW 12 : 20 : 34 Relativan odnos perkusionih snaga 0,60 : 1 : 1,70 Prosečan relativan odnos brzina bušenja 0,59 : 1 : 1,68

Za postizanje maksimalno moguće uzeti uzorci rude za laboratorijska brzine bušenja treba izabrati odgovarajuću ispitivanja njene bušivosti. silu potiska [5] i obrtni moment i Za otkopavanje navedenih rudnih tela obezbediti efikasno čišćenje bušotina od primenjuje se švedska varijanta metode bušaće sitneži. Poseban značaj ima podetažnog zarušavanja. Buši se pravilan izbor krune. Veličinu, oblik, broj i bušilicama tipa SIMBA H 253 sa raspored sečiva ili umetaka od tvrde legure hidrauličkim bušaćim čekićima COP treba izabrati prema karakteristikama stene 1238. Za bušenje se koristi bušaći pribor T i parametrima režima bušenja. 45, sa MF-šipkama dužine 1,5 m i bradavičastim krunama, različitih dizajana UTICAJ GEOMETRIJSKIH i proizvođača. Bušotine prečnika 76 mm i PARAMETARA BUŠENJA dužina do 25,5 m raspoređene su u lepezama (najčešće 6 bušotina) i usmerene Dužina, prečnik i nagib bušotina, kao naviše. osnovni geometrijski parametri bušenja, u Na osnovu hronometrijskih snimanja, velikoj meri utiču na brzinu bušenja. za sve bušotine u svih 16 lepeza, utvrđene Dužina bušotina. Usled porasta mase su vrednosti mehaničkih brzina bušenja za bušaće kolone i broja spojeva u njoj, sa svaku bušaću šipku po redosledu porastom dužine bušotina, dolazi do nastavljanja u bušaćoj kolni. Na slici 2 pogoršanja uslova prenosa udarne prikazane su vrednosti relativnih brzina energije. Ovo dovodi do odgovarajućih bušenja za odgovarajuće dubine i energetskih gubitaka i smanjenja brzine regresionom analizom utvrđena bušenja. S obzirom na to da na svakom korelativna zavisnost. Najviše vrednosti nastavku bušaćeg pribora dolazi do koeficijenata korelacije (R2 = 0,7697) određenih energetskih gubitaka, udarna dobijene su za eksponencijalnu korelativnu snaga, koju kruna preda steni za određeno zavisnost. Analiza terenskih snimanja vreme, zavisi od broja šipki u koloni. procesa bušenja omogućila je da se uticaj Primena dužih bušaćih šipki obezbeđuje dubine bušenja na brzinu bušenja efikasniji prenos udarne energije. kvantitativno izrazi preko parcijalne Analiza hronometrijskih snimanja zavisnosti oblika: procesa bušenja u borskoj Jami δ ⋅− l ⋅− l02,0 ( ) 0 0 ⋅=⋅== evevlfv ...... (3) U cilju sagledavanja uticaja dužine bušotina i karakteristika stena na gde je: mehaničku brzinu bušenja, pri primeni v0 (m/min) - početna brzina bušenja, bušilica sa hidrauličkim bušaćim čekićima, l (m) - dubina bušenja koja se povećava na otkopima rudnih tela “Tilva Roš“ i od usta bušotine do njene “P A” u borskoj „Jami“, izvršena su 2 konačne dubine i hronometrijska snimanja ciklusa bušenja i

Broj 2,2008. 74 RUDARSKI RADOVI

δ - pokazatelj pada brzine bušenja.

1,2

o 1

0,8

0,6 -0.0204.l v / v0 = e R2 = 0.7697 0,4

0,2 Relativna brzina bušenja - v/v - bušenja brzina Relativna

0 0 1,53 4,56 7,59 10,51213,51516,51819,52122,52425,527 Dubina bušenja - l (m)

Sl. 2. Zbirni prikaz utvrđenih relativnih brzina bušenja za odgovarajuće dubine bušenja i eksponencijalne korelativne zavisnosti

Prečnik bušotina. Povećanjem između prečnika bušotina i brzine bušenja. prečnika bušotina udarna energija raspo- Regresiona analiza ukazuje da se te deljuje se na veću površinu, čime se zavisnosti najbolje mogu izraziti: smanjuje energija po jedinici površine, a - eksponencijalnom time i brzina bušenja. Smanjenje prečnika = ′( ) ⋅= ecdfv β ⋅− d za istu udarnu energiju izaziva suprotan ...... (4) efekat. Zbog izraženijeg efekta stešnje- - hiperboličnom korelativnom nosti, specifična energija razaranja pri zavisnošću bušenju veća je kod bušotina manjeg n prečnika. = ′′( ) = d/bdfv ...... (5) Na osnovu podataka koje je Atlas gde su: Copco dao za svoja tri hidraulična bušaća b, c - empirijski koeficijenti i čekića [4], na slici 3 prikazane su tačke β, n - eksponenti. koje odgovaraju uslovima za stene prosečne čvrstoće. Potom je tragano za najpogodnijim korelativnim zavisnostima,

Broj 2,2008. 75 RUDARSKI RADOVI

140 y = 18182x-1,2364 R2 = 0,9868 y = 43862x-1,3182 120 R2 = 0,9998 y = 321,66e-0,0169x R2 = 0,9993 y = 350,63e-0,0123x 100 R2 = 0,9972

80

y = 13185x-1,2819 2 COP 4050 60 R = 0,9956 COP 1838 Brzina bušenja(cm/min) y = 218,54e-0,0188x 40 R2 = 0,9997 COP 1238 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 Prečnik bušotina (mm)

Sl. 3. Prosečne brzine bušenja za različite prečnike bušotina

Vrednosti eksponenta β na slici 3 gde je: ukazuju da on zavisi od tipa bušaćeg k2 - konstanta. čekića. Pad brzine bušenja pri povećanju Nagib bušotina. Osnovni faktori koji prečnika, kod snažnijih bušaćih čekića, utiču na promenu brzine bušenja pri manje je izražen, pa su i vrednosti promeni nagiba bušotina su sila potiska i navedenog eksponenta manje. Međutim, efikasnost čišćenja bušaće sitneži. Kod na osnovu analize efikasnosti bušenja za bušotina usmerenih naviše, u cilju tri bušaća čekića ne mogu se dobiti održavanja stalne sile potiska krune na pouzdani zaključci o zavisnosti eksponenta stenu, neophodno je obezbediti od snage bušaćeg čekića. β odgovarajuće povećanje sile potiska. Vrednosti eksponenata n ukazuju da je, Situacija je obrnuta kod bušotina vrednostima n >1,5, koje se najčešće usmerenih nadole, pri čemu je kod dubljih navode u literaturi [1], kada je u pitanju bušotina nekada neophodno, umesto bušenje dubokih bušotina hidrauličkim potiska, obezbediti da se bušaći pribor čekićima, uticaj prečnika bušotina na vuče. brzinu bušenja prenaglašen. Pri usvojenoj prosečnoj vrednosti eksponenta n =1,28, UTICAJ KARAKTERISTIKA STENA zavisnost brzine bušenja od prečnika bušotina, može da se izrazi parcijalnom Između pokazatelja fizičko-mehaničkih funkcijom oblika: i strukturnih karakteristika stena, sa jedne strane, i brzine bušenja, sa druge u k 2 ...... (6) literaturi se mogu naći brojne empirijski ()dfv == 28,1 d utvrđene zavisnosti. Međutim, korelativna

Broj 2,2008. 76 RUDARSKI RADOVI veza kod tih zavisnosti uglavnom nije su uzorci rude bakra u cilju utvrđivanja zadovoljavajuća. Mehanizam razaranja pokazatelja bušivosti. stena pri bušenju znatno se razlikuje od U Laboratoriji za tehnologiju bušenja i mehanizma razaranja stena pri ispitivanju miniranja, na Tehničkom fakultetu u Boru, „standardnih“ karakteristika. Zbog ovoga uzorci su na odgovarajućim uređajima [1] su definisani testovi za utvrđivanje podvrgavani testovima za utvrđivanje otpornosti stena prema bušenju, koji indeksa bušivosti. podražavaju mehanizam udara krune u Utvrđene vrednosti indeksa bušivosti stenu i na taj način realnije iskazuju (Ib) i odgovarajuće početne brzine bušenja otpornost stena prema razaranju bušenjem. (v0), grafički su prikazane na slici 4. U laboratorijskim uslovima mogu se Regresionom analizom utvrđena je izvesti testovi za utvrđivanje indeksa linearna korelativna zavisnost u obliku: bušivosti (I ), koji predstavlja relativnu b = ⋅ + 093,0I0238,0v ...... (7) meru otpora pojedinih tipova stena prema o b bušenju. Indeks bušivosti određuje se koja je na slici 4 prikazana pravom pomoću odgovarajućeg dijagrama, na linijom. S obzirom na visok koeficijent osnovu dve prethodno utvrđene veličine i korelacije (R2 = 0,9614) između ovih to: Sievers-ove vrednosti (SJ) i pokazatelja veličina postoji visoka korelativnost. drobivosti (S20) [3]. Testovima minija- Zavisnost brzine bušenja od indeksa turnog rotacionog bušenja uzoraka stene bušivosti može da se, bez značajnijeg određuje se vrednost SJ, a takozvanim gubitka preciznosti, umesto izrazom (7), švedskim testom drobivosti pokazatelj jednostavnije iskaže sledećom linearnom drobivosti S20 . proporcionalnošću: Visoka korelativnost indeksa bušivosti i brzine bušenja na terenu objašnjava se = ( ) = ⋅ b3b0 = ⋅ I026,0IkIfv b ...... (8) sličnošću između mehanizma razaranja kod testova za utvrđivanje indeksa gde je: k3 - konstanta. bušivosti i mehanizma razaranja stene pri Ova zavisnost je prikazana ispreki- bušenju. Preko indeksa bušivosti danom pravom, na slici 4. Lako se može „iskazuju“ se osobine od posebnog značaja uočiti da se najveća odstupanja u za proces razaranja pri bušenju, kao što su: vrednostima brzina bušenja, sračunata krupnoća zrna, struktura, vezivnost, prema izrazu (8) u odnosu na vrednosti postojanje mikropukotina, lomljivost sračunate prema izrazu (7), mogu javiti minerala. kod stena sa najmanjim i najvećim REZULTATI LABORATORIJSKIH otporom prema bušenju. S obzirom na to ISPITIVANJA INDEKSA BUŠIVOSTI da te razlike u najnepovoljnijem slučaju ne prelaze 3%, aproksimacija data izrazom Na lokacijama na kojima su napred (8) je prihvatljiva. navedena hronometrijska snimanja, uzeti

Broj 2,2008. 77 RUDARSKI RADOVI

COP 1238

1.8

1.6

m 1.4

1.2 v0 = 0.0238 Ib + 0.093 1 R2 = 0.9614 0.8

0.6

Po~etna brzina bu{enja, m/ bu{enja, brzina Po~etna 0.4

etna brzina bušenja, m/min m/min bušenja, brzina etna v =0.026 I č 0 b 0.2 Po 0 0 10203040506070 IndeksIndeks bušivosti bu{ivosti

Sl. 4. Zavisnost početne brzine bušenja od indeksa bušivosti

Početna brzina bušenja može da se DEFINISANJE MATEMATIČKOG izrazi kao proizvod parcijalnih funkcija IZRAZA ZA PROGNOZU BRZINE (2), (6) i (8): BUŠENJA = ( u0 )⋅ ( )⋅ (IfdfPfv b ) ...... (10) Utvrđene zavisnosti brzine bušenja od dužine bušotina i bušivosti stena i analiza odnosno: podataka o uticaju prečnika bušotina, ⋅⋅⋅⋅⋅= dIPkkkv − 28,1 ...... (11) snage bušaćih čekića i ostalih faktora na bu3210 brzinu perkusivnog bušenja, predstavljaju Zamenjujući proizvod konstanti podlogu za definisanje matematičkog jednom konstantom (k1·k2·k3 = k), dobija izraza za prognoziranje brzine bušenja se izraz: dugačkih minskih bušotina, pri primeni ⋅⋅⋅= dIPkv − 28,1 ...... (12) bušilica sa hidrauličkim bušaćim čekićima. bu0 Prethodna razmatranja ukazuju da Iz ovog izraza može se izraziti brzina bušenja, u najvećoj meri, zavisi od: konstanta k: dužine bušotina, parametara bušivosti v stena, prečnika bušotina i udarne snage k = 0 − 28,1 ...... (13) bušaćeg čekića. Prema tome, opšti oblik ub ⋅⋅ dPI zavisnosti brzine bušenja od osnovnih faktora brzine bušenja je: Bušenje minskih bušotina prečnika d = 76 mm, u rudnim telima “Tilva roš“ i = bu )I,d,l,P(fv ...... (9) “P2A”, vršeno je bušilicama SIMBA H 253

Broj 2,2008. 78 RUDARSKI RADOVI

sa hidrauličnim bušaćim čekićem COP Srednja mehanička brzina bušenja (vsr), 1238, pri čemu je pritisak ulja u od usta bušotine do njene konačne dubine mehanizmu perkusije iznosio 16 MPa, a (L), jeste: dužina hoda klipa odgovarala je stepenu II. L 1 Angažovana udarna snaga čekića, pri v ⋅− l02,0 ⋅⋅⋅= dlev , ...... (16) sr L ∫ 0 ovakvom režimu bušenja, iznosila je 0 Pu =10,5 kW. Pri tome, početna brzina odakle, nakon integracije, sledi: bušenja u rudi sa indeksom bušivosti ⋅− L02,0 Ib = 40, prema grafiku na slici 4, iznosi ( −⋅ e1v ) v = 0 ,...... (17) v0 =1,04 m/min. Za navedene uslove, sr ⋅ L02,0 prema izrazu (13), dobija se vrednost konstante k = 0,633. S obzirom na izraz (14), konačno se dobija Konstanta k zavisi od režima bušenja, matematički izraz za prognozu srednje tipa i zatupljenosti krune ali se, za mehaničke brzine bušenja dubokih optimalan odnos parametara režima minskih bušotina primenom bušilica sa bušenja i pravilno izabranu i oštru bušaću hidrauličkim bušaćim čekićima: krunu, može prihvatiti navedena vrednost. Sa pogoršanjem režima bušenja i − ( −⋅⋅⋅⋅ e1dPI32 ⋅− L02.028,1 ) v = ub (m/min) tupljenjem krune konstanta k se smanjuje. sr L Zamenjujući vrednost konstante k u izraz ...... (18) (12) dobija se izraz za određivanje početne brzine bušenja hidrauličnim bušaćim Izraz (18) grafički je ilustrovan zavisnostima brzine bušenja od: čekićima u obliku: - prečnika bušotina, u stenama različite

− 28,1 bušivosti, pri dubini bušotina L = 30 0 ub ⋅⋅⋅= dPI633,0v (m/min) (14) m, (slika 5) i - dubine bušotina, pri različitim Polazeći od izraza (3) i (14), dobija se prečnicima bušotina, u steni sa izraz na osnovu koga se može prognozirati Ib = 40 (slika 6). brzina bušenja na proizvoljnoj dubini U oba slučaja računato je sa 80 % bušotine (l), u obliku: angažovanja udarne snage bušaćeg čekića COP 1838 ME. ⋅−− l02,028,1 ub ⋅⋅⋅⋅= edPI633,0v . (15)

Broj 2,2008. 79 RUDARSKI RADOVI

3,5

3 Ib = 60

2,5 Ib = 50

2 Ib = 40

1,5 Ib = 30

1 Ib = 20 Brzina bušenja (m/min) 0,5

0 40 50 60 70 80 90 100 110 Prečnik bušotina (mm)

Sl. 5. Uticaj prečnika bušotina na brzinu bušenja pri različitoj bušivosti stena

2

1,8 d=64 mm

1,6

1,4

1,2 d=89 mm

1 d=102 mm Brzina bušenja(m/min) 0,8

0,6 0 102030405060 Dubina bušotina (m)

Sl. 6. Uticaj dubine bušotina na brzinu bušenja pri različitim prečnicima bušotina

Broj 2,2008. 80 RUDARSKI RADOVI

najvećoj meri, zavisi od: dužine i prečnika bušotina, bušivosti stene i udarne snage bušaćeg čekića.

