A Miskolci Egyetem Közleménye A sorozat, Bányászat, 80. kötet. Dr. Somosvári Zsolt

HU ISSN 1417-5398

BÁNYÁSZAT ÉS GEOTECHNIKA A Miskolci Egyetem Közleménye A sorozat, Bányászat, 80. kötet

Dr. Somosvári Zsolt 70. születésnapjára

MISKOLC, EGYETEMI KIADÓ 2011

A Miskolci Egyetem Közleménye A sorozat, Bányászat, 80 . kötet, (2011)

BÁNYÁSZAT ÉS GEOTECHNIKA A Miskolci Egyetem Közleménye A sorozat, Bányászat, 80 . kötet

Dr. Somosvári Zsolt tiszteletére

70. születésnapja alkalmából

MISKOLC, EGYETEMI KIADÓ 2011

A Miskolci Egyetem Közleménye A sorozat, Bányászat, 80 . kötet, (2011)

A k ia d vá ny f ő s ze rk e s ztő je :

DR. KOVÁCS FERENC az MTA rendes tagja

a Műszaki Földtudományi Kar Szerkesztőbizottságának elnöke, a Bányászat és Geotechnika füzet Szerkesztőbizottságának elnöke

Szerkesztő:

DR. DEBRECZENI ÁKOS egyetemi docens

Lektorálta:

DR. BENKE LÁSZLÓ tudományos munkatárs

A k ia d vá ny tá m o g a tó ja : MAGYAR TUDOMÁNYOS AKADÉMIA X . FÖ LD T UD OM ÁNY O K O S Z T ÁLY A

A Miskolci Egyetem Közleményei, A sorozat, Bányászat, 80 . kötet (2011) p.3-4.

KÖSZÖNTŐ DR. SOMOSVÁRI ZSOLT PROFESSZOR 70. SZÜLETÉSNAPJÁRA Dr. Patkó Gyula

egyetemi tanár a Miskolci Egyetem rektora

A Miskolci Egyetem vezetése, Szenátusa, Professzorai, Oktatói, Hallgatói, minden munkatársa nevében, nagy tisztelettel és őszinte megbecsüléssel köszöntöm Dr. Somosvári Zsolt Professzor Urat 70. születésnapján. Professzor úr egész élete, tanulmányai, szakmai és tudományos munkássága Miskolc városához, a Miskolci Egyetemhez kötődik. Kiemelkedő tehetségű diákként ebben a városban kezdte és folytatta általános és középiskolás tanulmányait és a jó hírű Villamosipari Technikumban tett érettségit követően sikeresen felvételizett, az alig tíz éve Miskolcon működő Nehézipari Műszaki Egyetemre. Akkor még, talán csak remélte, hogy a kissé bizonytalanul meghozott pályaválasztásával egy nagyon sikeres szakmai-tudományos pálya alapjait indítja el. Kiváló eredménnyel végzett egyetemi tanulmányai során az ősi Alma Mater híres tanárai, professzorai meghatározó élményt jelentettek számára és nagy megtiszteltetésnek vette, hogy már negyedéves hallgatóként társadalmi ösztöndíj ajánlatot kapott az egyetemről. 1965-ben, amikor a Bányamérnöki oklevelét megszerezte, már nem is volt kérdéses, hogy szakmai pályafutását, a Dr. Zambó János professzor Úr vezette, nagyhírű Bányaműveléstani Tanszéken kezdi. Kiváló matematika, fizika és mechanika felkészültsége alapján jó érzékkel választotta a bányászat és mélyépítés szempontjából meghatározó, nemzetközileg is jelentős fiatal tudományterületet, a kőzetmechanikát. Az akkori döntése egész szakmaitudományos pályafutására meghatározó volt. A tanszék vezetője mellett, Dr. Richter Richárd professzor vezetésével, szakmai irányításával rövid idő alatt kiemelkedő eredményeket ért el választott szakterületén. Tehetségét, szorgalmát és sikeres tudományos munkásságát bizonyítja, hogy alig két évvel az oklevél átvételét követően már egyetemi doktorátust, majd rövid idő múlva kandidátusi fokozatot szerzett. Közel húsz év szakmai-tudományos eredményei már a műszaki tudomány doktora cím megszerzését is lehetővé tették számára. Professzor Úr, közel ötven éve folytatott, kiemelkedő szakmai-tudományos tevékenysége a bányászati tudományokhoz, a kőzetmechanika, a geomechanika

3

Dr. Patkó Gyula

szak és tudományterülethez kötődik. Sikeres szakmai munkásságával, tudományos eredményeivel méltó tagja és folytatója annak a magyar kőzetmechanikai tudományos iskolának, amelyet évtizedek óta, hazai és nemzetközi szinten is ismernek és elismernek. A kőzetmechanika szakterület nemzetközileg is meghatározó, közel egy évszázada sikeresen működő tudományos iskolája, a Bányamérnöki Karhoz, a Bányaműveléstani Tanszékhez kötődött és Professzor úr munkássága révén kötődik ma is. Ennek a tudományterületnek az alapjait, szakmai tudományos téziseit az Alma Mater egykori professzorai alapozták meg és egykori diákjai fejlesztették, vitték tovább az egész világon. Ennek a tudományos iskolának alapítói és hazai meghatározó személyiségei, Dr. Esztó Péter, Dr. Zambó János akadémikus, Dr. Richter Richárd professzorok és Dr. Martos Ferenc akadémikus. Az egyetemi tanulmányaik során megszerzett kőzetmechanikai ismeretekre építve, továbbfejlesztve, a gyakorlatban eredményesen alkalmazva szereztek nemzetközi szinten is elismerést és megbecsülést azok az egykori diákok, akik szakmai pályafutásukat külföldön folytatták. Hansági Imre, Svédországban, Dr. Salamon Miklós professzor USA-ban, Ausztráliában és Dr. Budavári Sándor professzorral együtt Angliában és Dél-Afrikába folytatott szakmai életpályájukkal bizonyították magyar kőzetmechanikai iskola eredményeit, színvonalát. Tisztelt Professzor Úr! Születésnapja alkalmából kívánok Önnek, mindenek előtt jó erőt és egészséget, magánéletében sok örömet és boldogságot és kérem eddigi sikeres szakmai-tudományos munkáját folytatva, segítse tovább vinni és építeni elődeink által megalapozott és az Ön munkásságával is tovább vitt és fejlesztett, hazai és nemzetközi szinten jegyzett magyar kőzetmechanikai tudományos iskolát.

4

A Miskolci Egyetem Közleményei, A sorozat, Bányászat, 80 . kötet (2011) 5-8.p.

