2. előadás: Az ásvány-előfordulások térképezése
2. Előadás: Az ásvány-előfordulások térképezése Ha ismerjük a mélyfúrások jellemző pontjainak térbeli helyzetét, megszerkeszthetjük az ásvány-előfordulások hozzávetőleges térbeli helyzetét is. Legegyszerűbb és legszemléltetőbb eljárás az, amikor a fúrási adatok alapján elkészítjük az előfordulás modelljét. A modell azonban nem lehet alapja a további tervezéseknek, legfeljebb arra használható, hogy tájékoztatást adjon a további fúrások helyének kijelölésében. A további tervezés alapja kizárólag a területről készült szintvonalas térkép lehet, amelyen a fúrásadatok ismeretében meg kell szerkeszteni a fekü és fedő felületek szintvonalait. Külön térkép másolatot kell készíteni a fekű és külön a fedő felületekről. Ha a két felület egymással párhuzamos, azaz a hasznos ásványanyag vastagsága állandó, akkor elég csak egy szintvonalas térképen ábrázolni, akár a fekü akár a fedő síkját. A fekü és a fedősíkokat ábrázoló szintvonalas térképen – ún. telepszintvonalas térképen – azután meghatározhatók a hasznos ásványanyag (telep) csapás- és dőlésiránya, a dőlésszöge, a kibúvási vonalak, a vetők közelítő helye, az elvetés magassága, vagy a telep egyéb geológiai vagy geometriai adatai. Természetesen a szintvonalas térkép sem adhat tökéletes képet az ásványelőfordulások térbeli helyzetéről, mivel a fúrtlyukak nem minden esetben elég sűrűek, annak megállapítására, hogy a normálistól eltérő telepzavargást vető-, illetőleg csapás, vagy dőlésváltozás idézi-e elő. Ezért a szintvonalas térképet célszerű a fúrásokkal párhuzamosan, folyamatosan készíteni, mert a már elkészült térképrészletek alapján a részletes mélyfúrások helye célszerűbben kijelölhető. A fedő, ill. fekü szintvonalainak magasságkülönbségét úgy kell megválasztani, hogy a térkép áttekinthető legyen, vagyis a szintvonalak térképi távolsága (t) 1-2 cm körüli érték legyen. Ez azt jelenti, hogy a szintvonalközök értéke e függvénye a használatos térkép méretarányának és az ábrázolandó telep dőlésszögének (γ-nak ), vagyis e = M t tg γ ahol M jelenti a használatos térkép méretarányának a nevezőjét ( a méretarányszámot). Pl. ha felvesszük, hogy t = 0,01 m, M = 1000 m és γ = 25o akkor e = 1000 ·0,01 ·0,466 = 4,7 m Természetesen a szintvonalközöket csak egész számokban vesszük fel, s így a példa esetében 5 m-re kerekítünk. A gyakorlatban a szintvonalközöket általában 1, 2, 5, 10, 25 ill. 50 m értékben határozzák meg. Az ásványvagyon mennyiségének a meghatározása részben a mélyfúrások, részben pedig a már nyitott bányatérségekben (aknák, vágatok, stb.) mért adatok alapján (vastagság, kiterjedés, sűrűség) határozható meg. Az ásványvagyon meghatározásának a pontossága végeredményben – a kivételes esetektől eltekintve – a telepeket harántoló, bennük haladó bányaterek és a fúrtlyukak számától függ. Minél nagyobb ezeknek a száma, annál megbízhatóbb a meghatározás A kőzetek fizikai, mechanikai, kémiai tulajdonságait – a műszaki kőzetjellemzőket – a föld belsejéből (mélyfúrások, nyitó bányaterek anyagából) vett kőzetmintákból lehet megállapítani. 2-1
Óravázlat a Földalatti mérések előadásaihoz