Na osnovu hronometrijskih snimanja

procesa bušenja na otkopima rudnih tela “Tilva roš“ i “P2A” u borskoj Jami,

U odnosu na izraze tipa (1) izrazi (14) i (18) razlikuju se u sledećem: - umesto drugih karakteristika stene, kao pouzdani pokazatelj otpornosti prema bušenju, uveden je indeks

bušivosti Ib; - uticaj prečnika bušotina izražen je hiperboličkom zavisnošću preko pokazatelja čija je vrednost od n =1,28 niža od onih koje se obično navode u literaturi i - uticaj dubine bušotina na brzinu bušenja hidrauličnim bušaćim čeki- ćima izražen je preko eksperime- ntalno utvrđene vrednosti pokaza- telja pada brzine bušenja δ = 0,02.

ZAKLJUČAK

Postojeći empirijski izrazi i postupci za prognozu brzine perkusivnog bušenja, uglavnom se odnose na pneumatske bušaće čekiće i ne omogućavaju pouzdanu prognozu brzine bušenja dubokih minskih bušotina hidrauličkim bušaćim čekićima. Pored toga, ti postupci su vezani za kratke bušotine i zanemaruju značaj dubine bušotina. Imajući to u vidu, na osnovu teorijskih, terenskih i laboratorijskih istraživanja, u ovom radu utvrđeni su empirijski izrazi za prognozu brzine bušenja dubokih bušotina bušilicama sa hidrauličkim čekićima. Brzina bušenja, u

Broj 2,2008. 81 RUDARSKI RADOVI utvrđene su relativne brzine bušenja za odgovarajuće dubine bušenja i parcijalna LITERATURA korelativna zavisnost brzine bušenja i 1. R. Pantović, Određivanje optimalnih dubine bušotina. Sa lokacija, na kojima su parametara bušenja dubokih minskih obavljena hronometrijska snimanja uzeti bušotina kod visokoproizvodnih meto- su odgovarajući uzorci rude, koji su da podzemnog otkopavanja, Doktorska podvrgavani ispitivanju indeksa bušivosti. disertacija, Tehnički fakultet, Bor, Utvrđena je visoka korelativnost indeksa 1999. bušivosti i brzine bušenja. Polazeći od parcijalnih zavisnosti (2), 2. K. I. Ivanov, A. M. Cipkis, Burenije (6) i (8) utvrđen je matematički izraz (14) špurov i skvažin samohodnimi šaht- nimi ustanovkami, Nedra, Moskva, za prognozu početne brzina bušenja (vo). Za prognozu srednje mehaničke brzine 1983. bušenja (vsr) dubokih bušotina, od usta do 3. Drilling and blasting in underground konačne dubine bušotine, utvrđen je mines, Tamrock, Helsinki, Finland, matematički izraz (18). Izraz je grafički 1986. ilustrovan zavisnostima brzine bušenja od: 4. Prospekti Atlas Copco. bušivosti stena, prečnika i dubine bušotina 5. R. Beccu, Basic mechanics of topha- (slike 5 i 6). mmer drilling – the importance of god Matematički izraz za prognozu srednje contact at the bit-rock interface, WME, mehaničke brzine bušenja hidrauličnim 1992/2, p. 16-17. bušaćim čekićima, u odnosu na postojeće izraze, koji se mogu naći u literaturi, odlikuje se drugačijim vrednovanjem uticaja otpornosti stena prema bušenju, prečnika i dubine bušotina. Na osnovu analize snimanja procesa bušenja u borskoj Jami utvrđeno je da brzina bušenja opada sa dubinom po eksponencijalnoj zavisnosti (izraz (3)) prema pokazatelju pada brzine bušenja δ = 0,02. Prema parcijalnoj hiperboličnoj zavisnosti (izraz (6)), uticaj prečnika bušotina na brzinu bušenja iskazan je preko pokazatelja n =1,28. S obzirom na utvrđenu visoku korelativnost između brzine bušenja i indeksa bušivosti (izraz (8)) u izrazu za prognozu brzine bušenja, umesto koeficijenta f, figuriše indeks bušivosti Ib.

Broj 2,2008. 82 RUDARSKI RADOVI

KOMITET ZA PODZEMNU EKSPLOATACIJU YU ISSN: 1451-0162 MINERALNIH SIROVINA UDK: 622

UDK: 621.967.2:622.33(045)=861

Ljiljana Janošević, Miroslav Ignjatović, Oliver Dimitrijević*

IZBOR NAČINA PREMOŠĆAVANJA DOLINE REKE RADUŠE U PODRUČJU LEŽIŠTA KAMENOG UGLJA „“ – BALJEVAC ZA PROLAZAK TRAKASTOG TRANSPORTERA

THE SELECTION OF SPANING METHOD THE RIVER RADUŠA VALLEY IN THE AREA OF STONE COAL DEPOSIT „PROGORELICA“ – BALJEVAC FOR CONVEYOR BELT PASSING THROUGH

Izvod Važan deo projektovanja eksploatacije kamenog uglja u ležištu „Progorelica“ – Baljevac je rešenje načina transporta uglja trakastim transporterom od površinskog otkopa do utovarne stanice teretne vazdušne žičare u Tadenju. Dužina trakastog transportera od platoa bunkera do dodavača u Tadenju je 515 m. Na osnovu profila terena, urađen je profil trase za trakasti transporter u čijem je središnjem delu dolina kojom protiče reka Raduša. Ona je u letnjem periodu širine ne veće od 3 m, a može i da presuši, ali u kišnom periodu, kada se slije sva voda sa okolnih padina, može da dođe do plavljenja cele doline u širini i do 100 m,odnosno do max. dubine od 4 m a brzina vode u slučaju bujice dostiže 10 m/s. Postoji više načina rešavanja ovog problema. U ovom radu će biti predstavljena dva moguća rešenja, koja su obrađena prema želji investitora, sa ciljem da se ukaže na prednosti svake pojedinačne varijante i ključnog elementa na osnovu kojeg je izabran način premošćavanja doline u ovom konkretnom primeru. Ključne reči: trakasti transporter, profil trase, plavljenje doline, premošćavanje. Abstract The important part in designingf the exploitation of stone coal deposit „Progorelica“ – Baljevac is a solution of transport method for coal by conveyor belt from the open pit to the loading station of freight cable-railway in Tadenje. Conveyor belt is 515m long from steel bin plate to feeder in Tadenje. Based on configuration in this region in middle of which is the river Radusa,trace profile has been made for conveyor belt.The river Raduša is about 3m wide in summer period and it could even dry, buth in the rainy periods when the water from surraunded hills confluence , it could flood all the valley in widenes of 100m , 4m deep with max. Speed 10 m/s in case of rapid flood. There are few methodes of solution of this problem. This work will present two possible solutions ,that were analised, in order to respectthe wish of Investor, withthe aim to show the advantage of each one, and the key element that was the base in deciding process for valley spaning in this particular case. Key words: conveyor belt, ,trace profile, flood the vally,spaning.

* Institut za rudarstvo i metalurgiju Bor

Broj 2,2008. 83 RUDARSKI RADOVI

UVOD eventualne horizontalne sile. Prema rastojanju od terena do glavnog nosača Prema postojećoj konfiguraciji terena menja se i visina stubova. Stubovi su zato urađen je profil trase za trakasti podeljeni u 4 tipa, tako da je kod svih transporter. Poštovane su norme i stubova istog tipa visina i oblik čeličnog standardi za trakaste transportere, te je dela stuba ista, dok se visina betonskog maksimalni nagib terena na silaznom delu trake 150, a maksimalni nagib na usponu dela menja zavisno od konfiguracije 180. Radijus konkavne krivine je R=17 m, terena. a konveksne R=128 m. Središnjim delom Glavni nosači mosta su dva paralelna doline protiče rečica Raduša. Na osnovu nosača grednog sistema raspona 18 x 6 m, vizuelnih zapažanja investitora i na 220 cm sistema proste grede. Na topografije terena kota vode neće preći njih se upravno oslanjaju glavni i kotu +440,00 m odnosno max. dubina sekundarni poprečni nosači na svakih 150 neće preći 4 m, a brzina vode u slučaju cm dužine i, ujedno, obezbeđuju pritisnutu bujice 10 m/s. nožicu glavnog nosača od bočnog Da bi se na tom delu izbeglo plavljenje izvijanja. Glavni poprečni nosači primaju trakastog transportera, projektovan je uticaje od sekcija koje nose transportnu čelični transportni most grednog sistema, traku i pešačke staze, a sekundarni samo sa glavnim grednim nosačem na koti +440.6 m (kota gornje ivice nosača), pri od pešačke staze, i prenose ih na glavni čemu je traka na koti +441,6 m. Na taj nosač. Za prijem horizontalnih sila vetra način su sekcije koje nose traku zaštićene izrađen je sistem od ukrštenih dijagonala od vode i pri max. nivou, a voda koje zajedno sa glavnim i poprečnim nesmetano protiče između čeličnih stubova nosačima, čine rešetkasti spreg u horizo- (u varijanti I), odnosno između obalnih ntalnoj ravni. potpornih zidova – oslonaca mosta ( u Oblik betonskih stubova i temelja varijanti II), čime se ne remeti prirodan ravanskih stubova je takođe ravanski, a tok, ne povećava prirodan nivo i brzina sam betonski stub je polukružno urađen vode. kako bi se smanjio koeficijent pritiska na Varijanta I isti od vode. Temelj prostornog stuba je kontra ploča. Ispod temelja treba uraditi Po ovoj varijanti je cela dolina, u sloj od mršavog betona d=5 cm i sloj dužini od 111 m, premošćena čeličnim šljunka d=15 cm zbijenosti MS=30.000 stubovima na rastojanju od 3 m+18x6 m. kN/m2. Svi temelji stubova su na dubini Svi stubovi su urađeni kao ravanski Dγ= 80 cm kako bi se onemogućilo rešetkasti (pokretni oslonci) osim jednog smrzavanje tla na temeljnoj spojnici i koji je prostorni rešetkasti (nepokretni visine su 80 cm čime se izbegava oslonac) i od koga se levo i desno mogućnost ispiranja tla iznad temelja sa omogućava neometan rad konstrukcije. čijim se sadejstvom ušlo u proračun. Zatezna stanica je smeštena u polju do prostornog stuba i na njega prenosi

Broj 2,2008. 84 RUDARSKI RADOVI

Sl.1. Situacioni plan i profil tunela

Broj 2,2008. 85 RUDARSKI RADOVI

Sl. 2. Dispozicija mosta varijanta I

Broj 2,2008. 86 RUDARSKI RADOVI

Varijanta II U pogledu poprečnih nosača kao i sprega za vetar dispozicija samog mosta je u Po ovoj varijanti je cela dolina svemu rešena kao u varijanti I, što je, urađena u nasipu širine 300 cm (u vrhu uostalom, diktirano rastojanjem nožica nasipa) do kote +440.6 m, a samo je u sekcija od 300 cm u podužnom pravcu i središnjem delu ostavljen jedan propust 110 cm u poprečnom pravcu.. širine 12 m. Zatezna stanica je smeštena u Prilikom izrade nasipa na kosinama AB šahtu i na nju prenosi eventualne treba da se uradi potrebno je izvršiti horizontalne sile. Potporni zidovi (obalni sledeće: oporci ) su pločastog sistema od MB 20 i - skidanje sloja humusa, njihova uloga je kako da prime uticaje od - planiranje i zasecanje kosina, tj. mosta, tako i da drže zemljani nasip ispred izrada kaskada u odnosu B:H=2:1 tj. iza mosta. Na zidu se, u dva nivoa kako bi se sprečilo klizanje nasipa, izvode drenažne rupe F40 mm radi - valjanje pod tla do M =30.000 oceđivanja vode. Bočne strane nasipa s kN/m2, pored potpornog zida, u dužini od min 20 - planiranje i valjanje kosina nasutom m sa svake strane i visine 2 m, obezbediti zemljom u slojevima do 30 cm, od ispiranja slojem od mršavog betona zbijanjem do M =30.000 kN/m2, d=10 cm i drenažnim cevima sa zaštitnom s - radi zaštite od ispiranja nasip zatra- mrežom na krajevima.Temelji su na dubini vniti, a na vrhu kosine izraditi ivi- Dγ=80 cm kako bi se onemogućilo smrza- čnjak (betonski zub) h=10-15 cm, vanje tla na temeljnoj spojnici i visine su dužine 3 m, 80 cm. Ispod temelja treba uraditi sloj od - bočne strane nasipa prema prirod- „mršavog“ betona d=5 cm i sloj šljunka 2 nom tlu raditi u nagibu B:H=2:1 d=15 cm zbijenosti Ms=30.000 kN/m . - bočne strane useka raditi u nagibu Glavni nosači mosta su dva paralelna prema postojećem tlu B:H=1,5:1. nosača grednog sistema raspona 12 m na rast 220 cm sistema proste grede.