KÖSZÖNTŐ SOMOSVÁRI ZSOLT PROFESSZOR 70. SZÜLETÉSNAPJA ALKALMÁBÓL Dr. Tihanyi László

egyetemi tanár, dékán Miskolci Egyetem, Kőolaj és Földgáz Intézet [email protected]

Somosvári Zsolt 1941. augusztus 30-án született Miskolcon, vasutas családban. Mivel a család a vasútállomás közelében lakott, a háború kitörése után, a bombázások miatt, el kellett hagyniuk lakóházukat és rokonokhoz vidékre költöztek. A háború végén nem azonnal, hanem csak 1948-ban a szeptemberi iskola-kezdésre költözött haza Miskolcra a szülői házba. A család ebben az időben nehéz helyzetbe került, mert a családfőt a recski internáló táborba vitték, az édesanyának kellett munkát vállalnia. Édesapja, 1953-as szabadulása után sokáig nem kapott munkát, végül visszakerült a vasúthoz. Ezt követően a család anyagi helyzete lassan konszolidálódott. Az általános iskola befejezése után középiskolai tanulmányait a Bláthy Ottó Villamosipari Technikumban folytatta. A középiskolában kiváló matematika tanára irányításával megszerette a matematika tantárgyat. Örömmel forgatta Obádovics J. Gyula ebben az időben megjelent Matematika c. könyvét. Akkor még nem sejtette, hogy később, a Nehézipari Műszaki Egyetemen tanára és kollégája lesz a kiváló könyv szerzője. Örült annak, hogy a villamosipari szakismereteket erős fizikai alapozás előzte meg. A fizika tantárgy taulását is kiváló tankönyvek segítették. A technikum befejezését követően dacból beadta az egyetemi felvételit, bár „osztályidegenként” nem bízott a sikerben. Érettségi után, 1960 július 1-től munkát vállalt az ÉMÁSZ-nál, a falu-villamosításhoz kérte magát fizikai munkára. Sárospatak környékén a falvak villamosításában vett részt. Nagy volt az öröm a családban, amikor augusztusban megkapta az egyetemi felvételiről szóló értesítést. Az egyetem és a szakválasztást a család szerény anyagi helyzete határozta meg. Nem volt lehetőség a családtól, Miskolctól távoli városban folytatni egyetemi tanulmányait. A szakirány választásban meghatározó szerepe volt Jókai: Fekete gyémántok c. regényének. A főhős keménysége, elkötelezettsége, a természeti és társadalmi erőkkel dacoló magatartása követendő példaképet jelentett a fiatal diák számára. Ehhez hozzájárult, hogy ebben az időben az ország energiaellátása, a

5

Dr. Tihanyi László

gazdaság gyors ütemű fejlesztése nagy kihívás jelentett az országért tenni akaró, jószándékú fiatalok részére is. Villamosipari technikusi végzettsége alapján bányagépész szakra jelentkezett, és nagyon meglepődött, amikor látta, hogy a bányaművelő tankörbe sorolták be. Gondolta, félévkor majd átkéri magát bányagépésznek. Szeptemberben már az első előadások mély benyomást tettek rá. Zambó János professzor „Bevezetés a bányászatba” c. tantárgyának érdekes és lebilincselő előadása után úgy érezte, jó tankörben van, bányaművelő mérnök lesz. Életrajzi visszaemlékezésében úgy fogalmazott: Jókai és Zambó miatt lett bányaművelő mérnök. Megismerve a Bányamérnöki Kar történetét szerencsésnek érezte magát, hogy egy ilyen nagy múltú, szép hagyományokkal rendelkező karra nyert felvételt. Ettől kezdve szívvel-lélekkel igyekezett bányásszá válni. 1965-ben bányaművelő mérnöki oklevelet szerzett, és Zambó János professzor meghívása nyomán a Bányaműveléstani Tanszéken állt munkába. A kőzetmechanika tudományterületet választotta, és Richter Richárd professzor mellé került fiatal kutatónak. Ezen a fiatal tudományterületen már ismert volt az Esztóféle kőzetnyomás elmélete, és Zambó professzor is „Feszültségeloszlás a föld alatt” címmel írta akadémiai doktori értekezését. Richter professzor úr 1955-ben védte meg „Rugalmassági vizsgálatok a kőzetmechanikában” c. kandidátusi értekezését. Kézdi professzor talajmechanikával és Széchy professzor alagútépítéssel foglalkozó könyve is jelentős mértékben bővítette a fiatal oktató szakmai ismereteit. Fiatal kutatóként komoly feladatot kapott tudományos vezetőjétől, Richter professzortól: olyan kőzetmechanikai modellt dolgozzon ki, amely kellő pontossággal leírja a mélyművelésű bányák fölött végbemenő kőzetmozgást és felszín süllyedést. Az első eredmények hamarosan megszülettek, amelyet egyetemi doktori értekezésben foglalt össze, amely alapján 1967-ben egyetemi doktori címet szerzett. Publikációi alapján egyre több gyakorlati feladat megoldására kapott felkérést, így lehetőség nyílt a modell pontosítására, alkalmazási területének kiszélesítésére. Az eredmények és a publikációk meghozták a hazai és a nemzetközi hírnevet. Szakmai-tudományos pályájának fontos állomása volt a műszaki tudomány kandidátusa fokozat megszerzése és a docensi kinevezés 1977ben. Időközben, 1971 és 1978 között Richter professzor a Földtan-Teleptani Tanszék vezetője lett. Somosvári Zsolt követte tudományos vezetőjét, eredményes együttműködésük itt folytatódott. Új tantárgyakkal bővült a képzési terület, amelyekhez jegyzetek is születtek. Az ígéretesen formálódó új tudományos műhelynek Richter professzor úr váratlan és korai halála vetett véget. Ezt követően Somosvári Zsolt visszatért a Bányaműveléstani Tanszékre, és szakmai-tudományos munkásságát régi-új kollégáival folytatta tovább. A kiemelkedő eredményeket Somosvári professzor úr hitelesen foglalta össze a konferencia kiadványban.

6

Köszöntő Somosvári Zsolt professzor 70. születésnapja alkalmából

1986-ban a Bányamérnöki Kar dékánhelyettese, majd 1987-ben a dékánja lett. Visszaemlékezésében azt írta: 46 évesen óriási megtiszteltetés volt számomra ez a kinevezés. Gyulay Zoltán, Zambó János, Falk Richárd, Szilas A. Pál, Richter Richárd dékánok nyomdokaiba lépni. 1988-ban megszerezte a műszaki tudomány doktora fokozatot, és ezt követően egyetemi tanárrá nevezték ki. Kari vezetői megbízatása idején úgy tűnt, hogy dékánsága nyugodt időszakra esik. Első intézkedései között létrehozta a Tanszékvezetők Tanácsát, ezzel a testülettel a kart érintő minden lényeges kérdést megbeszélt. A korábbi gyakorlathoz képest újszerű volt, hogy dékánként kihelyezett kari tanácsüléseket kezdeményezett a Borsodi Szénbányákhoz, a Nagyalföldi Kőolaj és Földgáztermelő Vállalathoz, és több más jelentős bányavállalathoz. Ezek a kihelyezett ülések jelentősen szélesítették és erősítették a kar és az iparág vezető vállalatai közötti kapcsolatot. Dékánná választása idején még nem sejthette, hogy első dékáni időszaka végén ő fogja átvezetni a Kar közösségét a rendszerváltozáson. 1990 és 1994 között a második ciklusra szóló dékáni megbízatás Somosvári professzor számára egyrészt a kari közösség és az egyetem vezetőinek a bizalmát, de egyben új és nagy kihívást is jelentett. 1990-ben a sajtóban naponta lehetett olvasni bányabezárásokról, a bányászattal kapcsolatos leépítésekről, felszámolásokról. Ezek a tudósítások erősen visszahatottak a Bányamérnöki karra jelentkezők létszámára. Nyilvánvalóvá vált, hogy sürgősen módosítani kell a képzési profilt. Somosvári Zsolt dékán úr vezetésével egy bizottság először a Környezetmérnöki szak indításához szükséges dokumentumot készítette el, amelynek a karon belül és az egyetem másik két műszaki karán is sok ellenzője volt, de végül az Egyetemi Tanács az előterjesztést elfogadta. Ezt követte az új képzési struktúra, amelynek keretében kidolgozásra került a Bánya- és geotechnikai, az Előkészítéstechnikai, a Műszaki földtudományi és az Olaj- és gázmérnöki szak képzési programja. Ezek a szakok illeszkedtek a Kar által tradicionálisan művelt szak- és tudományterületekhez. Az elmúlt két évtized tapasztalatai alapján megállapítható, hogy ez a váltás a Bányamérnöki Kart egy új fejlődési pályára állította, a képzési struktúra 2006-ig, a Bologna-rendszerű lineáris több-ciklusú képzés bevezetéséig változatlan formában fenntartható volt. 2006-ra a kar akkreditáltatta az alapképzési és mesterképzési szakjait, de a szakok által lefedett szakterületek nem változtak. Így elmondható, hogy az 1990-1992 között kidolgozott kari képzési rendszer a mai napig eredményesen működik. Az 1990-es évek elejére, Somosvári professzor úr dékánsága idejére esett egy másik fontos lépés is. Tarján Iván professzor úr javaslatára a Kari Tanács megváltoztatta az Érc- és Szénelőkészítési Tanszék nevét Eljárástechnikai Tanszékre. Ez is a szemléletváltozást tükrözte, miszerint nem a feldolgozott anyagokra, hanem a feldolgozási eljárásokra kerüljön a hangsúly. Az idő ezt a