Bányatérségek rendszerének kialakítása Ha a felderítés és kutatás alapján nyert adatokból megállapítható, hogy az előfordulás műrevaló, az ásványkincs felhasználás gazdaságilag szükséges, a kitermelés kezdetét veheti. A rendelkezésre álló adatok alapján elsősorban azt kell eldönteni, hogy az ásványkincs kitermelése külszíni vagy mélyműveléssel történik-e? Külszíni műveléshez az ásványkincset takaró fedőkőzetet eltávolítjuk, hogy az így hozzáférhetővé vált ásványkincseket kitermelhessük. Mélyműveléshez az ásványkincset az adottságok szerint úgy tesszük hozzáférhetővé, hogy a takaróréteget aknákkal vagy közel szintes folyosókkal harántoljuk, egészen a hasznosítható ásványtelepülésig. A két lehetőség közül azt választjuk, amelyik gazdaságosabb termelést biztosít. Külszíni művelésre rendszerint a külszínhez közel eső ásványkincsek jönnek számításba. Telepítésének lehetősége függ a takaróréteg vastagságától, a benne foglalt rétegek szilárdságától, az ásványkincs mennyiségétől, vastagságától, fajlagos értékétől. Általában és durván a külszíni művelés lehetőségét az ásványkincs kitermelhető mennyiségének és az eltávolítandó, megmozgatandó fedőkőzetek mennyiségének arányával szoktuk jellemezni. Szabályos, közel síkokkal határolt települések esetében az ásványkincs és a takaróréteg vastagságának arányát szokás jellemző értéknek tekinteni. Ez a viszonyszám azonban csak egy meghatározott jellegű településre lehet jellemző, mert mint láttuk, a külszíni művelés gazdaságossága más egyéb tényezőktől is függ. A külszíni művelés telepítésének kérdéseivel a továbbiakban nem foglalkozunk. Azokat a bányatérségeket, amelyek az ásványtelepülés és a külszín között az összeköttetést megteremtik felnyitó vagy főfeltáró bányatérségeknek nevezzük. Ide soroljuk az aknákat, tárókat és a főkeresztvágatokat. Ahhoz, hogy a földalatti ásványkincset hozzáférhetővé és üzemszerű kitermelését lehetővé tegyük, az ásványtelepülés és a külszín között két összeköttetést kell létesíteni. Az egyiken történik az ásványkincs kiszállítása, a másik pedig azért szükséges, mert a földalatti bányatérségeket a külszínről folyamatosan levegővel kell ellátni. Az egyik összeköttetésen jut be a levegő, végigjárja a bányatérségeket, és a másikon távozik. Az ásványkincset és a külszínt összekötő, földbe mélyített térségek lehetnek aknák, folyosók. A külszínt és az ásványtelepülést összekötő függőleges bányatérséget függőleges aknának nevezzük. Ha az összekötő bányatérség a vízszinteshez meghatározott szög alatt hajlik, lejtős aknának nevezzük. A külszínt és az ásványkincset gyakorlatilag vízszintesen összekötő bányatérséget, folyosót tárónak vagy tárnának, míg általában a szállítás, közlekedés, légvezetés vagy vízvezetés célját szolgáló szintes bányafolyosót vágatnak nevezzük. Maguk a függőlegese aknák csak egy-egy pontban ütik meg a széntelepeket, ezért az akna bizonyos pontjaiból elindulva szintes folyosókat, ún. főkeresztvágatokat hajtunk ki. A főkeresztvágatok szintekre osztják a széntelepet, azaz minden szinten külön nyitják meg. Az akna rendeltetése szerint szintén lehet szállító- vagy szkipakna, szellőző- vagy légakna és amelyeket csak különböző vezetékek, csövek s egyéb szerelvények elhelyezésére használnak, az a műakna. A külszínre ki nem lyukasztott, nagyobb bányarész kiszolgálására létesített akna neve vakakna. A szivattyúkamra két oldalára a bányavíz befogadására szolgáló bányatérségeket zsompvágatnak nevezzük. Az aknák különböző célokra hasznosítható részeit a hasznosítástól függően nevezzük meg: lehet járó-, szállító- és műosztály.