Izometrija Sl. 3. Izometrijski prikaz varijanta II

PRIKAZ REZULTATA Upoređivanjem ukupnih iznosa cene Za obe varijante je urađen predmer i radova, vidi se da je varijanta I, čiji je predračun radova za građevinski deo, čija ukupan iznos 4,736.055.00 din za je rekapitulacija data u donjoj tabeli. 170.296.00 din skuplja od varijante II čiji je ukupan iznos 4,565.759.00 din. To znači

Broj 2,2008. 87 RUDARSKI RADOVI da je varijanta I skuplja za 3,7% od predstavlja merodavan uslov za izbor varijante II, što ne čini veliku razliku, te ne rešenja

REKAPITULACIJA VARIJANTA I VARIJANTA II PRIPREMNI RADOVI 7.500.00 7.500.00 ZEMLJANI RADOVI 822.200.00 2.109.649.00 BET. I ARM. BET. RADOVI 710.300.00 1.263.850.00 ARMIRAČKI RADOVI 614.750.00 579.800.00 ČELIČNA KONSTRUKCIJA 2.581.305.00 582.800.00 RAZNI RADOVI - 22.160.00 UKUPNO 4.736.055.00 4.565.759.00

lnosti, funkcionalnosti i upotrebljivosti, pri DISKUSIJA čemu je od velikog značaja i analiza „cene Ako, međutim, pojedinačno pogledamo koštanja“ za svaku pojedinačnu varijantu. stavke predmera i predračuna, videćemo Ispravnim sagledavanjem potreba i da u prvoj varijanti dominantan iznos od mogućnosti Investitora može se izabrati 54.5 % ukupne „cene koštanja“ predstavlju najpovoljnije rešenjeza svaki konkretan troškovi za nabavku, transport i montažu slučaj ponaosob. čelične konstrukcije, dok troškovi LITERATURA zemljanih radova iznose svega 17.4%. U II varijanti dominantan iznos od 46.2% 1. Dragan Buđevac i Bratislav Stipanić: ukupne cene koštanja predstavlju troškovi “Metalni mostovi“, univerzitetski za zemljane radove, dok troškovi nabavke, udžbenik; Univerzitet u Beogradu; transporta i montaže čelične konstrukcije 1989 iznose svega 12.8 %. 2. Branko Zarić, Bratislav Stipanić i Kako investitor raspolaže sopstvenom Dragan Buđevac: “Čelične konstrukcije mehanizacijom i radnom snagom za u građevinarstvu“, univerzitetski udžbe- izvođenje zemljanih radova i kako je nik; Univerzitet u Beogradu; 1989 količina useka približno jednaka 3. Živorad Radosavljević: „Armirani količinama materijala potrebnim za Beton“ knjiga 1, univerzitetski udžbe- formiranje nasipa, investitor se odlučio za nik; Univerzitet u Beogradu; 1990 varijantu II. Na taj način će iznos od 2.109.649.00 din pokriti angažovanjem 4. Živorad Radosavljević: „Armirani sopstvene mehanizacije i radne snage, a Beton“ knjiga 2-teorija graničnih stanja, takođe će izbeći troškove vezane za univerzitetski udžbenik; Univerzitet u odvoženje zemlje iz useka na deponiju. Beogradu; 1990 5. Živorad Radosavljević: „Armirani ZAKLJUČAK Beton“ knjiga 3 - elementi armirano- Izbor optimalnog tehničkog rešenja betonskih konstrukcija, univerzitetski prilikom projektovanja građevinskih obje- udžbenik; Univerzitet u Beogradu; kata u rudarstvu obuhvata iznalaženje 1990 najcelishodnijeg rešenja po pitanju stabi-

Broj 2,2008. 88 RUDARSKI RADOVI

KOMITET ZA PODZEMNU EKSPLOATACIJU YU ISSN: 1451-0162 MINERALNIH SIROVINA UDK: 622

UDK: 622.7(045)=861

BSc Merike Gericke*, Vesna Conić.**, Mr Dragan Milanović**, Dr Vladimir Cvetkovski**

NOVI TRETMAN FLOTACIJSKIH KONCENTRATA IZ RUDNIKA BAKRA RTB-a BOR

NEW TREATMENT OF FLOTATION CONCENTRATES FROM RTB COPPER MINE

Izvod

Ogledi feri-luženja i mikrobiološkog luženja koncentrata bakra su izvedeni na laboratorijskom nivou. Ispitivana je kinetika sa efikasnošću iskorišćenja bakra ogledima feri-luženja i mikrobiološkog luženja. Dva koncentrata bakra, iz Rudarsko-topioničarskog basena Bor, (RTB Bor), Rudnika bakra Majdanpek i „Veliki Krivelj“ iz Srbije, dobijena su u Institutu za Rudarstvo i Metalurgiju, Bor, flotacijskim postupkom na MINPRO kontinualnoj laboratorijskoj flotacijskoj opremi. Zatim su urađene hemijske i mineraloške analize na tim koncentratima. Oba uzorka flotacijskih koncentrata bakra iz RTB-a Bor sadržala su oko 17 % Cu i korišćena su za naredna istraživanja. Ogledi luženja su izvedeni na oba flotacijska koncentrata koji su domleveni do finoće od 90% -10 µm. Mineraloška studija pokazuje da ovi koncentrati imaju strukturu, sa 65% halkopirita i 31-35 % pirita u kristalnoj formi. Pogodni ogledi bioluženja u reaktorima su izvedeni na 70°C. Uticaj temperature i redox-potencijala na ekstrakciju bakra, (Cu) i kinetiku procesa ustanovljen je ogledima feri-luženja. Zatim su ogledi obavljeni u kontinualnom trostepenom laboratorijskom reaktorskom sistemu na 70 °C upotrebom Mintek ekstremno termofilne kulture bakterija. Iskorišćenje bakra od 98 % i 99% je postignuto tokom ovih ogleda luženja. Ovo su veoma dobri rezultati, zbog toga, možemo sugerisati novu tehnološku šemu tretmana dva koncentrata bakra iz RTB-Bor. Ključne reči: luženje, bioluženje, extrakcija, iskorišćenje bakra.

Abstract

The Ferric leach tests and microbial leaching of a copper concentrates were carried out on a laboratory scale. The rate of Ferric leach tests and microbial leaching with efficacy of copper recovery were examined. Two Cu-concentrates, from Mining & Smelting Basin Bor (RTB Bor), copper mines Majdanpek and Veliki Krivelj from , Europe, were received from Copper Institute Bor by flotation proces in MINPRO continuous flotation laboratory equipment. Chemical and mineralogical analyses were performed on the concentrate. The both flotation copper

* Mintek, Biotehnološko Odelenje, Randburg 2125 Južna Afrika **Institut za rudarstvo i metalurgiju Bor, Srbija

Broj 2,2008. 89 RUDARSKI RADOVI concentrate sample from RTB Bor has been used in this study, containing around 17% Cu. The leaching tests have been carried out on a both flotation concentrate of ground samples 90% less than 10 µm. The mineralogical study showed that this concentrates has a structure, with 65% Chalcopyrite and 31-35% Pyrite in the crystal form. Batch bioleach amenability tests were completed at 70°C. Ferric leach tests, evaluating the effect of temperature and redox potential on Cu extraction and kinetics are in progress. Amenability test work is currently being performed in continuously operated 3-stage reactor systems at 70°C, using the Mintek extreme thermophile culture. The copper recovery of 98% and 99% were attained during the leach tests work. This are very good results, beceuse that, we can suggest a new technological flow-sheet treatment two Cu- concentrates, from RTB Bor. Key words: leaching, bioleaching, extraction, copper recovery.

UVOD Dva koncentrata bakra su dobijena u Institutu za rudarstvo i metalurgiju Bor U ovom radu je prikazano dobijanje flotacijskim postupkom. Dobijeni flotacijskih koncentrata, zatim hemijski i koncentrati korišćeni su za naredna biološki tretman tih koncentrata za hemijska i biološka ispitivanja. postizanje bolje ukupne valorizacije bakra. Hemijske i meneraloške analize su Rudnici bakra „Majdanpek“ i „Veliki obavljene na koncentratima kao i serijsko Krivelj“ su locirani blizu grada Bora u ambijentalno biološko luženje. Ispitivanje istočnoj Srbiji. Ova oblast je poznata po je rađeno na 70°C u kadama. Ogledi feri- kompleksnoj geološkoj strukturi gde su luženja su izvođeni radi ocenjivanja uti- dominantne magmatske stene u odnosu na caja temperature i redox-potencijala na sedimentne. Sulfidni minerali su depono- ekstrakciju bakra. Protočni ambijentalni vani u adezitima i njihovim ekvivalentima, testovi su bili izvedeni u kontinualnom sa sadržajem bakra u opsegu 0,3-0,6%. Na radnom trostepenom reaktorskom sistemu sl.1 možemo videti rudarsku oblast Srbije na 70°C korišćenjem Mintekove (Južna i mineralna ležišta. Afrika), extremne thermofilne culture Sveobuhvatna fizičko – hemijska ka- bakterija. rakterizacija materijala bila je prethodno Sve ovo je rađeno sa ciljem da se urađena. Zatim je su dobijeni flotacijski sadašnja niska industrijska iskorišćenja koncentrati bakra. Uzorci rude bakra iz RTB Bor, Rudnika bakra Majdanpek i bakra u flotacijskom pogonu i u pogonu “Veliki Krivelj” flotirani su pod topionice preduprede i da se pokuša optimalnim parametrima na laborato- iznalaženje različitog tehnološkog rijskom nivou. tretmana ovih ruda od postojećeg. .

Broj 2,2008. 90 RUDARSKI RADOVI

Sl. 1. Mineralna ležišta i rudarske oblasti Srbije

Broj 2,2008. 91 RUDARSKI RADOVI

PRIPREMA I KARAKTERIZACIJA kuglama, a i zatim za druga tehnološka UZORKA istraživanja. Fizičko hemijska karakte- Uzorci za ova istraživanja su uzeti iz rizacija polaznih rudnih uzoraka bila je izdrobljene rude u flotacijskom postrojenju određena uobičajenim laboratorijskim "Veliki Krivelj" ispod bunkera finalnog metodama. Te karakteristike su predsta- proizvoda drobljenja na ulazu u indu- vljene u tabeli 1. Uzorci specimena su strijski mlin. U majdanpečkoj flotaciji uzeti iz iste rude za mineralošku karakte- obavili smo sličnu aktivnost. Na sl.2 rizaciju i x-rey analize. možemo videti principijelnu šemu sa X-ray analiza je izvedena u Institutu za rudarstvo i metalurgiju Bor na mestom iznošenja uzoraka iz finalnog “Simens” aparaturi upotrebom Cu-anti- proizvoda drobljenja rude u industrijskom katode sa filtriranjem emisije Ni-filterom pogonu. Ovi uzorci su prvo usitnjeni, a (napona 40 kV i strujnim intezitetom 20 zatim homogenizirani standardnim labo- mA). Određeni kvalitativni sastav bio je ratorijskim metodom. Tada je uzorak veoma sličan za oba rudna uzorka bakra: sveden do krupnoće 100% -3,327 mm. halkopirit CuFeS2; pirit, FeS2 i minerali Posle toga je korišćen za određivanje jalovine. Bondovog indeksa u mlinu sa šipkama i

Tabela 1. Fizičko-hemijske karakteristike uzoraka rude iz rudnika bakra "Majdanpek" i "Veliki Krivelj", RTB Bor

Uzorak rude: "Veliki krivelj" "Majdanpek" Fizičke karakteristike Vrednosti i jedinice mere: Gustina i ρ = 2700,0 kg/m3; ρ = 2 475,0 kg/m3; prirodna pH vrednost pH 7,20 pH 6,75 Bondov radni index Wi (KWh/t) Wi (KWh/t) Mlin sa: šipkama / kuglama 11.13 / 13.96 11.6 / 14.2 Hemijske karakteristike Sadržaj : Sadržaj : Cu-ukup. 0.24 % 0.41 % Cu-ox 0.012% 0.014 % Cu-sulfid. 0.228 % 0.396 % S 4.7 % 3.5 %

SiO2 57.2 % 53.5 % Fe 6,2 % 4.6 %

Fe3O4 0.7 % 1.5%

Al2O3 15.6 % 13.20 % Au < 0.09 g/t < 0.12g/t Ag < 0.8 g/t < 1.0 g/t MgO 2.32 % 1.10 %

Na2O 1.68 % 1.45 %

K2O 1.97 % 1.54 % CaO 3.07 % 3.77 %

Broj 2,2008. 92 RUDARSKI RADOVI

Rovni rudni materijal Prosejavanje -20mm Primarno Drobljenje I N D U S T R I J S K I POGON I I N D U S T R J K +80mm -80+20mm

Sekundarno Tercijalno Drobljenje Drobljenje

Prosejavanje

-20mm +20mm

Uzimanje uzoraka Laboratorija

Sl. 2. Tehnološka šema uzimanja uzorka iz finalnog proizvoda drobljenja

DOBIJANJE FLOTACIJSKOG na tehnološke rezultate flotacijskog konce- KONCENTRATA trata metala (pH vrednost pulpe u osnovnom flotiranju, vreme osnovnog Niska industrijska iskorišćenja bakra u flotiranja, potrošnja reagenasa i sadržaj flotacijskom pogonu i u topionici od čvrstog u osnovnom flotiranju itd.) bio je 75-80% i 89–93% respektivno, nalažu ispitivan na laboratorijskom nivou. Na pokušaj različitog tehnološkog tretmana osnovu prethodno dobijenih laborato- ovih ruda. Za dobijanje boljeg iskorišćenja ijskih rezultata u osnovnoj flotaciji bakra, a u vezi relativno dobrog sadržaja (pomoću testova prečišćavanja osnovnog bakra u obema rudama dobijenim iz koncentrata) ustanovljeno je da su dome- Majdanpeka i Velikog Krivelja (oko 0,3% ljavanje osnovnog koncentrata i više Cu), preliminarni testovi flotacije su stepeno prečišćavanje značajno doprineli izvedeni na laboratorijskom nivou sa poboljšanju kvaliteta finalnog koncentrata. polaznim rudnim uzorcima. Istraživana je Tako je usvojeno da bi, trostepeno prvo finoća mlevenja rovnog materijala prečišćavanje, sa prethodnim domelja- koja je određena mlevenjem u labora- vanjem osnovnog koncentrata trebalo orijskom mlinu sa kuglama. Ona obezbe- obavljati kao najoptimalnije tehnološko uje neophodnu oslobođenost korisnih rešenje za oba rudna uzorka. Na sl. 3 je minerala i najbolje tehnološke rezultate, predstavljena tehnološka šema dobijanja specijalno u pogledu iskorišćenja metala u oba koncentrata bakra u MINPRO koncentratu osnovnog flotiranja. Uticaj kontinualnoj laboratorijskoj flotacijskoj drugih najvažnijih tehnoloških parametara opremi.

Broj 2,2008. 93 RUDARSKI RADOVI

Labratorijska čeljusna dro- bilica

LABORATORIJSKO P I LO T - POSTROJENJE P I LO T - POSTROJENJE LABORATORIJSKO

Prosejavanje +3,3mm -3,3mm

Dodavač

Mlin sa kuglama

Spiralni klasifikator

Osnovna Flotacija Jalovina

Domeljavanje

M I N P R O M I N I Prečišćavanje

II Prečišćavanje

III Prečišćavanje Concentrate Cu

Sl. 3. Tehnološka šema dobijaja oba koncentrata bakra u MINPRO-opremi u Institutu za rudarstvo i metalurgiju, Bor

Finalni flotacijski koncentrati su proiz- kontinualnoj laboratorijskoj opremi je vedeni na laboratorijskom nivou upotre- baziran na rezultatima laboratorijskih bom MINPRO kontinualne laboratorijske testova osnovne flotacije i prečišćavanja opreme po eksperimentalnom protokolu sa osnovnog koncentrata, kao optimalni prethodno utvrđenim parametrima koji parametri flotacijske koncentracije koris- omogućuju bolje iskorišćenje nego u nih metala. Proizvodi flotacijskog eksperi- industrijskim uslovima. Na sl.4 je predsta- menta u kontinualnom laboratorijskom vljena MINPRO kontinualna labora- flotacijskom postrojenju MINPRO (flota- torijska oprema. cijski koncentrat i jalovina), bili su Protokol dobijanja koncentrta u konti- filtrirani i sušeni posle ogleda i tada je nualnoj laboratorijskoj opremi je prikazan materijal bio poslat na fizičko-hemijsku i u tabeli 2. Protokol dobijanja koncentrta u meneralošku analizu.