7

Dr. Tihanyi László

változtatást is igazolta, mert napjainkban már az elsődleges bányászati termékek feldolgozása mellett nagyon jelentős részarányt képvisel a különböző hulladékok feldolgozása. Somosvári professzor szerencsés embernek mondhatja magát, mert munkáját két kiváló kollégák, Jambrik Rozália és Bőhm József segítették dékánhelyettesként. Így nem kényszerült arra, hogy lemondjon a nagyobb léptékű szakmai-tudományos munkákban való részvételről. Az 1990-es évek elején tagja volt annak a Komplex Bizottságnak, amelyik a kis- és közepes aktivitású radioaktív hulladékok elhelyezésének a lehetőségeit vizsgálta. A bizottság vezetője Kiss Ádám fizika professzor volt. A bizottság több felszíni és felszín alatti telephelyet is vizsgált, és látható volt, hogy lobbi érdekek a felszíni elhelyezés felé terelték a figyelmet. Professzor úrnak nem kis erőfeszítésébe került meggyőzni a bizottság elnökét a bátaapáti gránit kivizsgálására. Végül ezen a telephelyen alakították ki a tárolót. Tudományos publikációin kívül számos alkalmazott kutatási eredmény is fűződik a nevéhez. Felsorolni is nehéz lenne az alábányászott területek felszínmozgásával kapcsolatos kutatási jelentéseinek, szakvéleményeinek a számát. Ünnepi visszaemlékezés alkalmából nincs lehetőség Somosvári professzor gazdag életútjának minden részletére kitérni. Nem feladatom az életút értékelése sem. Dékánként a kari professzorok, oktatók és kutatók nevében szeretnék köszönetet mondani több évtizeden keresztül végzett áldozatos munkájáért, időtálló eredményeiért. Kérem, hogy professor emeritusként a továbbiakban is vegyen részt az oktatásban, a doktori képzésben és a karon folyó tudományos munkában. Végezetül személyes jókívánságként álljanak itt Weöres Sándor szavai: „Szórd szét kincseid – a gazdagság legyél te magad. Nyűdd szét díszeid – a szépség legyél te magad. Feledd el mulatságaid – a vígság legyél te magad. Égesd el könyveid – a bölcsesség legyél te magad. Pazarold el izmaid – az erő legyél te magad. Oltsd ki lángjaid – a szerelem legyél te magad. Űzd el szánalmaid – a jóság legyél te magad. Dúld fel hiedelmeid – a hit legyél te magad. Törd át gátjaid – a világ legyél te magad. Vedd egybe élete-halálod – a teljesség legyél te magad.” Weöres Sándor

8

A Miskolci Egyetem Közleményei, A sorozat, Bányászat, 80. kötet (2011), p.9-16.

VISSZAEMLÉKEZÉS DR. SOMOSVÁRI ZSOLT PROFESSZOR DÉKÁNI ÉVEIRE Dr. Bőhm József

egyetemi docens, intézetigazgató Miskolci Egyetem, Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai Intézet [email protected] Az ünnepelt megtisztelő felkérését elfogadva, mint egykori helyettese, talán megengedhetem magamnak azt is, hogy barátja, több mint húsz év távlatából megpróbálom összefoglalni, tényszerűen felidézni Somosvári Zsolt hét éves dékánságának eseményeit, a sikereket és a kudarcokat, a nehézségeket és a segítő biztatásokat, támogatásokat. Nem könnyű a feladat, mert az elmúlt húsz év alatt a Kar megtisztelő bizalmából további 6 évet szolgálhattam dékánhelyettesként és 8 évet dékánként a kar vezetésében, így vigyáznom kell arra, hogy az egyes periódusok történései ne keveredjenek. Visszatekintve az akkori eseményekre ma már bizton állíthatom, hogy szívesen dolgoztam Dr. Somosvári Zsolttal, mint később, a dékáni székben őt követő Dr. Kovács Ferenc professzorral is, hiszen a folyamatban lévő dolgokat mindig megbeszélve, az eseményekről mindig tájékozottan, bizalmát, a kar támogatását élvezve, nagy önállósággal végezhettem a munkámat. Munkakapcsolatunk nem volt minden előzmény nélküli, hiszen Dr. Takács Ernő dékánsága idején, Ő, mint a kar szakszervezeti titkára, én, mint dékáni titkár gyakran dolgoztunk együtt. Visszagondolva, mégis váratlanul ért, amikor 1987-ben megkeresett azzal, hogy dékánhelyettesként segítsem munkáját. A másik dékánhelyettes Jeneiné, Dr. Jambrik Rozália volt, aki már tapasztalt vezetőnek számított, hiszen 1985-től látta el ezt a feladatot.

Az első dékáni ciklus (1987-1990) Dr. Somosvári Zsolt professzort, a Kari Tanács 1987 májusában választotta meg a Bányamérnöki Kar dékánjának. Ezzel a döntéssel a kar vezetésében egy generációváltás is történt. Megválasztása néhány kollégának talán váratlannak tűnt, de nem volt minden előzmény nélküli, mivel Zsolt, egy éve Dr. Tarján Iván professzor mellett már dékánhelyettesi megbízást kapott. Fiatal akadémiai doktorként, leendő új egyetemi tanárként kiérdemelte a Kar bizalmát, hiszen korábban OMBKE Egyetemi Osztály titkára, később elnökeként, a kari szakszervezeti titkárként bizonyította vezetői kvalitásait.