2-2
2. előadás: Az ásvány-előfordulások térképezése A járóosztályhoz helyezik el a gyalogos közlekedést szolgáló lépcsőket, létrákat a szállítóosztály szolgálja a személyek és anyagok szállítását, míg a műosztályt a kábelek, csővezetékek stb. elhelyezésére használják. A személyek, csillék és anyagok szállítására szolgáló berendezés a kas. A függőleges aknában az anyagszállítás a kas helyett végezhető nagy űrtartalmú edényekkel (bödönökkel) is. Ereszke: földalatti vágatokat összekötő lejtős vágat, amelyeket telepdőlésben (vagy átdőlésben) felülről lefelé hajtanak ki és benne a szállítást is ebben az irányban végzik. A siklónál az ereszkével ellentétben a szállítást alulról felfelé végzik. Aknarakodó: az akna egy szintjén közvetlenül az aknához csatlakozott nagyszelvényű bányatérség, amelynek fő funkciója a szállító berendezések ki és berakása. A bányatérségek mennyezete a főte, a padlója pedig a talp. Biztosításon a bányászatban a bányatérségek (aknák, vágatok, stb.) kifalazását, kiácsolását értjük, vagyis védekezést a kőzetomlás ellen. A biztosítás anyag lehet fa, vas, acél, tégla, betonidomkő, vagy beton. A függőleges akna külszínnel érintkező legfelső része (szintje) az aknagárd. Fa, vas, acél biztosító szerkezet beépítésekor a szerkezet és a kőzet közé helyezett deszka vagy fémrács neve: bélésanyag. Aknadugó az aknafenék egész szelvényét rendszerint cementtel (betonnal) elzáró létesítmény. Aknamélyítés az akna elkészítését célzó bányászati mélyépítési művelet. Az aknaüzemet kiszolgáló szállító berendezések vezetésére, esetenként a szállítógép befogadására is szolgáló külszíni fa, vas vasbeton szerkezetű építmény az aknatorony (1. ábra). Közvetlen az akna közelében a vágányon elhelyezett zárszerkezet, amely megakadályozza a csilléknek az aknába esését, az aknazár. Az aknazár a kassal kényszerkapcsolatban van, csak akkor nyitható, amikor a kas a rakodói szinten van.
1. ábra 2-3
Óravázlat a Földalatti mérések előadásaihoz Csorga (vízcsorga) a vágat talpán kiképzett csatorna, amelyen a bányavizet a zsompba vezetik. Elővájás a neve a bányatérségek kialakítási műveletének az ásványtelepben, fejtésre való előkészítés céljából. Amint láttuk, a főfeltáró bányatérségek csak egy-egy ponton, illetve a közvetlen szomszédságban teszik az ásványvagyont hozzáférhetővé. Lehetővé teszik azonban, hogy ebből a pontból elindulva magában az ásványtelepülésben vagy azzal párhuzamosan, a mellékkőzetekben különböző irányokban további folyosókat hajtsunk ki, hogy ezzel a aknához tartozó ásványkincs mindenütt hozzáférhető legyen. Telepes előfordulásoknál ezek a folyosók haladhatnak csapás irányban, dőlés irányban vagy átlós irányban. Ha a folyosók vetőkhöz érnek, a vető elvetési magasságától és a telep vastagságától függően rövidebb-hosszabb szakaszon nem a telepben, hanem annak fedőjében vagy a feküjében haladnak. Nem egyszer fordul elő, hogy egész terjedelmükben és hosszukban a feküben vagy a fedőben haladnak azért, mert ott szilárdabb, tehát állékonyabb kőzetben vannak, vagy azért, hogy a szállító folyosók egyenesvonalusága minél jobban biztosítható legyen. Azt a területet, amelyet egy aknapárral termelünk ki, aknamezőnek hívjuk. Az aknamező részterületekre oszlik. Az aknamező részterületeit mezőknek vagy bányamezőknek nevezzük. Annak a folyosórendszernek a kialakítását, amely az aknamező ásványkincsének hozzáférhetőségét biztosítja, aknamező feltárásnak nevezzük. Az aknamező feltáró folyosóhálózatához csatlakoznak a bányamezőben lévő ásványkincs hozzáférhetőségét biztosító folyosórendszerek, ezek kihajtása a mezőfeltárás. Az aknamező feltárás folyosórendszere biztosítja az anyag-és levegőforgalmat az akna és a bányamezők leágazási pontja között. Amíg a főfeltáró bányaterek az esetek túlnyomó részében meddő kőzetekben haladnak, addig az aknamező- és mezőfeltáró tárnafolyosók lehetnek az ásványtelepülésben vagy meddőkőzetben. Egy-egy aknamező ásványkincsének kitermeléséhez a feltáró vágatokat – elsősorban a meredek dőlésű telepeknél – különböző szintmagasságokban kell elhelyezni. Szintmagasságnak két szintfolyosó magasságkülönbségét (M), szinttávolságnak (T) pedig a két szintfolyosónak a telepben mért távolságát nevezzük (2. ábra). Ha a telep dőlésszögét γ-val jelöljük, akkor M = T sin γ Az aknamező tehát függőleges értelemben általában szintmezőkre vagy egyszerűen szintekre is osztódik.