Broj 2,2008. 94 RUDARSKI RADOVI

Sl 4. MINPRO kontinualna laboratorijska oprema-Institut za rudarstvo i metalurgiju Tabela 2. Protokol dobijanja koncentrata bakra Mlevenje : - Ruda(finalni produkt drobljenja)/ Voda: m =0,8 kg/h/ ν = 0,4 l - Sardžaj čvrstog S = 70 % - Vreme mlevenja: t = 5,1 min % 58 = ﻻ Sadržaj klase, -75μm - - Medija regulator: Kreč, CaO = 1 g/t Kondicioniranje: - Vreme kondicioniranja: t =5 min - Dodata voda – do sadržaja čvrstog: ν=2,5 l/h - S=27 % - Medija-regulator: Kreč, CaO=0,2 g/t - pH vrednost : pH = 10,0 - Kolektor/ Penušač : KEX=25 g/t / D-250=12 g/t Osnovna flotacija : - Sadržaj čvrstog S = 27 % - pH vrednost: pH = 10,0

- Vrema flotacije: ttotal= 20 min - Kolektor: KEX=50 g/t - Penušač: D-250 aproksimativno=1g/t - Medija-regulator: Kreč CaO = 0,1 g Domeljavanje : - Sadržaj čvrstog S = 65 % - Vrema mlevenja: t = 10 min % 95 = ﻻ sadržaj klase, -75μm - - Medija-regulator: Kreč CaO = 1,5 g Trostepeno prečišćavanje: - pH vrednost u prečišćavanju: pH = 11,8

- Vreme prečišćavanja: tPrečišćavanja = 21 min

Broj 2,2008. 95 RUDARSKI RADOVI

Rezultati flotacije pokazuju da KARAKTERIZACIJA vrednost sadržaja bakra u definitivnom KONCENTRATA flotacijskom koncentratu dobijenom iz Hemijske analize oba koncentrata su majdanpečkog uzorka iznosi 17.1% Cu sa predstavljene u tabeli 4. Na osnovu tih iskorišćenjem od 83.19 % a iz uzorka analiza zaključujemo da oba koncentrata „Veliki Krivelj“ 16.8 % Cu sa imaju veoma slične sadržaje osnovnih iskorišćenjem 82.20 %. Ovo su rezultati primarnih hemijskih komponenti, oni su slični jedan drugome. Specijalno za slični industrijskim rezultatima. Uzorci tot sadržaje Cu; Fe; S ; SiO2 itd. Samo male koncentrata Iz instituta za rudarstvo i razlike bile su u sadržaju sekundarnih metalurgiju Bor, su poslati u kompaniju elemenata: Zn; Pb; Hg; As i Mg; Al itd. Mintek, Južna Afrika, radi sprovođenja Vrednosti analiza su bile nešto veće u ogleda luženja i bioluženja. koncentratu dobijenom iz majdanpečkog uzorka. Saglasno hemijskim analizama nizak sadržaj bakra u koncentratima rezultirao je iz relativno niskog sadržaja bakra u rudama.

Tabela 4. Hemijske analize koncentrata Element „Majdanpek” (m,%) “Veliki Krivelj” (m,%) Cu 17.1 16.8 Fe 32.3 34.7 SiO2 8.15 5.66 Stot 34.6 35.9 S2- 33.4 34.9 S° <0.1 <0.1 Mg 0.45 0.22 Al 1.2 0.9 Ca 0.33 0.73 Ti 0.16 0.091 Zn 0.65 0.03 Pb 0.13 <0.01 As 0.024 0.0053 Se 0.0012 0.004 Hg (ppm) 0.6 0.2 Ag (ppm) 39 17 Ni 0.004 0.004

Relativni odnos prisutnih minerala bio sulfidnih minerala koncentrata “Veliki je određen skeniranjem elektronskim Krivelj” (~84%) neznatno je veća od mikroskopom za mineraloške analize majdanpečke(~81%), uglavnom usled (SEM)1. Odnos minerala prisutnih u oba povećanog sadržaja pirita. Halkopirit se koncentrata, izkazanih u masenim procen- pojavljuje u sličnim proporcijama u oba tima, prikazani su u tabeli 5. Komponenta uzorka (~48%), ali tragovi dodatnog Cu

Broj 2,2008. 96 RUDARSKI RADOVI nošenog sulfidima (~0.1 %), kovelin i između kovelina i halkozina zbog njihove halkozin, bili su takođe detektovani u prirode finog međusrastanja i posledično, koncentratu “Veliki Krivelj”. Registro- ove vrste su klasifikovane zajedno kao vanje SEM-om nije moglo praviti razlike “bakarni sulfidi” u tabeli 5.

Tabela 5. Mineraloški sastav uzoraka, SEM Mineral “Majdanpek” “Veliki Krivelj” Ukupno sulfida ~81 % ~84 % Halkopirit 48.7 % 48.0 % Cu-sulfidi 1 - 0.1% Pirit 31.1% 35.4 % Silikati ~17 % ~15 % Drugi minerali ~3 % ~1 %

Kako je opservirano u sekciji za optičku osnovom. Mada retko, halkopiritna zrna mikroskopiju, skoro sve sulfidne čestice u totalno uklopljena unutar silikatne osnove oba koncentrata pojavljuju se dobro bila su observirana u ovim koncentratima. otkrivene. One se najviše nalaze kao Slobodna i srasla zrna su smatrana kao slobodne čestice, kako je pokazano na potencijalno rastvorna, suprotno ukloplje- dobijenim slikama, ali takođe i kao nim zrnima koja želimo iskoristiti nakna- sraslaci silikata jalovine. Slike 5. i 6. dnim budućim mlevenjem pre izluženja. pokazuju tipičan primer otkrivenih Primer tih velikih halkopiritnih zrna (~30 halkopiritnih čestica u svakom koncen- µm), koja su potencijalno neprihvatljiva za tratu, koje ostaju srasle sa silikatnom lužnu tečnost, pokazana su na slici 7. i 8.

Sraslac Halkopirita

Feldspat

Sl. 5 Srasle halkopiritne čestice za silikatnu osnovu u majdanpečkom koncentratu

Broj 2,2008. 97 RUDARSKI RADOVI

Sraslac Halkopirita

Sraslac Halkopirita Kvarc

Sl. 6. Srasle halkopiritne čestice za silikatnu osnovu u koncentratu „Veliki Krivelj“

Kvarc

Uklopljen Halkopirit

Sl.7. Halkopirit uklopljen unutar kvarca u majdanpečkom koncentratu

Broj 2,2008. 98 RUDARSKI RADOVI

Sraslac Feldspat Halkopirita

Uklopljen Halkopirit

Sl. 8. Halkopirit uklopljen unutar feldspata u koncentratu „Veliki Krivelj“

Jedine razlike bile su u proizvodu sl. 9 i 10. Fino samleveni koncentrati su mlevenja. Laboratorijski uslovi flotacij- korišćeni kao ulazni materijal prema skog procesa u MINPRO laboratorijskoj programu rada u ogledima luženja iz dva 2 instalaciji su: "Mlevenje rovnog materijala razloga : Prvo, u mineraloškim analizama do krupnoće 60 % - 75µm" a u budućim možemo još uvek videti da ima eksperimentima do krupnoće 90 % - nekompletno oslobođenih korisnih zrna, a 10µm. Oba koncentrata su domlevena do drugo, bolje mlevenje oba koncentrata daje te veličina čestica, od d90 = 10µm. bolje rezultate luženja. Argumente za ove Raspodela veličina čestica-granulome- zaključke možemo videti u dobijenim trijski sastav dobijenog materijala i rezultatima. domlevenog koncentrata su ilustrovani na

Broj 2,2008. 99 RUDARSKI RADOVI

Sl. 9. Granulosastav Majdanpečkog koncentrata.

Sl. 10. Granulosastav koncentrata „V. Krivelj”

OGLEDI LUŽENJA dobijeni na mlivu koncentrata krupnoće Serija ogleda feri-luženja je obavljena od d90=10µm ukazuju na extrakcije, 99% na nivou redox-potencijala od 600 mV, Cu na 70°C, dok 58% i 67% Cu može biti koji obezbeđuje jednu prethodnu extrakovano na 35°C i 45°C respektivno. indikaciju maksimalne ekstrakcije Cu, (tabela 6 i slika 11). Indentični ogledi feri- koja može biti očekivana na koncentratu luženja, sa veoma sličnim rezultatima, na „Veliki Krivelj” na radnim temperaturama 600 mV, na koncentratu „Majdanpek” od 35, 45 i 70°C respektivno3. Rezultati takođe su izvedeni.

Broj 2,2008. 100 RUDARSKI RADOVI

Tabela 6. Zbirni rezultati dobijeni feri lužnim ogledima na koncentratu “Veliki Krivelj”

°C Temperatura % Cu-ekstrakcija % S2- ekstrakcija 35 58 70 45 67 76 70 99 99

Sl. 11. Rezultati ogleda feri-luženja na koncentratu “Veliki Krivelj”(600mV)

Serija ogleda bioluženja je obavljena sl. 12 (Leptospirillum ferooksidans; Sulfo- na oba koncentrata u punim pregrađenim lobus thermophiles) dobijenim iz reaktora 4;6 dvolitarskim staklenim reaktorima na za održavanje . Postavljena je početna pH 70oC. Testovi su obavljeni na 7,5% vrednost na 1,8 upotrebom sumporne koncentracije čvrstog i zapremini pulpe od kiseline. 2 l. Reaktori su bili inokulirani bakterijama,

Leptospirillum ferooksidans Sulfolobus thermophiles Sl. 12. Korišćene bakterije

Podaci ostvarenih rezultata u rezultati ekstrakcije. Podaci ekstrakcije funkciji vremena pokazani su na sl. 13- Cu (bazirani na analizi ostataka), tabela 17. U tabeli 7. na osnovu analiza 7, ukazuju da je ekstrakcija Cu i ostataka su prezentovani sumarni

Broj 2,2008. 101 RUDARSKI RADOVI sulfida >98% i može biti dobijena na Tabela 8. Ekstrakcija Cu po kaskadama oba koncentrata. Ekstrakcija, Stepen Ste- Stepen % 1 pen 2 3 Tabela 7. Ekstrakcija Cu i su lfida Veliki Krivelj 88 95 96 Majdanpek 83 90 94 Element/U zorak, Majdanpe Veliki % k Krivelj Cu 98.6 99.1 S2- 99 99 Fe 51.5 65.9

Sl. 13. Izmereni pH-nivo (Veliki Krivelj)

Sl. 14. Izmereni pH-nivo (Majdanpek)

Broj 2,2008. 102 RUDARSKI RADOVI

Sl. 15. Izmereni nivo redoks-potencijala

Sl. 16. Izmerena koncentracija rastvorenog Cu i Fe (Veliki-Krivelj)

Sl. 17. Izmerena koncentracija rastvorenog Cu i Fe (Majdanpek)

Broj 2,2008. 103 RUDARSKI RADOVI

Iskustvo sugeriše da u višestepenom testovi na borskim koncentratima daju reaktorskom sistemu5 prihvatljivo visoka dobre rezultate koji sada mogu biti ekstrakcija Cu može biti postignuta u liniji izvedeni u Mintekovom pilot-postrojenju za demonstraciju hemijskih feri-testova i sa usvoje-nim radnim parametrima: serije bioloških eksperimenata. • Termofilne bakterije, 70°C Ogledi strujanjem kroz kaskade su obavljeni u kontinualnom trostepenom • 3-stepeni kontinualni radni sistem reaktorskom sistemu na 70°C, upotrebom • 6-dana vreme procesa Mintekove ekstremno termofilne kulture bakterija. Rezultati dobijeni na • 10% ulazna koncentracija čvrstog mlivu krupnoće d =10µm naznačuju 90 • Veličina čestica: Koncentrata ekstrakciju od 96% Cu za “V. Krivelj”, d90= 10μm. 94% za “Majdanpek”, tabela 6. Kaskadni

Sl. 18. Pilot-postrojenje za kontinualne oglede bioluženja Mintek-Randburg

Broj 2,2008. 104 RUDARSKI RADOVI

Rezultati dobijeni na mlivu koncentrata

krupnoće od d90=10µm indiciraju ekstrakciju od 96 % Cu za „Veliki ZAKLJUČAK Krivelj”, 94 % za „Majdanpek”. Kaskadni eksperimenti na oba koncentrata daju Dva koncentrata bakra iz ruda Rudar- dobre rezultate koji sada mogu biti sko-topioničarskog basena Bor (RTB Bor), demonstrirani u Mintekovom pilot- Rudnika bakra Majdanpek i „Veliki postrojenju. Nakon toga predložiće se Krivelj” u Srbiji su dobijeni u Institutu za nova tehnološka šema prerade RTB-ovih rudarstvo i metalurgiju, Bor, pomoću flo- sirovina. tacijskog procesa u MINPRO laboratori- jskoj flotacijskoj kontinualnoj opremi. Dobijeni flotacijski koncentrati su LITERATURA korišćeni za hemijsko feri-luženje, reakto- 1. S. Radosavljević, Izveštaj kvalitativno- rsko bioluženje i kaskadno kontinualno kvantitativne mineraloške analize tri bioluženje. uzorka flotacijskih proizvoda Bor, Rezultati dobijeni za „Veliki Krivelj” Institut za Tehnologiju nuklearnih i na mlivu krupnoće od d90=10µm nazna- drugih mineralnih sirovina, Franše čuju 99% ekstrakciju Cu na 70 °C, dok d’Eperea 86, 11000 Beograd, Oktobar 58% i 67% Cu može biti ekstrakovano na 2006 35°C i 45°C, respektivno. Reaktorski biolužni ogledi su obavljeni na oba 2. Nemati, M., Lowenadler, J., Harrison, koncentrata na 70oC i 7,5% koncentraciji S.T.L., 2000. Particle size effects in ćvrstog. Reaktor je bio inokuliran sa bioleaching of pyrite by acidophilic bakterijama dobijenim iz reaktora za thermophile Sulfolobus metallicus održavanje. Podaci o ekstrakciji Cu ( (BC). Appl. Microbiol. Biotechnol. 53 baziranim na analizama ostataka) ukazuju (2), 173– 179. da ekstrakcija bakra i sulfida >98% može 3. M.I. Sampson, C.V. Phillips. Influence biti dobijena za oba koncentrata. Eksperi- of base metals on the oxidising ability mentalni rad tečenjem kroz kaskade je of acidophilic bacteria during the obavljen u kontinualnom trostepenom oxidation of ferrous sulfate and mineral reaktorskom sistemu na 70°C, upotrebom sulfide concentrates, using mesophiles ekstremno termofilne kulture. and moderate thermophiles. Minerals Engineering, Vol.14, no.3, 2001

Broj 2,2008. 105 RUDARSKI RADOVI

4. M. Gericke, A. Pinches, J.V. van 6. D. Milanović, V. Cvetkovski, S. Rooyen. Bioleaching of a chalcopyrite Stanković. Bioleaching of copper concentrate using an extremely ther- smelter slag mophilic culture. Int. J. Mineral Proc- 7. XII Balkan Mineral Processing Congress essing, Vol.62, No.1-4, 2000 2007, 10-14 June 2007 Delphi, 5. Crundwell, F.K., Process performance Greece.(ed.) G.N. Anastassakis. ISBN: of bacterial leaching reactors: the 978-960-89228-9-1, Publisher: National contribution of mathematical Tehnical University of Athens.Pro- modelling. J. South African IMM, 100 ceedings, pp505-509. (7), Nov./Dec. 2000

Broj 2,2008. 106 RUDARSKI RADOVI

KOMITET ZA PODZEMNU EKSPLOATACIJU YU ISSN: 1451-0162 MINERALNIH SIROVINA UDK: 622

UDK: 66.061:622.7(045)=861

Mariekie Gericke*, Vladimir B. Cvetkovski**, Vesna T. Conić**, Milena V. Cvetkovska***