9

Dr. Bőhm József

Elsőre talán úgy tűnt, hogy a dékáni megbízás, nem igényel túl sok energiát, nem vesz el sok időt a szakmai-tudományos munkától. A kar személyi állománya, tudományos potenciálja jó volt, a hazai és nemzetközi kapcsolatai jelentősek, az 1987-ben elfogadott és bevezetett új (un. moduláris) tanterv megalapozta a képzés szerkezetét és irányait, legfeljebb a tapasztalatok alapján a szükséges pontosításokkal, korrekciókkal kell majd foglalkozni, a működés gazdasági feltételeiben sem volt drámai változás. A karon folyó képzés iránt még megvolt a kellő érdeklődés, hiszen dékánság első évében, az 1988/89 tanévre még volt elég jelentkező, bár már a 100 fős keretszámunkat egy fő híján nem tudtuk betölteni, a teljes hallgatói létszám (közel 500 fő) sem változott az előző évekhez képest. Az ismét működtetett Tanszékvezetői Tanács sokban segítette a munkát, egy-két, talán személyes problémát leszámítva, nagy egyetértésben folyt a karon a munka. A nyugodtnak tűnő körülmények mellett azonban már lehetett érezni a politikai-gazdasági, változások iránti társadalmi igényt, az intézményrendszer működtetésének problémáit, a hallgatói képviselet támogatottságának hiányát, a működés gazdasági nehézségeit. A szakmai kapcsolataink, az iparágban külföldön is végbemenő változások, a média sokszor megalapozatlan hírei, már jelezték, hogy a bányászat jelentős változás, visszafejlesztés előtt áll, amiből következtetni lehetett arra, hogy a kar helyzete, támogatottsága, az itt folyó képzés iránti igény jelentősen csökkenni fog. A következő évek tapasztalatai már igazolták a félelmeket, hiszen a jelentkezési létszám jelentősen lecsökkent, 1990-ben már csak 53 fő jelentkezett a karra és mindössze 44 főt tudtunk felvenni. A kar teljes hallgatói létszáma az 1991/92 tanévre már csak 320 fő volt. Nem csak a jelentkezésekkel volt probléma, de a végzett hallgatók elhelyezkedése is egyre nagyobb nehézséget jelentett, a földtani kutatás, a szilárd ásványbányászat mellett az olaj és gáz, de még a vízbányászat területén is. Abban az időben, a pályakezdők még az egyetemen keresztül meghirdetett álláshelyekre történő pályázat útján helyezkedhettek el, így volt rálátásunk az ipar tényleges igényeire. Tény az is, hogy nem csak a Bányamérnöki Kar küzdött ezekkel a problémákkal, hasonló helyzetben volt a másik két műszaki kar is, különösen a Kohómérnöki Kar. Somosvári Zsolt dékán vezetésével, a tanszékvezetők többségének támogatásával, azonban a kar megkezdte a felkészülést a következő évekre. Világosan látszott, hogy a talpon maradás érdekében ebből a szorításból ki kell törni. Erre az egyedüli lehetőség, a kar szakmai-tudományos potenciáljára építve, új, részben a bányászaton kívüli, területekre terjeszkedő képzés, új szakok létesítése és indítása. Kutatási feladatokkal, (un. ipari megbízások) már korábban is jelentkeztek bányászaton kívüli területekről (környezetvédelem, hulladékgazdálkodás, ipari geodézia, geotechnikai problémák), és ezek sikeres megoldása igényelte, a hagyományos szakmai-tudományos keretek átlépését.

10

Visszaemlékezés dr. Somosvári Zsolt professzor dékáni éveire

A jelentkező gondok megoldására rövidtávon a szakmérnök képzés fejlesztése tűnt eredményesnek. 1987-1990 között 5 új (gázipari-, gázszolgáltató-, szénhidrogén-szállítási-, mélyfúrási geofizikus-, vízbeszerzés-vízgazdálkodási) szakmérnöki szak megszervezésére került sor. A kar kezdettől fogva részt vett a Kohómérnöki Kar szervezésében folyó környezetvédelmi szakmérnök-képzésben is, hiszen 1975-ben a képzés indítását Dr. Berecz Endre professzor vezetésével, Dr. Juhász József és Dr. Patvaros József egyetemi tanárok kezdeményezték és dolgozták ki a tanterveket. A szakmérnök-képzés akkor két szakiránnyal, kohászati és bányászati szakirányokkal indult és működött több évtizedig. E-mellett 1989-ben elindult a karon az angol nyelvű olajmérnök képzés is, akkor még sokak számára ismeretlen fogalomként, értetlenül fogadva, MSc szinten. Voltak (kormányzati szinten is), akik a határon túli magyar hallgatók nagyszámú jelentkezésétől várták a problémák megoldódását, de ezek minden alapot nélkülöztek, hiszen 3-5 főnél több jelentkező soha nem volt. A Bányamérnöki Kar Tanácsa 1989. december 5-i ülésén tárgyalta először a kar megújításának programját, ill. a lehetséges fejlesztési irányokat. A kar szakmaitudományos felkészültségét, infrastrukturális felszereltségét, szakmai hagyományait ismerve és ezeket figyelembe véve, reálisan három területen volt lehetőség az oktatási és kutatási terület bővítésére. A korábbi érc és szénelőkészítés, majd ásványelőkészítés számos, korábban tradicionális bányászati képző intézményben is (Freiberg, Aachen, Clausthal, Berlin) eljárástechnika, előkészítéstechnika néven, a bányászattól részben leválva önálló szakterületté vált. Látva a nemzetközi folyamatokat és a hazai igényeket, a kar már 1974-ben a bányászati szakon belül külön ásványelőkészítési szakirányt indított. A képzés pozitív tapasztalatai alapján Dr. Tarján Iván professzor, az érintett szaktanszék vezetője, már 1985-től kezdeményezte a szakterületen folyó képzés bővítését, önálló új szak létrehozását. Kezdetben kicsit idegenkedve fogadták a javaslatot, voltak a karon, akik talán „irigységből” ellenezték, néhányan a kartól idegennek érezték az önálló előkészítéstechnia-mérnöki szak létesítésére és indítására letett tervezetet, de Tarján professzor határozottsága, a kialakult helyzet indokolttá tette, hogy a javaslat ismét tárgyalásra kerüljön. A másik lehetséges bővítési irány az egyre nagyobb számban jelentkező környezetvédelmi problémák megelőzésére, kezelésére jól felkészült, földtudományokra épülő mérnökök képzése. A környezetvédelmi szakemberek iránti igényt látva, a kar, a műszaki földtudományi szak képzési programját, az elfogadott tantervhez igazodóan, 1987-ben már környezetvédelmi modullal is kiegészítette és ezzel elindult a graduális képzés is ezen a területen. Ezekre a tapasztalatokra építve, szakemberekkel konzultálva elkészült és a decemberi Kari Tanácsülésen már tárgyalásra is került egy tervezet, Természet- és Környezetvédelmi szak alapítására és indítására a karon. A tervezett szak, képzési