2-4
2. előadás: Az ásvány-előfordulások térképezése
2. ábra A főfeltáró és feltáró folyosók térbeli helyzetét a szállítás, levegőellátás követelményein kívül elsősorban az ásvány-előfordulás térbeli helyzete és méretei (a telep vastagsága, mennyisége stb.) határozza meg. Megjegyezzük, hogy meredek dőlésűnek tekintjük a széntelepet, ha dőlése a 20o -25oot meghaladja. Egy másik értelmezés szerint pedig akkor meredek dőlésű a telep, ha a szén vagy a meddő a telep dőlésében kiképzett bányatérség talpán önsúly hatására lefelé mozog. Az ilyen telep dőlésszöge 30o -45o közötti érték szokott lenni. Az aknamező határai lehetnek természetes és mesterséges (műszaki) határok. Természetes határt jelentenek az ásványkincs kiékelődése, kibúvása, nagyobb vetők. A mesterséges határokat műszaki-gazdasági megfontolások szabják meg, vagy előzetes bányászati munkálatok hoztak létre. Lehetnek ezek jelentős külszíni létesítmények is. Ilyenek lehetnek pl. vasútvonalak vagy korábbi bányaüzemek fejtési határa. A korszerű eszközök és módszerek is csak egy bizonyos mélységig lehatoló bányászkodást tesznek lehetővé. Lehet tehát, különösen meredek településnél, az aknamezőnek mélységi műszaki hatása is. A mélységi határ az aknaszállítás lehetséges kapacitásától, a geotermikus gradienstől és a kőzetek szilárdságától függ elsősorban a gazdasági szempontok figyelembevétele mellett. A feltárás elkészítése után lehet megkezdeni a fejtést. A kőzetek megbontásának a jövesztésnek módszerét és eszközeit a kőzet szilárdsága, rétegződése, stb. határozza meg.
A hasznosítható ásványanyagok lefejtése A hasznosítható ásványok lefejtésén azoknak a munkálatoknak összességét értjük, amelyekkel a természetes lelőhelyén telepben, telérben, tömzsben előforduló ásványok folyamatosan és rendszeresen kitermelhetők. A fejtés fogalma magába foglalja azokat a munkálatokat, amelyek révén az ásvány az előre meghatározott, megtervezett, a fejtési munkahelyekkel egy időben vagy megelőzően kialakított bányafolyosók, fejtési vágatok szállító berendezésén keresztül a feltáró folyosórendszerbe kerül. Ez a módszeres és 2-5
Óravázlat a Földalatti mérések előadásaihoz folyamatos munka a következő főbb munkafázisokat foglalja magában: a fejtések előkészítése, az ásványnak a természetes lelőhelyéről való kinyerése, a keletkezett üreg szükségszerű nyitvatartása, illetve a már nem szükséges üreg megszüntetése, kitöltése, betömedékelése, felhagyása. A fejtés-előkészítés jelenti azoknak a folyosóknak kihajtását, amelyek a fejtési munkahelyet a feltárás folyosórendszerével, rendszerint a bányamezőt feltáró folyosórendszerrel kötik össze. Ezekben szállítjuk a fejtések termelvényét a feltáró folyosókig, ezeken kerülnek a fejtésekbe a szükséges anyagok, gépek, berendezések, itt bonyolódik le a személyközlekedés, ezeken áramlik be, illetve ki a fejtések levegője. Mivel a fejtési munkahely, a fejtés homlokfelülete állandóan mozog, a fejtéselőkészítő vágatok ennek megfelelően állandóan változtatják hosszúságukat és csak addig élnek, amíg azt a meghatározott kiterjedésű ásványtelepülést le nem fejtjük, amelyet az előkészítő vágatrendszer kiszolgál. Általában a fejtés-előkészítésnek két vágata van: a fejtés szállító vágata és a fejtés légvágata. Az előbbi a feltáró folyosórendszer szállító, az utóbbi a légfolyosójához csatlakozik. Lehetnek természetesen olyan fejtések is, amelyeknek két vagy több szállító, illetve légvágata van. Az ásványnak a természetes lelőhelyéről való kinyerése jelenti a telepből, telérből, tömzsből, fészekből való leválasztását, lejövesztését, darabosítását, a fejtési szállítóedénybe való rakását és a fejtésből való elszállítását. A jövesztés művelete történhet szerszám segítségével kézi erővel, robbantással, hidraulikus úton és gépi munkával. Ugyanúgy a rakodás elvégezhető kézi és gépi erővel. A fejtések szállítása lehet folyamatos vagy szakaszos. A folyamatos szállítás eszközei, illetve berendezései a szalagos szállítógépek: láncos vonszolók, rázott