POSTUPAK BIOLUŽENJA VELIKOKRIVELJSKOG I MAJDANPEČKOG KONCENTRATA BAKRA

PRESENT OF THE BIOLEACHING V. KRIVELJ AND MAJDANPEK CONCENTRATE

Izvod Na koncentratima bakra iz Majdanpeka i Velikog Krivelja urađena je hemijska i mineraloška analiza kao i test mogućnosti. Test feri-luženja praćen je promenom temperature i redoks- potencijala, kao i ekstarkcijom bakra na temperaturama 35, 45 i 70°C. Rezultati su pokazali da se sa veličinom čestica od d90=10µm 99% Cu može ekstrakovati na temperaturama od 70°C, dok se 58% i 60%Cu može ekstrakovati na temperaturama od 35°C i 45°C. Proces je, najpre, vođen u staklenom reaktoru sa zapreminom pulpe 2l na 70 oC, i sadržajem čvrste faze u pulpi od 7.5%. Reaktor je inokuliran bakterijama dobijenim iz reaktora za njihovo održavanje. Ekstrakcija bakra (bazirana na analizi čvrstog ostatka) prikazana je u tabeli 4 gde možemo videti da ekstrakcija bakra i sumpora ide preko 98% za oba koncentrata. Kontinuirani proces vođen je u trostepenom reaktorskom sistemu na 70°C, uz pomoć ekstremno termofilne kulture. Dobijeni rezultati sa veličinom zrna d90=10µm pokazali su ekstrakciju od 96% za V.Krivelj, 94% Majdanpek, a za mešavinu koncentrata V. Krivelj 44%-Majdanpek 28%-Topionička šljaka 28%, ekstrakcija je 95%. Laboratorijski kontinuiran proces, vođen u trostepenom reaktorskom sistemu, pokazao je dobre rezultate koji će biti demonstrirani u poluindustrijskom postrojenju. Ključne reči: feri luženje, bioluženje, reaktor za održavanje, uvećani opitni test

Abstract Two Cu-concentrates, Majdanpek and Veliki Krivelj, were performed on chemical and mineralogical analyses followed by batch bioleach amenability tests.Ferric leach tests, evaluating the effect of temperature and redox potential on Cu extraction and kinetics was performed on V. Krivelj concentrate at operating temperatures of 35, 45 and 70°C respectively. The results obtained at a grind size of d90=10µm indicated 99% Cu extraction at 70°C, while 58% and 67% Cu could be extracted at 35°C and 45°C respectively.Bioleach tests were performed on both concentrates in fully baffled 2-litre glass reactors at 70°C. Tests were performed at 7.5% solids concentration and a pulp volume of 2 litres. The reactors were inoculated with bacteria obtained from maintenance reactors. The Cu extraction data (based on residue analyses) indicated that Cu and sulphide extractions >98% could be obtained for both concentrates.Bench-scale test work is currently being performed in continuously operated 3-stage reactor systems at 70°C, using the extreme thermophile culture. The results obtained at a grind size of d90=10µm indicated extraction

*Biotechnology Division, Mintek, Randburg 2125, South Afrika, **Institut za rudarstvo i metalurgiju Bor, ***Hemijski fakultet, Univerzitet u Beogradu

Broj 2,2008. 107 RUDARSKI RADOVI of 96% Cu for V. Krivelj, 94% Majdanpek, and V. Krivelj 44 mass%-Majdanpek 28 mass%-Slag mass 28% indicated extraction of 95%.Bench-scale testwork on Bor concentrates has yielded good results, which will now be demonstrated in a pilot plant. Key words: ferric leach, bioleach, maintenance reactors, bench-scale test

EKSPERIMENTALNI DEO Procentualni sadržaj sulfidnih minerala Bioluženje je ekstrakcija metala iz koncentratu „V. Krivelj“ je (~84 %) i sulfidnih ruda ili koncentrata, uz pomoć neznatno je veći od sadržaja u materija koje se nalaze u prirodi: vode majdanpečkom koncentratu (~81 %), a u vazduha, mikroorganizama. Drugim vezi je većeg sadržaja pirita. Sadržaj rečima, bioluženje predstavlja mogućnost halkopirita je približno isti za oba uzorka bakterija i arhae nađenih u prirodi da (~48 %). U tragovima od (~0.1 %) dete- ubrzaju postupak oksidacije sulfidnih ktovani su kovelin i halkozin u krive- minerala. Ovaj postupak bioluženja ljskom koncentratu. Treba istaći da (SEM) sulfidnih minerala razlikuje se od analiza nije mogla napraviti razliku uobičajenog kiselog luženja pri kojem je između kovelina i halkozina zbog njihove moguće lužiti samo oksidne minerale. slične prirodne strukture. Tabela 2. Mineraloški sastav uzoraka Karakterizacija koncentrata “VELIKI MINERALI “MAJDANPEK” Hemijska analiza KRIVELJ” Svi sulfidi ~81 % ~84 % Hemijska analiza uzorka prikazana u Halkopirit 48.7 % 48.0 % tabeli 1, pokazala je nizak sadržaj bakra u Cu-sulfidi 1 - 0.1% koncentratima kao rezultat niskog sadržaja Pirit 31.1% 35.4 % Cu u rovnoj rudi. Silikati ~17 % ~15 % Tabela 1. Hemijski sastav koncentrata Ostali miner- ~3 % ~1 % ali „VELIKI 1 ELEMENAT “MAJDAPEK” Kovelin uključujući halkozin KRIVELJ” Cu 17.1 % 16.8 % Sitovna analiza Fe 32.3 % 34.7 % S 34.6 % 35.9 % Veličina zrna za koncentrate „Veliki Krivelj“ i „Majdanpek“ određena je i iznosila je d = 50µm i d = 85µm. Mineraloška analiza 70 70 Respektivno oba koncentrata su samlevena

Mineraloška analiza uzoraka urađena na veličinu zrna od d90 = 10µm. je uz pomoć optičkog elektronskog mikro- Granulometrijski sastavi pre i posle skopa (SEM) analiza.[1] Mineraloški mlevenja koncentrata prikazani su na sl.1 i sastav za svaki koncentrat dat je u sl.2. Ovako fino samleveni koncentrat težinskim procentima i prikazana je u korišćen je kao uzorak za testiranje [2]. tabeli 2.

Broj 2,2008. 108 RUDARSKI RADOVI

Sl. 1. Veličina zrna majdanpečkog koncentrata

Sl. 2. Veličina zrna velikokiveljskog koncentrata

Test feri-luženja 35, 45 i 70°C [3]. Rezultati su pokazali da Serija laboratorijskih testova feri- je sa veličinom čestica d90=10µm luženja obavljena je u nivou redoks- ostvarena ekstrakcija bakra od 99% Cu na potencijala od 600 mV. Ova vrednost tempe-raturi od 70°C. Dok je 58% i 67% redoks-potencijala inicirala je maksimalnu Cu ekstrakovano na 35°C i 45°C (tabela 3, ekstrakciju bakra iz koncentrata V. slika 3) Krivelj. Test je rađen na temperaturama .

Broj 2,2008. 109 RUDARSKI RADOVI

Tabela 3. Rezultati testa feri-luženja na koncentratu "V. Krivelj"

Temperatura (°C) % Cu ekstrakovanog % S2- ekstrakovanog 35 58 70 45 67 76 70 99 99

Sl. 3. Rezultati testa feri-luženja na koncentratu „V. Krivelj“ (600mV)

Test bioluženja Na sl. 4 i 5 vidi se promena pH vrednosti. Početna pH vrednost od 2 u Test bioluženja za oba koncentrata prvih pet dana podešavana je na 1.7 radi rađen je u 2 l staklenom reaktoru na 70 oC. stvaranja uslova za optimalni rast Maseni sadržaj čvrste faze u pulpi iznosio mikroorganizama. Nakon tog perioda, pH je 7.5% . Reaktor je inokuliran bakterijama vrednost bila je ispod 1.7 zbog početka dobijenim iz reaktora za njihovo rastvaranja pirita. održavanje [4]. pH vrednost održavana je na 1.8, uz dodavanje sumporne kiseline.

Sl. 4. pH-vrednost koncentrata "V. Krivelj"

Broj 2,2008. 110 RUDARSKI RADOVI

Sl. 5. pH-vrednost koncentrata "Majdanpek"

Slika 6. predstavlja promenu redoks- je nakon 10 dana, što je i optimum za potencijala u funkciji vremena. Vrednost proces bioluženja. redoks-potencijala od 600 mV postignuta

Sl. 6. Vrednost redoks-potencijala u zavisnosti od vremena

Rastvorljivost Cu i Fe prikazana je na tabeli 4, gde možemo videti da je slici 7 i 8. Ekstrakcija bakra (bazirana na ekstrakcija bakra i sumpora preko 98% za analizi čvrstog ostatka) prikazana je u oba koncentrata.

Broj 2,2008. 111 RUDARSKI RADOVI

Sl. 7. Rastvorljivost majdanpečkog koncentrata

Sl. 8. Rastvorljivost velikokriveljskog koncentrata

Tabela 4. Ekstrkcija Cu (Majdanpek, V. Krivelj) Elemenat “Majdanpek” “Veliki Krivelj” % Cu 98.6 99.1 % S2- 99 99 % Fe 51.5 65.9

Eksperimenti su pokazali da u uz pomoć ekstremno termofilne kulture i trostepenom reaktorskom sistemu visoka veličinom zrna d90=10µm, ostvarene su ekstrakcija bakra može biti postignuta ekstrakcije od 96% za "V.Krivelj", 94% za hemijskim feri-luženjem i bioluženjem. "Majdanpek" i za mešavinu koncentrata U narednom eksperimentu, koji je "V. Krivelj" 44%, "Majdanpek" 28%, ostvaren u uvećanom kontinuiranom topionička šljaka 28%-ekstrakciju bakra trostepenom reaktorskom sistemu na 70°C od 95%. Tabela 5.

Broj 2,2008. 112 RUDARSKI RADOVI

Tehnološki parametri trostepenog - 10% sadržaj čvrste faze u pulpi reaktorskog sistema: - Veličina zrna d90= 10μm, T. šljaka - Themophiles, 70°C d90= 135μm - 3-stepeni kontinualni reaktorski sistem

Tabela 5. Ekstrakcija bakra iz koncentrata "V. Krivel"j, "Majdanpek", i šljaka Stepen 1 Stepen 2 Stepen 3 “V. Krivelj” konc. 88 95 96 “Majdanpek” konc. 83 90 94 “V.Krivelj 44%-Majdanpek 28%-t. šljaka 28% 83 92 95

Laboratorijski kontinuiran proces, demonstrirani na poluindustrijskom vođen u trostepenom reaktorskom sistemu, postrojenju. pokazao je dobre rezultate koji će biti demonstrirani u poluindustrijskom postro- ACKNOWLEDGEMENT jenju. This work was carried out in the frame of BioMinE (European project contract ZAKLJUČAK NMP1-CT-500329-1). The authors Uzorci koncentrata bakra, Majdanpeka, acknowledge the financial support given to V. Krivelja i topioničkih šljaka bili su this project by the European Commission ispitani postupcima bioluženja i hemijskim under the Sixth Framework Programme postupcima pomoću feri-jona. Rezultati for Research and Development. We also dobijeni feri luženjem u laboratorijskom wish to thank our various partners on the testu za "V. Krivelj" su pokazali rastva- project for their contributions to the work ranje Cu od 99% na temperaturi od 70°C, reported in this paper. dok je rastvaranje bakra od 58% LITERATURA postignuto na temperaturi od 35 °C i 67 % na 45 °C. Slični rezultati dobijeni su i za 1. S. Radosavljević, Izveštaj kvalitativno- koncentrat "Majdanpek". Kontinuirani kvantitativne mineraloške analize tri proces vođen je u trostepenom reakto- uzorka flotacijskih proizvoda Bor, rskom sistemu na 70°C, uz pomoć ekstre- Institut za Tehnologiju nuklearnih i mno termofilne kulture. Rezultati sa drugih mineralnih sirovina, Franše veličinom zrna d90=10µm, pokazali su d’Eperea 86, 11000 Beograd, Oktobar ekstrakciju od 96% za "V.Krivelj" 94% za 2006 koncentrat "Majdanpek", a za (mešavinu 2. Nemati, M., Lowenadler, J., Harrison, koncentrata "V. Krivelj" 44%, -Majdanpek S.T.L., 2000. Particle size effects in 28%, - Topionička šljaka 28%) ekstrakcija bioleaching of pyrite by acidophilic je 95%. Laboratorijski kontinuirani proces, thermophile Sulfolobus metallicus vođen u trostepenom reaktorskom sistemu, (BC). Appl. Microbiol. Biotechnol. 53 pokazao je dobre rezultate koji će biti (2), 173– 179.

Broj 2,2008. 113 RUDARSKI RADOVI

3. M.I. Sampson, C.V. Phillips. Influence concentrate using an extremely ther- of base metals on the oxidising ability mophilic culture. Int. J. Mineral Proc- of acidophilic bacteria during the essing, Vol.62, No.1-4, 2000 oxidation of ferrous sulfate and mineral 5. Crundwell, F.K., Process performance sulfide concentrates, using mesophiles of bacterial leaching reactors: the and moderate thermophiles. Minerals contribution of mathematical Engineering, Vol.14, no.3, 2001 modelling. J. South African IMM, 100 4. M. Gericke, A. Pinches, J.V. van (7), Nov./Dec. 200 Rooyen. Bioleaching of a chalcopyrite

Broj 2,2008. 114 RUDARSKI RADOVI

KOMITET ZA PODZEMNU EKSPLOATACIJU YU ISSN: 1451-0162 MINERALNIH SIROVINA UDK: 622

UDK: 622.36:622.7(045)=861

Jasmina. Lilić*, V. Filipović*, S. Janošević*, M. Žikić**

REKULTIVACIJA SEPARACIONOG JALOVIŠTA BELOREČKI PEŠČAR

RECULTIVATION OF THE SEPARATION TAILINGS DUMP BELOREČKI PEŠČAR

Izvod

U pogonu "Belorečki peščar", koji posluje u okviru RTB-a Bor, proizvodi se kvarcni pesak visokog kvaliteta. Rovni kvarc otkopava se površinski nakon čega se drobi i separiše. Nusproizvod koji se dobija posle separacije je jalovina, koja se odlaže u separaciono jalovište. Ovim radom je predloženo racionalno rešenje za rekultivcaciju separacionog jalovišta čija je specifičnost u tome da usvojeni topole, u konkretnim uslovima, brzo raste i nakon 15 godina može da se poseče i valorizuje kao tehničko drvo. Nakon toga sledi ponovna sadnja topole i ceo ciklus se ponavlja. Ključne reči: separacija kvarca, separaciono jalovište, rekultivacija

Abstract

The RTB Bor facility „Belorečki peščar” produces hi quality quartz sends. The send is extracted by open pit technology and is then crushed and separated. The byproduct of the separation is tailings which is disposed into the separation tailings dump. This paper proposes the rational solution for the recultivation of separation tailings dump. The specifics of this solution are the fast growing poplar tree plantings that can be valorized as technical wood after 15 years. The poplar tree is then planted again and the cycle repeats. Key words: quartz sand separation, separation tailings dump, recultivation.