11

Dr. Bőhm József

programja, jól igazodott a karon művelt szakmai területekhez, a rekultiváció, a kármentesítés, a hulladékkezelés és hasznosítás, a vízkészlet-gazdálkodás, a szennyvízkezelés képezték a tervezetben a fő célterületeket. Néhányan ezt a tervezetet is idegenkedve fogadták, talán érezték, hogy az új képzéshez szükséges szakmai ismeretek az oktatóktól is jelentős változtatást igényelnek. A többség azonban támogatta a tervezetet és számos hasznosítható hozzászólással, segítették a munkát. A harmadik, talán a legkézenfekvőbb lehetséges bővítési területnek a geotechnika-geotechnológia (nem bányászati célú földalatti létesítmények, alagutak, mélyépítés stb.) iránya látszott. Erre vonatkozóan már korábban is voltak kezdeményezések, eredménytelen próbálkozások, de a kialakult helyzetben indokolt volt ezzel is ismét foglalkozni. Született javaslat energia-mérnöki szak karon történő létesítésére is, de ennek nem volt előzménye és a Kohómérnöki Kar már tett abba az irányba fejlesztési lépéseket Ez a Kari Tanácsülés Bányamérnöki Kar jövője szempontjából nagy jelentőségű volt, hiszen megszületett az elhatározást a kar képzési profiljának szükségszerű bővítésére, meghatározta a lehetséges fő irányokat és elindított egy komoly együttgondolkodást a kar jövőjéről, a szükséges tennivalókról. Ma visszatekintve úgy gondolom az utolsó órákban került erre sor, hiszen a rendszerváltás időszakában komolyan felvetődött a Bányamérnöki Kar megszüntetésének a gondolata, sőt még a Nehézipari Műszaki Egyetem (mint kommunista egyetem) léte is veszélybe került. Dr. Somosvári Zsolt professzor dékánságának első periódusa 1990-ben rendszerváltás (első szabad választás) évében lejárt. Ez a helyzet a kar átalakításának folyamatát talán kissé lassította, de már leállítani nem tudta. Bár az akkori helyzetre a teljes bizonytalanság volt a jellemző, a nem volt kétséges hogy a megkezdett munkát tovább kell folytatni.

A második dékáni ciklus, a bizonytalanság egy éve (1990-1991) 1990. április 17-i Kari Tanácsülésen került sor a június 30-án lejáró dékáni megbízást követő időszakra az új dékán megválasztására. Az előzetes megbeszélések, értékelések alapján többségi javaslat született Dr. Somosvári Zsolt dékáni megbízásának további 3 évre történő meghosszabbítására. Az erre vonatkozó előterjesztést a Kari Tanács megvitatta és titkos szavazással, kis többséggel ugyan, de támogatta a megkezdett munka folytatását, a dékáni megbízás hosszabbítását. A szavazás, számomra meglepő eredménye, azonban azt is mutatta, hogy voltak a karon olyanok, akik nem szívesen fogadták a változtatási elképzeléseket és a teljesen bizonytalan politikai helyzetben személyes ambíciókat is dédelgetve, igyekeztek egyéni érdekeiket előtérbe helyezni.

12


Annak ellenére, hogy a dékáni megbízás meghosszabbítását minden fórum támogatta, a Rektor, a kialakult helyzetre tekintettel és nem utolsó sorban az irányító hatóság nyomására, akkor csak egy évre adta ki a dékáni megbízást. Ezt tudomásul véve Somosvári Zsolt leköszönő és megválasztott dékán 1990. június 6.án megtartott Kari Tanácsülésen írásban is közreadott 3 éves beszámolóban összefoglalta az elvégzett munkát és megfogalmazta a szükséges további lépéseket is. Minden adott volt ahhoz, hogy továbbfolytatódjon a megkezdett munka. Sajnos nem így történt, hiszen az Egyetemen szinte megállta az élet. Bizalmi szavazások, sora folyt minden területen, karokon, szervezeti egységekben és ennek az lett a következménye, hogy az 1990/1991-es tanév a teljes bizonytalanságba, megfelelő mandátumok hiányába teljes tehetetlenségben telt el. Megszűnt, és a hatalomból, annak minden szintjéről, kivonult a korábbi állampárt, az addig egységes munkavállalói érdekképviselet, a szakszervezet, elemeire szétesett, megszűnt a KISZ szervezet is, annak minden jogosítványával együtt. A hallgatói képviseleti rendszer teljes átalakulására került sor. A korábbi években megindult, a Diákparlament keretei között elfogadott elveknek megfelelően létrejött a HÖK (Hallgatói Önkormányzat), de annak működése, jogosítványai, a hallgatói önkormányzati képviselők megválasztása rendezetlen maradt. Minden szinten a teljes bizonytalanság (talán fejetlenség) lett az uralkodó és ezt a helyzetet, különösen hallgatói körökben, néhányan próbálták kihasználni. A Kar ereje, nagy értéke ebben a helyzetben is megmutatkozott, hiszen az évszázadok alatt kialakult nagyon jó oktató-hallgató kapcsolat, a hagyományok tisztelet és továbbvitele ezen a helyzeten is minden gond nélkül átsegítette a Kart. Emlékezem, 1990. év őszén tartott első Kari Tanácsülésen megjelent néhány, önmagát képviselőnek kinevező hallgató (a kar legrosszabb hírű hallgatói) és közölték, hogy Ők a hallgatói képviselők, mostantól kezdve a dékánnak és a tanszékvezetőknek mindent velük kell megbeszélni és olyan jogosítványokat követeltek maguknak, ami még a KISZ időszakában is elképzelhetetlen volt. Kezdetben mindenki tartózkodott attól, hogy kenyértörésre vigye a dolgokat, de miután a hallgatók között tájékozódtam és megbizonyosodtam, hogy semmiféle felhatalmazásuk, az önjelöltségen kívül nincs, javasoltam a dékánnak egy kari hallgatói értekezlet összehívását a helyzet megoldására. A „hallgatói képviselők” tiltakozása ellenére, sor került a fórum összehívására, amelyen a kari hallgatók több mint 90%-a meg is jelent. A dékáni tájékoztatót követően rövid idő alatt az önjelölt képviselők minden tiltakozása ellenére a hallgatói értekezlet demokratikusan választott új, legitim, a hallgatók döntő többségének bizalmát élvező képviselőket, akik később nagy felelőséggel segítették a kari vezetés munkáját. Az egész tanév kevés érdemi munkával, sok felesleges vitával, bizalmi szavazásokkal, új szabályzatalkotásokkal, a képviseleti rendszer megteremtésével

13

Dr. Bőhm József

telt el. Végül sor került az egyetem és a karok teljes vezetésének megválasztására, újraválasztásra. 1991. június 12-i Kari Tanácsülésen került sor az elrendelt választásokra. Az összehívott kari vezető-oktatói értekezlet négy személyt, a támogatottság sorrendjében Dr. Somosvári Zsolt, Dr. Debreczeni Elemér, Dr. Jambrik Rozália és Dr. Somfai Attila, kollégákat tartotta alkalmasnak a dékáni posztra. Somfai professzor bejelentette, hogy nem kívánja jelöltetni magát, és Dr. Jambrik Rozália is hozzászólt és kiemelte, hogy a jelenlegi helyzetben a kar egységére van szükség, ezért kéri, személyét ne jelöljék. Így két személy közül a Kari Tanács titkos szavazással, a leadott szavazatok közel 2/3-val, Dr. Somosvári Zsoltot választotta ismét a kar vezetőjévé. A dékán megválasztásával egy időben a dékánhelyettesek ismételt megválasztására is sor került, így a korábbi vezetés kapott további felhatalmazást a megkezdett munka továbbvitelére. Tény, hogy a karon a bizonytalan helyzet ellenére, az egy éves mandátummal rendelkező dékán vezetésével, folyt az új képzési programok előkészítése.