csúszdák, gumiszalagok, illetve csúsztatóvályuk. Meredek talpon gurítókban az ásvány a nehézségi erő hatására hagyja el a fejtést, jut a fejtés szállító folyosóba. A folyamatos szállítás módszerei közé soroljuk a hidraulikus áramlás segítségével való szállítást is. A szakaszos fejtési szállítás eszközei: a csille, amely lehet önjáró, emberi erővel, kötéllel mozgatott. Az önjáró csille rendszerint gumikerekes, nagy űrtartalmú és beépített motorja van. A köteles mozgatásnál a kötél vonóerejét egy vagy kétdobos vitlából kapja. Az ásvány jövesztése, elszállítása révén keletkezett és az optimális munkavégzéshez szükséges üreg megtartását a fejtési biztosítással érjük el. Anyag fa, fém vagy ritkábban a fejtésben kitermelt egyébként nem használható kőzet. Fából fejtési támok, fejtési ácsolatok, bélelés, máglya, orgonasorok, csokros támok, fémből támok, süveggerendák, zsámolyok, pajzsok készülhetnek. A helyszínen nyert kőzetekből biztosító falak építhetők. A támok, a fejtési ácsolatok, a bélelés a kőzethullás ellen védenek, és bizonyos fokig a kivájt üregek fedőrétegeinek süllyedését szabályozzák. A máglyák, orgonasorok, csokros támok, zsámolyok, pajzsok az üregek nyitvatartását, a fedőrétegek süllyedésének szabályozását, a megkívánt helyen vagy vonalon való eltörését, a törésvonal mögötti fedőrétegek veszélytelen leszakadását, leomlasztását biztosítják. A már nem szükséges fejtési üregek veszélytelen felhagyása általában megköveteli kitöltésüket. Igen szilárd mellékkőzetek esetén lehet csak fejtési üregeket kitöltetlenül magukra hagyni veszély nélkül. Ez csak az ércbányászat eruptív, igen szilárd kőzeteiben lehetséges, ahol a vékony telérek kifejtése után az üregek kitöltetlenül magukra maradnak. Különösen jellemző volt ez a régi századok ércbányászatára, amikor még csak a vékony telérekben előforduló dúsérceket fejtették ki. A fejtési üregek kitöltése lehetséges öntömedékeléssel vagy idegen más helyről a fejtésbe hozott tömegékanyagokkal.
2-6
2. előadás: Az ásvány-előfordulások térképezése Az öntömedékelés elvégezhető a fedőrétegek leomlasztásával, amikor a fellazult anyag mind a kifejtett, mind pedig a felszakadás révén keletkezett üreget kitölti. Öntőmedékelésről beszélünk akkor is, ha a kifejtett üregek fedő- és fekürétegei összenőnek. Az összenövés a fedőréteg lehajlása és a fekürétegek felduzzadása révén jön létre. Természetesen az összenövést egyedül a fedő vagy egyedül a fekü mozgása is létrehozhatja. Az idegen tömedékanyag lehet a külszínről behozott homok, kavics, meddőhányó anyag vagy a bányában termelt meddő anyag. A homokot többnyire hidraulikus úton, a többit mechanikusan vagy pneumatikusan, ritkábban a nehézségi erő segítségével szállítjuk a kifejtett üregekbe. Ha az egymás után következő fejtések úgy illeszkednek egymáshoz, hogy a lefejtett terület az akna védőpillérének határán kezdődik és az aknamező határai felé terjeszkedik, az aknától a határ felé haladó (mezőbe haladó) lefejtésről van szó. Ellenkező esetben a határtól az akna felé vagy más szóval hazafelé halad az ásvány lefejtése. Ha a bányamezőn belül a bányamezők feltáró fő folyosórendszertől a bányamező határai felé haladunk, a bányamezőt a határ felé haladva fejtjük. Ellenkező esetben a bányamezőt a határtól hazafelé műveljük. Ha az aknamező több bányamezőre oszlik, az alábbi kombinációk lehetségesek: 1. Az aknamezőn és ezen belül a bányamezők lefejtése határtól hazafelé halad. 2. Az aknamező és a bányamezők lefejtése a határ felé halad. 3. Az aknamező lefejtése hazafelé, a bányamezők lefejtése a határ felé halad. 4. Az aknamező lefejtése a határ felé, a bányamezők lefejtése a határ felé halad. 5. Az aknamező lefejtése a határ felé, a bányamezők lefejtése hazafelé halad. 6. Természetesen előfordulhat az is, hogy az egyes bányamezők lefejtése ugyanazon aknamezőn belül az egyiknél a határ felé, a másiknál hazafelé mozog. Felhasznált irodalom: -
Ódor K.: Földalatti mérések. Tankönyvkiadó, Budapest, 1984.
(S. 33-66)
2-7