UVOD rudnici, a posebno površinski kopo-vi, postaju veći i dublji. Intenzivan razvoj industrijske proizvo- Pri klasičnoj površinskoj eksploataciji dnje podrazumeva odgovarajuće sirovine degradiranje zemljišta nastaje kao koje se dobijaju eksploatacijom ležišta posledica razvoja površinskog kopa i mineralnih sirovina. Zahvaljujući tome formiranja kopovskih odlagališta, ali i kao

* RBB-službe, Kestenova 8, 19210 Bor ** Tehnički fakultet Bor

Broj 2,2008. 115 RUDARSKI RADOVI posledica formiranja jalovišta pri daljoj 6. Odlaganje izdvojene jalovine, u preradi korisne komponente, kada se postupku separacije, u separaciono formiraju flotacijska i separaciona jalovište. jalovišta. S obzirom na to da je prvo separaciono Ovako degradirane površine predsta- jalovište u završnoj fazi, javio se problem vljaju veliki ekološki problem. njegove efikasne rekultivacije koja pre U pogonu ''Belorečki peščar'', koji svega treba da spreči raznošenje posluje u okviru Rudarsko topioničarskog odloženog materijala na okolinu. U tom basena Bor, površinskim putem se smislu ovim radom je predložen postupak eksploatiše i prerađuje kvarc, što rekultivacije koji je specifičan u odnosu na podrazumeva: rekultivaciju drugih jalovišta u okviru 1. Klasičnu diskontinualnu površinsku RTB Bor. eksploataciju. Pogon separacije kvarcnog peska 2. Primarno drobljenje rovnog kvarca "Belorečki Peščar" radi sa godišnjim na samom površinskom kopu. kapacitetom od 150.000 t rovnog kvarca, a 3. Gravitacioni hidraulički transport pri njegovoj separaciji ostaje 17.800 t izdrobljenog kvarca otvorenim kanalom do jalovine. U jalovište se odlaže sitan separacije. kvarcni pesak i kaolin. 4. Separaciju kvarcnog peska. U tabeli broj 1 dat je granulometrijski 5. Izdvajanje kvarcnog peska visokog sastav jalovine nakon zgušnjavanja, [1]. kvaliteta i različite granulacije.

Tabela 1. Granulometrijski sastav jalovine nakon zgušnjavanja

Granulometrijski sastav jalovine Klasa krupnoće (procentualno učešće mase proseva i odseva) W % D % F % 6,77 100,00 -0,295 +0,208 5,76 93,23 6,77 -0,208 +0,149 5,76 87,47 12,53 -0,149 +0,106 6,96 81,73 18,27 -0,106 +0,075 9,72 74,77 25,23 -0,075 +0,053 11,54 65,05 34,95 -0,053 +0,038 11,52 53,51 46,49 -0,038 +0,030 6,72 41,99 58,01 -0,030 +0,020 10,08 35,27 64,73 -0,020 +0,010 6,72 25,19 74,81 -0,010 +0,005 3,36 18,47 81,53 -0,005 +0,000 15,11 15,11 84,89 100,00 100,00

Broj 2,2008. 116 RUDARSKI RADOVI

U jalovištu, se posle sleganja čestica, KARAKTERISTIKE voda izbistri i takva vraća u proizvodni SEPARACIONOG JALOVIŠTA proces. Jalovište "Belorečki peščar" se sastoji Jalovište je locirano bočno, uz desnu od ravnih i kosih površina. Ravne su kruna padinu doline Ravne reke, 80 m severno brane i unutrašnji plato jalovišta, a kose su od pogona separacije. Objekat u koji je spoljašnja i unutrašnja kosina brane. smešteno jalovište ima oblik približan Brana je zemljani građevinski objekat urađen sistemom iskopa i nasipa. Na ovaj izduženom pravougaoniku, čija je jedna način nije bilo potrebno transportovati strana brdo, na koje se oslanja jalovište, a materijal sa strane iz nekog pozajmišta, ostale tri strane čini obodni nasip, odnosno već se iskopom dobio koristan prostor za brana koja ide paralelno sa tokom reke, smeštaj jalovine, a u isto vreme se tim (skica na slici broj 1). materijalom nasipavala brana, [2]. Sa stanovišta ekologije ovo jalovište ne Karakteristike separacionog jalovišta su: zagađuje vodu, zamljište i biljke jer se u -kota krune brane K+255 mnv, procesu separacije, za odvajanje kvarcnog -širina krune brane 4 m, peska od jalovine, ne koriste reagensi. -desni krak brane 135 m, Zagađenja se javljaju u vidu blagog -kruna brane po dužini 257 m, -levi krak brane 38 m, zamućenja vode Ravne reke česticama -spoljašnja kosina brane 15 m, kaolina. -visina brane 7 m, -završni ugao kosine brane 30 o.

Sl. 1. Separaciono jalovište

Broj 2,2008. 117 RUDARSKI RADOVI

Na unutrašnjim kosinama brane Dokle god je jalovište aktivno nije ugrađene su plastične folije koje obezbe- moguće vršiti rekultivaciju. Po prestanku đuju vodonepropusnost brane. U podnožju odlaganja jalovine još uvek će uslovi biti spoljašnje kosine brane, po celoj dužini, nepovoljni. Neophodno je sačekati da se izvedena je kamena nožica. Tako se povuku površinske vode. Veći deo će se procedne vode kroz nasip i podlogu procediti preko prelivnog organa, dok će kontrolisano izvode u jarak i sakupljaju u drugi deo ispariti. Ovaj proces taložnik nizvodno od nasipa, odakle se prosušivanja jalovišta ne traje dugo, tako ispuštaju u reku. Ovako se postiže zaštita da se već u narednoj godini, posle od eventualnog zagađivanja vodotoka i prestanka odlaganja jalovine, može okoline. pristupiti izvođenju rekultivacije. Tada će Suvišne vode u samom jalovištu nivo podzemne vode biti na oko 80 cm evakuišu se preko prelivnog organa i ispod površine jalovišta, a zahvaljujući takođe sakupljaju u taložniku. Odatle se podesivom prelivnom organu. Ovo je izlivaju u Ravnu reku. veoma bitan podatak od kojeg zavisi izbor Jalovište je puno do kote krune brane biljaka i način rekultivacije. tako da unutrašnja kosina brane i ne postoji. Zbog zapunjavanja jalovišta UOPŠTE O POSTUPCIMA postoji opasnost od izlivanja prelivnih REKULTIVACIJE voda i same jalovine. Time je ugrožena Rekultivacija degradiranih površina stabilnost brane i ometen dalji rad pogona. Neophodno je proširenje jalovišta, može da se realizuje na tri načina, i to: izgradnjom novog jalovišta u produžetku -kao autorekultivacija, -kao polurekultivacija i postojećeg, čime bi se formiralo tzv. ''polje 2''. Ovim bi se omogućio rad pogona za još -kao eurekultivacija. 10 godina, [3]. Autorekultivacija je vid naseljavanja U tabeli broj 2 date su površine jalo- spontane pionirske autohtone vegetacije, višta koje treba rekultivisati, [1]. bez čovekove intervencije, na površinama Tabela 2. Površine separaconog degradiranim rudarskim ili drugim jalovišta"Belorečki peščar" ljudskim aktivnostima. Ovaj vid Površina rekultivacije vremenski dugo traje. Deo jalovišta (m2) Polurekultivacija se odnosi na Kruna brane 1 720 obnavljanje degradiranih površina uz Spoljašnja kosina brane 6 450 učešće čoveka, ali samo u fazi biološke Unutrašnji plato jalovišta 22 230 Ukupno 30 400 rekultivacije. Eurekultivacija je proces potpune Kod ovakvih jalovišta je moguća rekultivacije, kada se integralno sprovode pojava erozije koja može biti unutrašnja i sve potrebne mere, što podrazumeva spoljašnja. Unutrašnja je opasnija jer se ne tehničku i biološku rekultivaciju. Zbog vidi dok se ne pojavi na spoljašnjoj kosini, a tada je stanje već kritično. Spoljašnja toga uspeh eurekultivacije zavisi isključivo erozija može nastati pod dejstvom vetra i od čoveka, [4]. jakih kiša, ali je odmah uočljiva, tako da se U konkretnom slučaju je predviđena može odmah i sanirati. Najbolja mera za polurekultivacija. sprečavanje erozije je biološka Kaolin je vezivna supstanca koja ima rekultivacija. dobre mehaničke i hemijske karakteristike koje povećavaju kvalitet supstrata, pa

Broj 2,2008. 118 RUDARSKI RADOVI samim tim nema potrebe ni za kakvim prilikom dobiće se oko 70 m3/ha i prethodnim radovima, osim izvođenja celuloznog drveta. Završna seča se planira biološke rekultivacije. u starosti oko 15-te godine zasada, sa prosečnim prinosom od oko 300 m3/ha BIOLOŠKA REKULTIVACIJA tehničkog i celuloznog drveta, [7]. SEPARACIONOG JALOVIŠTA Topole se sade u jame koje se kopaju ''BELOREČKI PEŠČAR'' motornim svrdlom. Sadnice se sade do U proteklom periodu se na celokupnom nivoa podzemne vode, tako da koren bude jalovištu prirodno razvila travna uvek u kontaktu sa vodom. Na taj način su vegetacija, a na unutrašnjem platou, na sadnice vitalnije, otpornije i brže rastu. oko 10 % površine i drvenasta, neke vrste Jame su duboke 80 cm, a široke (16–22) topole i vrbe. Na ovaj način je opasnost od cm, [5]. podizanja i raznošenja čestica jalovine na S obzirom na to da su topole okolinu smanjena. brzorastuće vrste, velikih dimenzija, Cilj biološke rekultivacije u ovom neophodno je uneti startno đubrivo, slučaju je podizanje trajnih zasada koji organsko i mineralno, i to 2 kg pregorelog dobro podnose visok nivo podzemnih stajnjaka i 100 gr fosfornog i kalijumovog voda, sveže i vlažno zemljište, a đubriva po sadnici. Startno đubrivo ima ekonomski su isplative. značajnu ulogu samo u godini posle Na unutrašnjem platou jalovišta sadnje, dok je kasnije neophodno zasniva se kultura topole, a na spoljašnjoj prihranjivanje. kosini brane, prema reci, mešovita kultura Topole se sade u periodu mirovanja jove i jasena. Kruna brane ostaje slobodna vegetacije, odnosno čim opadne lišće sa za kretanje servisne mehanizacije, slika sadnica u rasadniku i može da traje sve do broj 1. kretanja pupoljaka u proleće, pod uslovom Zasad topole podiže se vrstom Populus da temperature ne padnu ispod 3oC. x euramericana. Evroamerička crna Nega i održavanje zasada su veoma topola je hibrid između evroazijskih crnih bitne. U prvoj godini nakon sadnje vrši se topola i američke crne topole i njihovih okopavanje i to samo 1 m oko stabla, (2-3) hibrida. Ovi hibridi su ekonomski značajni puta u toku godine. U narednim godinama za gajenje u umerenim zonama jer daju se broj okopavanja smanjuje tako da je velike prinose drvne mase. Ova topola se kasnije sveden na (1–2) puta godišnje. odlikuje brzim porastom i velikim dimen- Prostor između redova na kojem je zijama. Njeno drvo se koristi za dobijanje samonikla travna vegetacija održava se papira i u industriji nameštaja, [6]. košenjem. Kultura topole se podiže jednogo- Topole troše veliku količinu hranljivih dišnjim sadnicama tipa 1/1 i 1/2 koji se elemenata iz podloge, pa je zato sade na rastojanju 4 x 5 m, što odgovara prihranjivanje od presudnog značaja za broju od 500 sadnica/ha. Na ovaj način se dobar prinos. Prihranjivanje se vrši obezbeđuje velika proizvodnja drveta sa azotnim đubrivima u količini od 100 turnusom od 15 godina. U starosti (7–10) gr/sadnici. U cilju dobijanja vrednih godina planira se jedna proreda kojom će sortimenata potrebno je u toku ophodnje, se iskoristiti polovina stabala. Tom orezivanjem grana čistiti stablo topole.

Broj 2,2008. 119 RUDARSKI RADOVI

Orezivanje se obavlja redovno, od početka razmacima, po kvadratnom rasporedu. U druge pa do kraja 5–6-te godine razvoja svaku jamu se stavlja po 2 kg pregorelog zasada. Rane koje nastaju na ovaj način stajskog đubriva i 50 g mineralnog đubriva. treba premazati radi dezinfekcije i bržeg Prostor od oko 15 m oko taložnika zarastanja. treba da ostane neobrastao. Mešovita kultura koju čine i jasen Sadnja se obavlja u jesen posle zasniva se na spoljašnjoj kosini brane. opadanja listova ili u proleće pre kretanja Crna jova - Alnus glutinosa Gaerth vegetacije, kada zemljište bude dovoljno na vlažnom zemljištu je odlična pionirska vlažno, ali ne i mokro, a temperature ne vrsta. Brzo raste u mladosti. Na korenu budu suviše niske. ima kvržice od Actinomyces alni koja Nega zasada u mešovitoj kulturi se prima azot iz vazduha i vraća ga u zemljište. Jova daje obilnu prostirku koja sastoji od okopavanja, u cilju uništavanja se brzo razlaže. Na ovaj način jova znatno konkurentne vegetacije oko sadnice, i popravlja zemljište na kojem raste tako da prašenja u cilju razbijanja pokorice, čime je njeno prisustvo veoma korisno. se popravlja vodno-vazdušni režim Sadnja se obavlja dvo-tro i četvorogo- zemljišta. Broj okopavanja je (3-4) u prvoj dišnjim sadnicama [5]. godini, (2-3) u drugoj godini i (1-2) u Drvo crne jove je srednje tvrdo, čvrsto trećoj godini od zasnivanja kulture. i elastično, lako se cepa i obrađuje, a pri Prašenje se obavlja po potrebi, čim se stalnom dodiru sa vodom postaje trajno, pa se zato koristi za izradu čamaca. Iz istih stvori pokorica. Ove mere se obavljaju na razloga se koristi i kao jamsko drvo. prostoru od (20-30) cm oko stabla. Prostor Beli jasen - Fraxinus excelsior L je između sadnica koji je obrastao travom brzorastuća vrsta u mladosti otporna treba redovno održavati košenjem, a prema hladnoći, a zbog snažnog korena i pokošenu travu ostaviti razastrtu po prema vetru. Ima kvalitetno drvo, čvrsto, pokošenoj površini. tvrdo i elastično, koje se lako obrađuje. Popunjavanje se obavlja ukoliko je Koristi se za izradu nameštaja i uređenje propalo između 10-20 % biljaka i to u enterijera. Beli jasen je drvo velikih dimenzija sa krupnim listovima. Cveta pre grupi. To se čini u drugoj godini života listanja i sve ovo ga čini veoma kulture, onim vrstama koje su propale, dekorativnim. sadnim materijalom iste starosti kao i vrsta Sadnja se obavlja dvogodišnjim u kulturi. Popunjavanje se obavlja u sadnicama (2+0) [5]. proleće nakon sadnje, odnosno u jesen ako Period ophodnje jove je 80 godina, a je sadnja obavljena u proleće. jasena 120 godina, pa je očekivani prinos U tabeli broj 3 dat je pregled sadnog ove mešovite kulture u 120-toj godini oko materijala, broj jama za sadnice kao i 3 250 m /ha tehničkog i ogrevnog drveta [7]. količine startnog i mineralnog đubriva za Mešanje ovih vrsta obavlja se u prihranjivanje za ceo period ophodnje od prugama, tako da svaka vrsta zauzme po 15 godina. Količinu sadnog materijala tri reda. Redovi, kao i biljke u redu, na treba uvećati za 10 % zbog oštećenja koja rastojanju su od 2 m, što odgovara broju mogu nastati prilikom transporta i u toku od 2 500 sadnica po hektaru. manipulacije sadnicama pri sadnji. Sadnja se obavlja u jame prečnika i dubine 30 cm, koje se kopaju u pravilnim