A harmadik dékáni ciklus (1991-1994) A Bányamérnöki Kar Tanácsának döntését az Egyetemi Tanács megerősítette, így az egyetem rektora újabb három éves ciklusra dékáni megbízást adott Dr. Somosvári Zsolt részére. A legitimációs folyamatok közben, már azok lezárása előtt, a kar rövid időn belül, 1991. márciusában, elfogadta és az Egyetemi Tanács részére jóváhagyásra és a főhatósághoz történő továbbításra beterjesztette két szakiránnyal az Előkészítéstechnika-mérnöki, és három szakiránnyal a Környezetmérnöki szakok alapítási és indítási dokumentációját. Különösen a Környezetmérnöki szak, karunkon történő indítását nehezményezték többen, különösen néhány kohász kolléga, mert úgy érezték, hogy erre, csak a Kohómérnöki Kar lenne jogosult. A két kar vezetése között folyamatos volt az egyeztetés és a megbeszélés. Az átadott tervezetek alapján a Kohómérnöki Kar akkori dékánja jelezte, hogy a tervezetet korrektnek tartja és támogatja a törekvéseinket. Azt is elmondta, hogy Ők első sorban az anyagmérnök és az energiamérnöki képzés irányba kívánják az oktatást fejleszteni. Az Egyetemi Tanács, bár többséggel megszavazta (talán ha nem bányász a rektor leszavazzák), de nem fogadta örömmel a kar törekvéseit, sőt néhányan kifejezetten ellenezték azt. Miután úgy érezhettük minden rendben van, foglalkozhatunk a geotechnológia szak engedélyeztetésének előkészítésével, jöttek sorra a nehézségek. A felsőoktatás akkori vezetése úgy gondolta, egy karon csak a kar elnevezésével megegyező szak működhet, tehát a Bányamérnöki Karon csak bányamérnöki szak. Kiderült, hogy az Egyetemi Tanács által elfogadott és támogatott környezetmérnöki szak alapítási és indítási dokumentumai nem kerültek tovább az egyetemről. Teljesen véletlenül szereztünk arról tudomást, hogy a

14


környezetmérnök képzés alapításának és indításának előkészítésére, a beterjesztett anyagok előzetes véleményezésére a BME egyik professzora vezetésével, a Veszprémi Egyetem mellett még számos egyetem és főiskola képviselőinek bevonásával bizottság alakult (a kar véletlenül, vagy szándékosan kimaradt) és a közeljövőben tárgyalják a beterjesztett anyagokat. A dékán megbízásával, az előterjesztett és jóváhagyott anyagokkal elmentem a bizottság ülésére és kértem, hogy tárgyalják az általunk beterjesztett anyagot is. A Bizottság nagyon korrekten helyt adott a kérésnek és megtárgyalta, és a Veszprémi Egyetem és a kar szakalapítási és indítási törekvéseit támogatta. 1991. év őszén megkaptuk az engedélyeket, előbb az Előkészítéstechnika mérnöki szak, nem sokkal később a Környezetmérnöki szak alapítására és indítására, így ezek az új szakok már az 1992.-évi felvételi tájékoztatóba be is kerülhettek. Ezt követően, elég furcsa módon, újabb levél érkezett a Minisztériumból, amelyben a környezetmérnöki szak indításának az engedélyezését ahhoz a feltételhez kívánták kötni, hogy a szak karoktól független (erre egyébként nem sok példa van még ma sem), egyetemi szinten kezelt szakként, a másik két műszaki kar részvételével (a tervezetben is számos tárgy oktatása nem a karhoz kötődött) folyik az oktatás. Ezt követően, teljesen inkorrekt módon, különböző egyeztető bizottságok létrehozására került sor, azzal a nem kimondott céllal, hogy a szak, a képzés kikerüljön a Bányamérnöki Kar kezeléséből. 1992 januárjában, megelőzendő a további váratlan fejleményeket, a környezetmérnöki képzés programjának egyeztetés céljából a kar vezetése Veszprémbe utazott, ahol minden nyitott kérdést tisztáztunk és teljes egyetértés alakult ki a két intézmény között. Az 1992. június 11-i Kari Tanácsülésen az általános rektorhelyettes is részt vett és kezdeményezte a környezetmérnök képzés újragondolását, de a dékán, a Kari Tanács is elég határozott volt ebben az ügyben, nem engedett és az egyetem akkori bányász rektora is a kar mellé állt. Az új Geotechnológia szak alapítására és indítására tett törekvéseink nem vezettek eredményre. A Kari Tanács 1992. április 12-i ülését követően az Egyetemi Tanács támogatásával került a tervezet az engedélyező főhatósághoz. Talán a szakmailag érintett intézmények ellenérdekeltsége (vagy a főhatóságnak elege lett a kezdeményezéseinkből) miatt elutasították a javaslatot. Ezt követően került sor a bányászati szak nevének megváltóztatására és a képzés kibővítésére. Az új szakok indításáról széles körben adtunk tájékoztatást, külön sajtótájékoztatókat tartottunk és ennek meg is lett az eredménye. Az 1992/93 tanévre már több mint száz jelentkezőnk volt, 125 fő hallgató nyert felvételt az első évre és a kar teljes hallgatói létszáma is emelkedni kezdett, az 1994/95-ös tanévre már elérte az 500 főt. A 1992 év elején a város, a felsőoktatásért felelős szervek kezdeményezésére és kérésére az Egyetem előkészületeket tett a bölcsész képzés indítására. Ezek a kezdeményezések a földrajz szak révén a kart is érintették. A kar megvizsgálta a

15

Dr. Bőhm József

földrajz (geográfus) képzés indításnak lehetőségeit és előbb a műszaki földtudományi szakon belül geográfus mérnöki szakirány képzési programja került kidolgozásra, majd az 1992. december 1-i Kari Tanácsülésen már tárgyaltuk a Geográfus mérnöki szak alapítására és indítására kidolgozott dokumentumokat. A képzés szervezeti és személyi feltételeinek megteremtését is megkezdte egy Földrajz-Ökológiai Tanszék létrehozásával. Sajnos, a földrajz képzésben kialakult hazai rendszerbe a tervezett geográfus mérnöki szak nem volt beilleszthető, így kénytelen volt a kar alkalmazkodni a természettudományi karokon folyó képzésekhez, ezért a karon, nem mérnöki szakként, 1994-ben geográfus szak létesült. 1994-re az új szakokkal és szakirányokkal teljesen kialakult a Bányamérnöki Kar új oktatási rendszere, amely a kétlépcsős Bolognai rendszer bevezetéséig biztos alapot adott a kar fejlődéséhez, oktatási-kutatási tevékenységéhez. Az eltelt közel húsz év bizonyította, hogy a váltás időszerű volt és a gazdaság igényeihez jól alkalmazkodott. Természetesen ma már mindenki, mint kezdeményező és támogató emlékezik az eseményekre, a valamikori ellenzők és kétkedők mára csak néhányunk emlékei között maradtak meg. Az új képzési rendszer igényelte a kar szervezeti rendszerének az átalakítását is. Ez is sikerrel megtörtént, öt, a képzési szakokhoz igazodó intézet jött létre, megtartva a korábbi tanszékeket is. Ebben az időszakban indult az egyetem oktatási-kutatási infrastruktúrájának jelentős fejlesztése (FEFA programok) is. A kar elfogadta, az un. funkcionálisan integrált laborfejlesztési koncepcióját, amely később jelentős korszerűsítéseket tett lehetővé, megteremtve valamennyi intézet, tanszék számára a fejlődés lehetőségét. Visszatekintve a történésekre, eredményekre és kudarcokra, az eltelt közel húsz év bizonyította, hogy Dr. Somosvári Zsolt dékáni időszaka alapozta meg a Bányamérnöki Kar további működésének, fejlődésének lehetőségeit. A professzorok, oktató kollégák nagy többségének bizalmát élvezve, a hallgatók támogatásával, tárgyszerű vitákkal, célratörő elképzelésekkel, a kar egységének megőrzésével és a munkatársakkal való jó együttműködéssel lehetett mindezt csak elérni. Természetesen ehhez kellet a dékán határozottsága, sok esetben diplomáciai érzéke, kapcsolatrendszer és nem utolsó sorban nyugalma és higgadtága. Tisztelt Somosvári Professzor Úr! Kedves Zsolt! Mint, egykori dékánhelyettesed, szívesen emlékezem a kar vezetésében mellett eltöltött évekre, arra a hivatalban kialakulta jó hangulatú közösségre, amely az eredményes munka alapfeltétele volt. 70. születésnapodon nagy tisztelettel és barátsággal köszöntelek. Isten Éltessen Sokáig jó erőben és egészségben!.