Broj 2,2008. 120 RUDARSKI RADOVI

Tabela 3. Pregled potrebnog materijala za biološku rekultivaciju

Stajnjak P i K đubrivo azotno đubrivo Vrsta zasada Broj jama (kg) (kg) (kg) Topola 1 000 2 000 200 3 000 Jova 806 1 612 40 / Jasen 806 1 612 40 / Ukupno 2 612 5 224 280 3 000

Samonikla trava, nakon formiranja odlaganja jalovine, što je sa sklopa, neće biti ugrožena s obzirom na to stanovišta rekultivacije vrlo važno. da su sve tri svetloljubive vrste. Pod 3. Površina jalovišta se samo biološki uticajem mikroorganizama koji će rekultiviše zasadom topole čija je razlagati prostirku ovih lišćara stvoriće se glavna karakteristika da u bogatiji humusni sloj. povoljnim uslovima brzo raste, da Nakon čiste seče, odnosno po je period ophodnje 15 godina i da završetku ophodnje, površinu na kojoj je se koristi kao tehničko drvo. bila topola ponovo zasaditi istom vrstom. 4. Relativno kratak period ophodnje obezbeđuje povratak znatnog dela ZAKLJUČAK uloženih sredstava za rekultivaciju. 5. Nakon perioda ophodnje Radom je predložen optimalni predviđeno je obnavljanje zasada postupak specifične rekultivacije separa- topole po istom postupku. cionog jalovišta pogona ''Belorečki peščar'' 6. Efikasno sprečava raznošenje koji posluje u okviru RTB Bor. materijala sa jalovišta. U tom pogonu se kvarc otkopava klasičnom površinskom eksploatacije da bi Imajući u vidu navedene specifičnosti i se nakon toga drobio i hidrauličkim činjenicu da je formiranje jalovišta u transportom dopremao u separaciju. Tamo završnoj fazi, optimalno je vreme za se izdvaja jalovina iz kvarcnog peska i projektovanje postupka racionalne rekulti- odlaže u uređeno jalovište. vacije. Specifičnost postupka predložene rekultivacije se ogleda u sledećem: LITERATURA

1. Projektna dokumentacija RBB-a. 1. Materijal odložen u jalovište je 2. Interprojekt, Glavni građevinski projekat pogodan za rekultivaciju, odnosno jalovišta Donja Bela Reka, 1985. nije inertan u biološkom smislu i 3. Institut za bakar Bor, Uprošćeni nije zatrovan, kao ostala jalovišta u rudarski projekat dogradnje i okviru RTB Bor. rekonstrukcije jalovišnog sistema 2. Jalovište je tako projektovano da je pogona separacije kvarcnog peska u u njemu visok i stalan nivo Donjoj Beloj Reci, 2002. podzemnih voda, i posle prestanka

Broj 2,2008. 121 RUDARSKI RADOVI

4. Institut za šumarstvo, Rekultivacija 6. Vukićević L. Dekorativna dendrolo- pošumljavanjem odlagališta površin- gija, stranica 375, Univerzitet u skih kopova rudnika lignita "Kolu- Beogradu, Beograd, 1982. bara", stranice (44-45) i (94-96), 7. Milošević Č. Tablice za određivanje Beograd, 1996. zapremine trupaca, oble građe, sitnog 5. Stilinović S. Pošumljavanje, stranice tehničkog drveta, letava i gredica, greda, dubećih stabala i dr, stranica 234, 246, 255,257, Naučna knjiga, 104. Beograd, 1991.

Broj 2,2008. 122 RUDARSKI RADOVI

KOMITET ZA PODZEMNU EKSPLOATACIJU YU ISSN: 1451-0162 MINERALNIH SIROVINA UDK: 622

UDK: 622.26:551.49(045)=861

Milenko Ljubojev, Ratomir Popović, Mile Bugarin∗

DEFORMACIONI PRITISAK, KRUTOST PODGRADE I KARAKTERISTIKE STENSKOG MASIVA TRASE TUNELA KRIVELJSKA REKA∗∗

DEFORMATION PRESSURE, SUPPORT RIGIDITY AND ROCK MASSIF CHARACTERISTICS OF ROUTE IN THE KRIVELJSKA RIVER TUNNEL

Izvod U radu je definisan deformacioni pritisak stenskog masiva na oblogu tunela sa svojstvima reološke sredine (model Poynting-Thomson) Ključne reči: Stenski masiv, deformacioni pritisak, podgrada, koeficijent krutosti podgrade, reološka sredina Abstract This work gives a definition of deformation pressure od rock massif on tunnel lining with features od rheological environment (Poynting-Thomson model). Key words: rock massif, deformation pressure, support, coefficient od support rigidity, rheological environment

TEORETSKE OSNOVE veličine na osnovu sadejstva podgrade i FORMIRANJA DEFORMACIONOG okolnog stenskog masiva dao je A. PRITISKA Salustović. Smatrao je da je stenski masiv elastično-viskozna sredina. Polazeći od Deformacioni pritisak se javlja u onim postavki H.Filcek-a, dao je rešenje napo- podzemnim prostorijama čije konture nskog stanja oko podzemne prostorije s pokazuju tendenciju radijalnih pomeranja, kružnim poprečnim presekom u funkciji a tom pomeranju se suprotstavlja reakcija vremena, sl. 1. podgrade. Objašnjenje nastanka deforma- cionog pritiska i određivanje njegove

∗ Institut za rudarstvo i metalurgiju Bor ∗∗ Rad je proizašao iz projekta 17004 kojeg finansira Ministarstvo za nauku i tehnološki razvoj Republike Srbije

Broj 2,2008. 123 RUDARSKI RADOVI

P

r σ

σ ϕ

r d

ϕ P

a

Sl. 1. Hodnik kružnog poprečnog preseka sa prstenastom podgradom

Polazeći od pretpostavke da se stenski Ako izraz (4) uvrstimo u izraz (2) sledi: masiv ponaša kao standardna reološka sredina [1], te da je nestišljiv i ravnog (tA ) ϕ εε r =−= ...... (5) stanja deformacija, devijator napona u r 2 standardnom modelu [2] može se napisati u sledećem obliku: dεϕ dε 1 (tdA ) r ...... (6) =−= 2 ( −∂ σσ ) dt dt r dt ()+− τσσ ϕ r = ϕ r ∂t Polazeći od izraza (1) koji u novoj ...... (1) interpretaciji poprima sledeći oblik: (ϕ −∂ εε r ) G2 ()ϕ r +−= 2ηεε ∂t ∂(σϕ − σ r ) ()ϕ r +− τσσ = Polaznu pretpostavku o nestišljivosti ∂t ...... (7) stenskog masiva (ν = 0,5) pišemo kao: ()tA2 2 ()tdA = G2 2η ⋅⋅+ r 2 r 2 dt εϕ + ε r = 0...... (2) Korišćenjem jednačine unutrašnje ili pomoću radijalnog pomeranja: ∂σ ravnoteže (2) σσ += r r i uvrstava- ∂u u ϕ r ∂r =+ 0 ...... (3) ∂r r njem u (7) dobija se Integral izraza (3) ima sledeći oblik: ∂σ ∂2σ G r r 4 tA +τ = 3 ()+ ()tA σ ⋅ ∂∂ trr r ...... (8) u = ...... (4) η ()tdA r 4 ⋅+ r 3 dt - A(t), funkcija vremena [t]

Broj 2,2008. 124 RUDARSKI RADOVI

Integral diferencijalne jednačine se (tA ) P λ ⋅= ...... (15) može napisati u sledećem obliku: d a

σ r () ( )⋅+= ()tTrRtB ...... (9) - λ, koeficijent krutosti podgrade. što omogućava da se (8) prikaže na sledeći Za podgradu oblika kružnog prstena, način: spoljnog 2a i debljine d, sl. 1, koeficijent krutosti λ se definiše na osnovu rešenja ⎛ (tdT )⎞ ()rdR Lame-a: ⎜ ()tT +τ ⎟ = ⎝ dt ⎠ dr d ...... (10) λ = E ...... (16) 4 ⎛ ()tdA ⎞ 0 2 = ⎜ ()tGA +η ⎟ a r 3 ⎝ dt ⎠ - E0, modul elastičnosti materijala Razdvajajući promenljive u izrazu (10) podgrade dobija se sledeće: Ako se sada vratimo na izraz (13), ()tdA 3 ()tGA +η kada je r = a, tada dobijamo: ()rdR r =⋅ dt = C . ....(11) dr 4 ()tdT (tA ) ()tT +τ Pdr λσ ⋅== dt a (tA ) C2 - C, konstanta λ P ⋅−=⋅ tT 2 () Nepoznatu funkciju R(r) određujemo iz a a sledeće zavisnosti: ⋅ aP 2 λ ( )⋅⋅ atA ()tT = − ...... (17) ()rdR r 3 C2 2C 2C ()rRC −=⇒=⋅ , dr 4 r 2 Sada izraz (17) uvrstimo u drugi deo (11) i dobijemo: što posle uvrstavanja u (9) glasi: (tdA ) C ()tGA η =+ σ r () 2tB ⋅−= ()tT ...... (12) dt r 2 ⎛ Pa2 λ ()⋅ atA λa ()tdA ⎞ C⎜ −= τ ⋅− ⎟ za r ∞→ , tada je σ = p i B(t) = P ⎜ ⎟ r ⎝ C2 C2 C2 dt ⎠ C2 σ r P ⋅−= ()tT ...... (13) ili posle razdvajanja promenljivih: r 2 za r = a, tada je σ = P dt (tdA ) dr = 2 , - Pd, reakcija podgrade podzemne τλa Pa ⎛ λa ⎞ η + ()tA ⎜ +− G⎟ prostorije 2 2 ⎝ 2 ⎠ Usvojimo li da podgrada poseduje linearno-elastičnu karakteristiku, tada je pa nakon integralenja dobijemo: njeno dejstvo na stenski masiv upravo ⎡ ⋅ aP 2 ⎛ λ ⋅ a ⎞⎤ proporcionalno radijalnom pomeranju ln ⎢ − ()tA ⎜ + G⎟⎥ = podzemne prostorije, što se može napisati: ⎣⎢ 2 ⎝ 2 ⎠⎦⎥ λ ⋅= = auP ...... (14) ⎛ λ ⋅ a ⎞ d r ⎜ + ⎟ ⋅ tG 2 ili po (4) = ⎝ ⎠ + C' λτ ⋅⋅ a η + 2

Broj 2,2008. 125 RUDARSKI RADOVI

Radi pojednostavljenja rešenja ∂σ σσ += r r uvodimo sledeću zamenu: ϕ r ∂r λ ⋅ a + G ⎪⎧ a2 ⎡ λ ⋅a ⎤⎪⎫ σ 1P 1−+= −e1 −βt (21) 2 = β ...... (18) ϕ ⎨ 2 ⎢ ()⎥⎬ λτ ⋅⋅ a ⎩⎪ r ⎣ λ +⋅ G2a ⎦⎭⎪ η + 2 Radi pojednostavljenja u izraz (20) Rešenje prethodnog integrala dobija uvodimo sledeću zamenu: sledeći oblik: λ ⋅ a α = ...... (22) ⋅ aP 2 ⎛ λ ⋅ a ⎞ λ +⋅ 2a G − ()tA ⎜ + ⎟ ⋅= eCG βt'' 2 ⎝ 2 ⎠ i tada će jednačine koje određuju naponsko stanje imati sledeći oblik: - C i C ''' , konstante integrala na osnovu ⎧ 2 ⎫⎫ čega određujemo vrednost funkcije A(t) ⎪ a βt ⎪ σ r ⎨1P []α()−−−= e11 ⎬⎪ ⎪ r 2 ⎪ 2 '' ⎩ ⎭⎪ ...... (23) ⋅ aP C2 −βt ⎬ tA = − ⋅ e 2 () ⎪⎧ a βt ⎪⎫⎪ λ +⋅ 2a G λ +⋅ 2a G σ ϕ ⎨1P []α()−−+= e11 ⎬⎪ ⎪ r 2 ⎪ Sada A(t) uvrstimo u izraz (15) i ⎩ ⎭⎭ dobijamo: za r = a: '' ⎛ ⋅aP C2 −βt ⎞ −βt ⎜ ⎟ . r ασ ( −⋅= e1P )...... (24) Pd = λ⎜ − ⋅e ⎟ ⎝ λ +⋅ G2a λ +⋅⋅ )G2a(a ⎠ σ α ( −−= e1PP2 −βt ) ...... (25) Ako ispoštujemo početne uslove, da je u ϕ trenutku t = 0, reakcija podgrade Pd = 0, u tom slučaju konstanta integrala je: Definicija deformacionog pritiska je Pd = σr = a, pa je ravnoteža postavljene 2 podgrade definisana izrazom (14). Ako u ⋅ aP C '' = jednačinu (24) uvrstimo vrednosti 2 koeficijenata φ (22) i β (18) dobnijamo Konačna vrednost funkcije A(t) izraz za određivanje deformacionog poprima sledeći oblik: pritiska: 2 ⋅dE ⋅ aP −βt o ()tA = (− e1 )...... (19) Pd = ⋅ λ +⋅ 2a G o ⋅+⋅ aG2dE ⋅+⋅ aG2dE ...... (26) Uvrstavanjem izraza (19) u (17) sledi: ⎛ − o ⋅t ⎞ ⎜ ⎟ −⋅ e1P o ητ ⋅+⋅⋅ a2dE 2 ⎜ ⎟ ⋅ aP ⎡ λ ⋅ a −βt ⎤ ⎜ ⎟ ()tT = ⎢1 − ()− e1 ⎥ ⎝ ⎠ C2 ⎣ λ +⋅ G2a ⎦ Deformacioni pritisak definisan Sada funkciju T(t) uvrstimo u izraz (13) izrazom (26) odnosi se na stenski masiv sa i dobićemo vrednost radijalnog napona svojstvima reološke sredine (model Poynting-Thomson-a), a koji sadrži ⎪⎧ a 2 ⎡ λ ⋅ a ⎤⎪⎫ σ 1P 1−−= − e1 −βt (20) posebne slučajeve sredine (Kelvin-Voigta) r ⎨ 2 ⎢ ()⎥⎬ ⎩⎪ r ⎣ λ +⋅ G2a ⎦⎭⎪ kada je τ = 0 i (Maxwella) kada je G = 0. Obodne napone dobijamo iz jednačine Sredina Kelvin-Voigta: unutrašnje ravnoteže:

Broj 2,2008. 126 RUDARSKI RADOVI

⋅+⋅ aG2dE ⎛ − o ⋅t ⎞ ⋅aP o ⋅dE ⎜ η⋅⋅ a2 ⎟ u = ...... (32) Pd = −⋅ e1P (27) λ +⋅ 2a G ⋅+⋅ aG2dE ⎜ ⎟ o ⎝ ⎠ Ako usvojimo da su pomeranja Sredina Maxwella: podgrade jednaka pomeranju kontura podzemne prostorije, tada se u izraz (32), ⋅+⋅ aG2dE ⎛ − o ⋅t ⎞ umesto koeficijenta krutosti λ podgrade, ⎜ o ητ ⋅+⋅⋅ a2dE ⎟ d −= e1PP ...... (28) može uvesti vrednost koju dobijamo iz ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ (31): P λ = d PRINCIPI SADEJSTVA PODGRADE u SA STENSKIM MASIVOM ⋅ aP u = , Krajnji domet deformacionog pritiska P d +⋅ G2a u funkciji vremena za razmatrane reološke u sredine za t → ∞ je: za sredinu Poynting-Thomsona i Kelvin- iz čega proizilazi da deformacioni pritisak Voigta: stenskog masiva izražen funkcijom pomeranja glasi: ⋅ dE P = o ⋅ P ...... (29) d G2 o ⋅+⋅ aG2dE PP ⋅−= u ...... (33) d a Izraz (33) naziva se karakteristikom za sredinu Maxwella: stenskog masiva sa svojstvima sredine Maxwell-a i pri G = 0, tada izraz (33) ima d = PP ...... (30) sledeći oblik:

d = PP ...... (34) Parametri podgrade Eo i d su jedan od činilaca koji imaju uticaja na tok promena Ilustracije radi, sadejstvo podgrade sa deformacionog pritiska. stenskim masivom prikazaćemo u sistemu Reakcija podgrade, prema uslovima koordinata = fP ()ud , sl. 2. (14), proporcionalna je pomeranju konture podzemne prostorije: KRUTOST PODGRADE I KARAKTERISTIKA STENSKOG d λ ⋅= uP ...... (31) MASIVA TRASE TUNELA d KRIVELJSKA REKA λ Eo ⋅= a2 Pri analizi karakteristika stenskog masiva Izraz (31) je karakteristika podgrade. trase tunela Kriveljska reka uzeli smo deo Maksimalna pomeranja konture koji je najdublji. Fizičko-mehanički podzemne prostorije dobijaju se iz izraza parametri stena su prikazani u tabeli br. 1. (4) za r = a i t ∞→ i iznosi:

Broj 2,2008. 127 RUDARSKI RADOVI

Tabela 1. Jednoosna Tangentni Zapreminska težina Koeficijent Koeficijent otpornost na modul u prirodnom stanju pora Poisson-a pritisak elastičnosti γ [kN/m3] e ν σp [MPa] Et [MPa] 25,20 0,070 13,35 2360 0,35 h = 140 [m], maks.dubina stropa tunela, d = 0,30 [m], debljina betonske obloge, 4 Eo = ⋅101 [MPa], modul elastičnosti betona, = []m8,1a

Pd [MPa] stena kao sredina karakteristika Maxwella podgrade 3,53

3,0 P 2,0 stenski masiv kao sredina Kelvina (Poynting - Thomson) d =P d o P E d+2G a o E = d P 1,0 arc tg λ 0,5

P a U [m] 2G Sl. 2. Sadejstvo podgrade tunela Kriveljska reka sa stenskim masivom pri odgovarajućem deformacionom karakteru okolnih stena i krutosti podgrade

Jasno se vidi iz sl.2 da tačke presecanja stenskim masivom, Bakar – Copper, karakteristika stenskog masiva i podgrade broj 1, Bor, 2007 daju uslove sadejstva kompleksa „stenski 2. Dr Milenko Ljubojev, Ratomir Popo- masiv – podgrada“. vić, Osnove geomehanike, RTB Bor, Analizirajući dijagram, (sl. 2), karakte- Institut za bakar Bor, 2006. ristika stenskog masiva (33), treba 3. Ratomir Popović, Primena teorije naglasiti da, praktično, nema mogućnosti Kastiljanija pri određivanju preseka uticaja na njegov tok u istraživanom luka i razmaka između lukova, Arhiv za rudarstvo i geologiju Tuzla, 1987. sistemu = fP . Karakteristika pod- ()ud 4. Ratomir Popović, Podgrada u visoko- grade (31) je prava, a njen koeficijent plastičnim glinama, Rudarski glasnik, pravca λ kao krutost podgrade može se RGF Beograd, 1995. menjati u veoma širokom dijapazonu. 5. Milenko Ljubojev, Ratomir Popović, Prema izrazu (16), vrednost koeficijenta λ Deformisanje stenskog masiva i slega- zavisi od materijala podgrade i odnosa nje površine terena uzrokovanih podze- d mnom eksploatacijom mineralnih siro- . a 2 vina, Rudarski radovi,Bor, 1/2001 6. Ratomir Popović, Milenko Ljubojev, LITERATURA Mile Bugarin, Definisanje opterećenja na podgradu podzemne prostorije, 1. Ratomir Popović, Milenko Ljubojev, Bakar – Copper, Bor, 2008 Mile Bugarin, Osnove postavki meha- ničkih modela sadejstva podgrade sa

Broj 2,2008. 128 RUDARSKI RADOVI

Broj 2,2008. 129 RUDARSKI RADOVI

UTICAJ GRANULOMETRIJSKOG SASTAVA MLIVA NA ISKORI[]ENJE BAKRA U FLOTACIJI 101

UPUTSTVO AUTORIMA

Časopis RUDARSKI RADOVI izlazi dva puta godišnje i objavljuje naučne, stručne i pregledne radove. Za objavljivanje u časopisu prihvataju se isključivo originalni radovi koji nisu prethodno objavljivani i nisu istovremeno podneti za objavljivanje negde drugde. Radovi se anonimno recenziraju od strane recenzenta posle čega redakcija donosi odluku o objavljivanju. Rad priložen za objaljivanje treba da bude pripremljen prema standardima časopisa Rudarski radovi da bi bio uključen u proceduru recenziranja. Neodgovarajuće pripremljeni rukopisi biće vraćeni autoru na doradu.

Standardi za pripremu rada

Obim i font. Rad treba raditi u Microsoft Wordu novije verzije, fontom Times New Roman veličine 12 sa razmakom 1,5 reda. Preporučuje se da celokupni rukopis ne bude manji od 5 strana i ne veći od 10 strana. Naslov rada. Iznad naslova rada piše se ime (imena) autora i institucija (institucije) u kojoj radi (rade). Ne preporučuje se da na radu budu više od tri autora. Uz ime prvog autora treba staviti fusnotu koja sadrži elektronsku adresu autora. Ukoliko rad potiče iz doktorske ili magistarske teze u fusnoti treba da stoji i naziv teze, mesto i fakultet na kojem je odbranjena. Za radove koji potiču iz istraživačkih projekata treba navesti naziv i broj projekta, finansijera i instituciju u kojoj se realizuje. Izvod. Izvod dužine 150-300 reči nalazi se na početku rada i sadrži cilj rada, primenjene metode, glavne rezultate i zaključke. Ključne reči. Ključne reči se navode iza rezimea. Treba da ih bude minimalno 3, a maksimalno 6. Naslov rada, izvod i ključne reči treba da budu prevedeni na engleski jezik. Osnovni tekst. Radove treba pisati jezgrovito, razumljivim stilom i logičkim redom koji, po pravilu, uključuje uvodni deo s određenjem cilja ili problema rada, opis metodologije, prikaz dobijenih rezultata, kao i diskusiju rezultata sa zaključcima i implikacijama. Reference u tekstu. Imena stranih autora u tekstu se navode u originalu ili u srpskoj transkripciji, fonetskim pisanjem prezimena, a zatim se u zagradi navodi izvorno, uz godinu publikovanja rada, npr. Miler (Miller, 1957 ). Kada su dva autora rada, navode se prezimena oba, dok se u slučaju većeg broja autora navodi prezime prvog i skraćenica ''i sar.'' ili ''et al.'' Citati. Svaki citat, bez obzira na dužinu, treba da prati referenca sa brojem strane. Za svaki citat duži od 350 znakova autor mora da ima i da priloži pismeno odobrenje vlasnika autorskih prava. Spisak literature. Na kraju teksta treba priložiti spisak literature koja je navođena u tekstu. Bibliografska jedinica knjige treba da sadrži prezime i inicijale imena autora, godinu izdanja, naslov knjige (kurzivom), mesto izdanja i izdavača, npr: Poglavlje u knjizi navodi se na sledeći način: [1] Willis B. A.: Mineral Procesing Technology, Oxford, Perganom Press (1979), str. 35. Članak u časopisu navodi se na sledeći način: autor, godina izdanja (u zagradi), naslov članka, puno ime časopisa (kurzivom), volumen (boldovan), broj i stranice npr: [2] Milošević N., Ristić M.. (2001): Konetika procesa adsorpcije jona bakra iz otpadnih voda jame na jonoizmenjivaču Amberlit IR-120, Časopis Bakar, Bor, 26, 1, str. 113-118.

Web dokument: ime autora, godina, naziv dokumenta (kurzivom), datum kada je sajt posećen, internet adresa sajta, npr: Degelman, D. (2000). APA Style Essentialis. Retrieved May 18, 2000. from WWW: http://www.vanguard.edu/psychology/apa.pdf Kada se isti autor navodi više puta poštuje se redosled godina u kojima su radovi publikovani. Ukoliko se navodi veći broj radova istog autora publikovanih u istoj godini, radovi treba da budu označeni slovima uz godinu izdanja npr. 1999a, 1999b... Navođenje neobjavljenih radova nije poželjno, a ukoliko je neophodno treba navesti što potpunije podatke o izvoru. Slike i tabele. Svaka ilustracija i tabela mora biti razumljiva i bez čitanja teksta, odnosno, mora imati redni broj, naslov i legendu (objašnjenja oznaka, šifara i skraćenica).

Adresa redakcije je: Časpis RUDARSKI RADOVI Institut za rudarstvo i metalurgiju, Naučnotehnološka informatika, Zeleni bulevar 35, 19210 Bor E-mail: [email protected]

ili: JP za podzemnu eksploataciju Resavica Dr Mirko Ivković Petra Žalca 2 35 237 Resavica

Radovi se šalju elektronskom poštom ili u drugom elektronskom obliku, kao i na PTT adrese.

Za obaveštenja koristiti telephone: 030/454-104; 030/435-198 ili 035/627-566

Svim autorima se zahvaljujemo na saradnji. SADR@AJ CONTENS

S. Krstić, V. Ljubojev, M. Ljubojev, M. Maksimović GEOLOŠKA ISTRAŽENOST ULJNIH ŠKRILJACA U OKOLINI SELA VINA GEOLOGICAL INVESTIGATION OIL SHALES NEAR VILAGE VINA...... 1

M. Jovanović1, M. Mikić, V. Marinković ANALIZA REZULTATA VIŠEGODIŠNJEG GEOLOŠKOG ISTRAŽIVANJA NA LOKALITETU KIRDŽIJSKI POTOK ANALYSIS OF RESULTS FROM GEOLOGICAL RESEARCHING PROCESS ON COOPER DEPOSIT AREA IN TO LOCALITY„KIRIDŽIJSKI POTOK” ...... 7

L. Đurđevac Ignjatović,. D.Ignjatović OGLED TRIAKSIJALNE KOMPRESIJE NA PRIMERU FLOTACIJSKE JALOVINE SA KRIVELJSKE BRANE 1-A TRIAXIAL COMPRESSION TEST ON THE SAMPLE OF FLOTATION TAILINGS FROM FLOOD-GATE VELIKI KRIVELJ 1-A ...... 13

S. Krstić, V. Ljubojev, M. Ljubojev NIVO PODZEMNIH VODA NA DELU PROJEKTOVANE TRASE TUNELA LEVEL OF UNDERGRAUND WATER IN A PART OF DESIGNED TUNEL ROUTE...... 19

R. Popović, L. Đurđevac Ignjatović, D. Urošević KONSOLIDACIJA I KOEFICIJENT VODOPROPUSNOSTI FLOTACIJSKOG ODLOŽENOG MATERIJALA CONSOLIDATION AND COEEFICIENT OF WATER PERMEABILITY THE DUMPED FLOTATION MATERIAL ...... 25

O. Dimitrijević, Z. Stevanović, Z. Ilić VERIFIKACIJA POSTOJEČE OPREME ZA FLOTIRANJA I PREČIŠĆAVANJA TOPIONIČKE ŠLJAKE DESIGNING OF THE EXISTING EQUIPMENT FOR FLOTATION AND CLEANING WITH REGRINDING OF SMELTER SLAG...... 31

Z. Ilić. B. Rajković,O. Dimitrijević VERIFIKACIJA POSTOJEĆE MAŠINSKE OPREME (TRAKASTIH TRANSPORTERA) U PROCESU MLEVENJA I KLASIRANJA ŠLJAKE U POGONIMA BORSKE FLOTACIJE VERIFICATION OF THE EXISTING MECHANICAL EQUIPMENT (BELT CONVEYORS) IN THE PROCESS OF SLAG GRINDING AND SIZING IN THE FLOTATION PLANTS IN BOR ...... 39

O. Dimitrijević, B. Drobnjaković, Z. Stojanović UGRADNJE KLIPNIH PUMPI SA MEMBRANAMA U GLAVNOM POSTROJENJU ODVODNJAVANJA JAME U XV HORIZONTU MOUTING OF PISTON PUMPS WITH MEMBRANES INTO THE MAIN PLANT FOR UNDERGROUND MINE DEWATERING ON THE XV LEVEL...... 47 R. Pantović, L. Kričak METODOLOGIJA UTVRĐIVANJA UZROKA RAZLETANJA KOMADA STENE PRI MINIRANJU NA POVRŠINSKIM KOPOVIMA METHODOLOGY OF THE DETERMINATION CAUSES OF THE FLYROCK AT BLASTING ON OPEN PITS ...... 57 R. Pantović, Ž. Milićević PROGNOZA BRZINE BUŠENJA DUBOKIH BUŠOTINA HIDRAULIČKIM BUŠAĆIM ČEKIĆIMA PROGNOSIS OF LONG HOLE PENETRATION RATE USING THE HYDRAULIC ROCK DRILLS...... 71 Lj. Janošević, M. Ignjatović, O. Dimitrijević IZBOR NAČINA PREMOŠĆAVANJA DOLINE REKE RADUŠE U PODRUČJU LEŽIŠTA KAMENOG UGLJA „PROGORELICA“ – BALJEVAC ZA PROLAZAK TRAKASTOG TRANSPORTERA THE SELECTION OF SPANING METHOD THE RIVER RADUŠA VALLEY IN THE AREA OF STONE COAL DEPOSIT „PROGORELICA“ – BALJEVAC FOR CONVEYOR BELT PASSING THROUGH ...... 83 M. Gericke, V. Conić, D. Milanović, V. Cvetkovski NOVI TRETMAN FLOTACIJSKIH KONCENTRATA IZ RUDNIKA BAKRA RTB-A BOR NEW TREATMENT OF FLOTATION CONCENTRATES FROM RTB COPPER MINE...... 89 M. Gericke, V. B. Cvetkovski, V. T. Conić, M. V. Cvetkovska POSTUPAK BIOLUŽENJA VELIKOKRIVELJSKOG I MAJDANPEČKOG KONCENTRATA BAKRA PRESENT OF THE BIOLEACHING V. KRIVELJ AND MAJDANPEK CONCENTRATE...... 107 J. Lilić, V. Filipović, S. Janošević, M. Žikić REKULTIVACIJA SEPARACIONOG JALOVIŠTA BELOREČKI PEŠČAR RECULTIVATION OF THE SEPARATION TAILINGS DUMP BELOREČKI PEŠČAR ...... 115 M. Ljubojev, R. Popović, M. Bugarin DEFORMACIONI PRITISAK, KRUTOST PODGRADE I KARAKTERISTIKE STENSKOG MASIVA TRASE TUNELA KRIVELJSKA REKA DEFORMATION PRESSURE, SUPPORT RIGIDITY AND ROCK MASSIF CHARACTERISTICS OF ROUTE IN THE KRIVELJSKA RIVER TUNNEL...... 123