16

A Miskolci Egyetem Közleményei, A sorozat, Bányászat, 80 . kötet (2011), 17-18 p.

SOMOSVÁRI ZSOLT, A BÁNYÁSZATI ÉS GEOTECHNIKAI INTÉZET PROFESSZORA 70 ÉVES Dr. Molnár József

egyetemi docens Miskolci Egyetem, Bányászati és Geotechnikai Intézet [email protected] Dr. Somosvári Zsoltot közel harminc esztendeje ismertem meg. Ő akkor a Bányaműveléstani Tanszék egyetemi docense volt, én negyedéves bányamérnök hallgató, majd’ húsz évvel ifjabb. Kőzetmechanikát tanultam tőle, aki Richter Richárd professzor halála után e szakterület oktatásának felelőse lett. Ő a tárgy előadásait tartotta, a gyakorlatokat nekünk Bohus Géza és Németh Alajos tanár urak vezették. A tárgyat két félévig tanultuk magas óraszámmal. Hétről hétre laboratóriumi mérési gyakorlatokat végeztünk, mérési eredményeket értékeltünk és mindvégig folyamatosan tervező feladatokat oldottunk meg. A tananyag nem volt könnyű. Abban az időben még nem volt nyomtatott jegyzetünk, tankönyvünk. Ezért az összes előadáson és gyakorlati foglalkozáson részt kellett vennünk, hiányzás szóba se jöhetett, de hát ez természetesen magától értetődő dolog volt akkoriban. A jegyzeteim ma is megvannak. A félév végi osztályzatainkat bizony nem olcsón kaptuk, szívós munkával keményen meg kellett dolgozni az eredményért. Miután befejeztem egyetemi tanulmányaimat, a doktori felkészülés mellett az első komolyabb feladatomat éppen a kőzetmechanika területéről kaptam. A komlói Béta-bányában a szénben és a mellékkőzetekben talált üregekről, melyek a normális bányaművelést zavarták, kellett alaposabb ismereteket szereznem. Elvonultam hát Pécsre, ahol a hajdani mecseki szénbányák központi igazgatóságán láttam neki megbízatásomnak, majd a komlói Béta-aknán folytattam a munkát, végigjárva a bánya minden zugát. Meg kell mondjam, szakmailag roppant érdekfeszítő, izgalmas feladat volt, melyben soha nem látott dolgokat tapasztalhattam meg. Szerettem csinálni. Azóta többször is részt vettem olyan feladatok megoldásában, ahol a bányaművelés kőzetmechanikai kérdéseket vetett fel. Szép munka volt például az oroszlányi szénbányászat okozta felszínmozgások vizsgálata a település régi negyedének és az egykori majki szerzetesközösség műemlék épületeinek megóvása céljából. De részt vehettem például bányavágatok állékonyságának vizsgálatában, víztelenítés eredményeként várható térszínsüllyedés mértékének becslésében és

17

Köszöntő

más hasonló feladatok megoldásában is. Közben – azt hiszem – megtanultam, hogy a hajdan elvontnak látszó tananyag ismerete a bányamérnöki szakmai gondolkodás milyen sok fontos kérdésben nyújthat segítséget. Somosvári professzor úr hivatali beosztásait, hogy egyebek között dékánja volt a Bányamérnöki Karnak, igazgatója a Geotechnológiai és Térinformatikai Intézetnek, továbbá szakmai pályafutását, munkásságát, a kőzetmechanikában és annak oktatásában elért eredményeit többen tárgyalták és méltatták. Ezért az én feladatom most egyszerű: szerencsésnek mondani magam, hogy a tanár úrnak a megismerkedésünk óta a kollégája lehettem. Ez, úgy hiszem, akként történt meg, hogy én egy kissé hozzá korosodtam. A tanár úron én eddig, ugyanis, nem nagyon figyelhettem meg az idő múlását. Kissé meg is lepett, amikor tudatosult bennem, hogy életének első hetven évén már túl van. Bizonyos vagyok abban, hogy a most következő hetvenben is aktívan segíti az intézet fiatalabb oktatóit tapasztalatainak folyamatos átadásával. Az Isten éltesse őt sokáig.

18

A Miskolci Egyetem Közleményei, A sorozat, Bányászat, 80 . kötet (2011),19-38. p.

DR. SOMOSVÁRI ZSOLT ÉLETÚTJA, MUNKÁSSÁGA Dr. Somosvári Zsolt 1941. augusztus 30-án Miskolcon született, iskoláit is itt végezte. 1960-ban a Bláthy Ottó Villamosenergiaipari Technikumban érettségizett. 1960-ban felvételt nyert az NME Bányamérnöki Karára, ahol 1965ben bányaművelőmérnöki oklevelet szerzett. 1964-től az OMBKE tagja. 1965-ben az NME Bányaműveléstani Tanszékén kezdett dolgozni Richter Richárd professzor mellett (tanszékvezető: Zambó János professzor). Kutatási területe kezdetben a kőzetmechanika- biztosítószerkezetek mechanikája, ezen belül a kőzetmozgások-bányakárok. 1967-ben egyetemi doktori címet, 1974-ben kandidátusi címet szerzett. 1966-70 között egyetemi tanársegéd, 1970-77 között egyetemi adjunktus. Az OMBKE Egyetemi Osztályának megalakulásakor 1972-1976 között az Osztály titkára, majd egy ciklusban az Osztály elnöke (1981-85). 1967-től kőzetmozgások témakörben, majd a kőzet és gázkitörések kőzetmechanikai alapjai, okai témakörökben és más kőzetmechanikaigeomechanikai témakörökben rendszeresen publikál. 1976-ra kialakította egy új tantárgy, a Geomechanika tárgykörét, azóta oktatja, fejleszti a tárgyat. A kőzet-diszkontinuitások számbavétele az egyik lényeges fejlesztés. 1979-től a Kőzetmechanika tárgy előadója is. A tárgy tematikáját a képlékeny állapotú kőzetkörnyezet, a biztosítószerkezetek méretezése témakörrel fejlesztette. 1978-1988 között egyetemi docens, majd 1988-tól egyetemi tanár, 1987-től a műszaki tudomány doktora. Az 1985-ben kiadott Hansági: „Gyakorlati kőzetmechanika az ércbányászatban” c. könyv lektora és II. részének szerzője. 1987-ben a Geomechanika I., 1989-ben a Geomechanika II. egyetemi jegyzete jelent meg. 1980-85 között a Bányamérnöki Kar szakszervezeti titkára, 1986-1987-ben a Bányamérnöki Kar dékánhelyettese, majd 1987-1994 között a Bányamérnöki Kar dékánja. Ebben az időszakban a szilárdásványbányászat leépülésével szükségszerűvé vált az oktatási profil jelentős átalakítása, amelynek irányítója. 1989-től elnöke az Igazságügyi Műszaki Szakértői Bizottság Bányamérnöki Albizottságának. 1995-től elnöke az MTA BTB Geotechnikai Munkabizottságának. 2001-től két ciklusban társelnöke az MTA Bányászati Tudományos Bizottságnak. 2002-2008 között elnöke a Miskolci Akadémiai Bizottság Bányászati- Föld- és Környezettudományi Szakbizottságának. 1993-94 között a Környezetgazdálkodási Intézet igazgatója. 1994-2006 között a Geotechnológiai és Térinformatikai Intézet (később Bányászati és

19

Dr. Somosvári Zsolt életútja, munkássága

Geotechnikai Intézet) igazgatója. 2000-2002 között a MECSEKÉRC Rt. Felügyelő Bizottságának elnöke. 1995-től kiegészítő foglalkozásban a GEOCONSULT’95 Mérnöki Iroda Kft. ügyvezető igazgatója, számos szakvélemény készítője a kőzetmechanika, kőzetmozgások-bányakárok, geomechanika, geotechnika területén. Jelenleg a Bányászati és Geotechnikai Intézeti Tanszék egyetemi tanáraként 2011. augusztus 31-ig a Kőzetmechanika, Geomechanika, GeomechanikaGeotechnika tantárgyak előadója a Miskolci Egyetemen.

1. TEVÉKENYSÉGÉNEK FŐBB ÍRÁSOS DOKUMENTUMAI -

20

Az aláfejtett külszín süllyedésének vizsgálata. NME rektori pályázaton díjazott pályamunka, 1966. Az aláfejtett külszín pontjainak süllyedés-idő függvénye. NME rektori pályázaton díjazott pályamunka, 1967. A védőpillér-méretezés elvi és gyakorlati alapkérdéseiről. NME rektori pályázaton díjazott pályamunka, 1969. Aláfejtett fedükőzetek mozgásmezejének meghatározása. NME rektori pályázaton díjazott pályamunka, 1970. Külszíni kőzetmozgások dőlt településnél. NME rektori pályázaton díjazott pályamunka, 1971. Eger és Pécs pince-üregrendszerei megerősítésének ill. megszüntetésének terve. (Társszerzőkkel) Országos pályázatra benyújtott díjnyertes pályamű. Eger, 1977. Komlói meredek telepek leművelése. (Társszerzőkkel) Országos pályázatra benyújtott díjnyertes pályamű. Miskolc, 1978. Új prognózis módszer a kőzet- és gázkitörések alapvető okainak és feltételeinek feltárása alapján. (Társszerzőkkel) Országos pályázatra benyújtott díjnyertes pályamű. Miskolc, 1979. A kőzet- és gázkitörésveszély alapvető összefüggései. (Társszerzőkkel) Díjnyertes akadémiai kutatási pályázat. Miskolc, 1980. Szupatak község aláfejthetőségének műszaki-gazdasági vizsgálata. (Társszerzőkkel) Országos pályázatra benyújtott díjnyertes pályamunka. Miskolc, 1980. Kőzetjellemzők meghatározása a vágatbiztosítás méretezése szempontjából (Társszerzőkkel) Díjnyertes HUNGALU pályázat. Miskolc, 1993. Komplex mérési eljárás és kiértékelés föld alatti üregek és külfejtések stabilitása és roncsolása meghatározása. (Társszerzőkkel) OTKA, 199194.


-

Természetes hatásokkal és mesterséges tevékenységekkel érintett felszínmozgás területek geotechnikai, geodéziai, geoinformatikai állapotvizsgálata a távlati rehabilitáció kritériumainak megállapítása érdekében. (Társszerzőkkel) FKFP, 1997-2000.

2. DISSZERTÁCIÓK -

Az aláfejtett külszín süllyedésfolyamatának analízise közel szintes településnél. Egyetemi doktori disszertáció. Miskolc, 1966. Aláfejtett (közel szintes településű) fedükőzetek mozgásmezejének meghatározása. Kandidátusi értekezés. Miskolc, 1973. Aláfejtett fedükőzetek mozgása. Akadémiai doktori értekezés. Miskolc, 1986.

3. LEKTORÁLT KÖNYVEK -

Hansági: Gyakorlati kőzetmechanika az ércbányászatban I. rész. Műszaki Kiadó, Bp. 1985 Egerer-Kertész: Bevezetés a kőzetfizikába. Akadémiai Kiadó, Bp. 1993. Faur-Szabó: Geotechnika. Internetes interaktív tananyag 2011.

4. JEGYZETEK, KÖNYVRÉSZLETEK -

Geomechanika I. Tankönyvkiadó, Bp. 1987. Geomechanika II. Tankönyvkiadó, Bp. 1989. Földalatti üregek állékonysága. Könyvrészlet, Hansági: Gyakorlati kőzetmechanika az ércbányászatban. Műszaki Kiadó, Bp. 1985. Kőzethorgonyos üregbiztosítás jellemzői. Könyvrészelt, Hansági: Gyakorlati kőzetmechanika az ércbányászatban. Műszaki Kiadó, Bp. 1985.

5. FONTOSABB PUBLIKÁCIÓK -

Hozzászólás Solymosi Sándor: „Az időtényező hatás a bányakárra” című tanulmányához. Bányászati Lapok, 1966. 12. sz. A süllyedési teknőprofil egy tulajdonsága. Bányászati Lapok, 1967. 1. sz. A külszíni kőzetsüllyedés egy primitív mechanikai modellje. BKL. Bányászat, 1968. 3. sz. A külszíni kőzetsüllyedés primitív mechanikai modelljének alkalmazása néhány kérdés vizsgálatánál. BKL. Bányászat, 1968. 6. sz. A külszíni kőzetsüllyedés időfolyamatáról I. rész BKL Bányászat, 1969. 8. sz. A külszíni kőzetsüllyedés időfolyamatáról. II. rész. BKL. Bányászat, 1969. 9. sz.

21


-

22

A külszíni kőzetsüllyedés időfolyamatáról III. rész. BKL. Bányászat, 1969. 10. sz. Prosztransztvennoe isszledovanie oszedinaja podrabotannoj poverhnoszti. NME Idegennyelvű Közleményei XXVIII. 1969. A védőpillérméretezés elvi és gyakorlati alapkérdéseiről. BKL. Bányászat, 1970. 10. sz. Mechanikai modellanalízis az aláfejtett külszín süllyedésének meghatározására. BKL. Bányászat. 1971. 7. sz. Aláfejtett fedükőzetek mozgásmezejének meghatározása. BKL. Bányászat, 1972. 5. sz. Kőzetmozgásfeladatok megoldása mechanikai modellanalízissel. BKL. Bányászat, 1972. 6. sz. Theoretical and Practical Fundamental Questions of Arch Pillar Dimensioning. NME Idegennyelvű Közleményei, XXXII. 1972. Külszíni létesítmények védőpillérének méretezése mechanikai modellanalízissel. BKL. Bányászat, 1972. 12. sz. Bányakárok és álbányakárok megítéléséről. BKL. Bányászat, 1974. A visontai Thorez külfejtés elővíztelenítéséből eredő felszíni mozgások hatása a környező – főleg Visonta – községek felépítményeire c. szakvélemény megállapításai /Társszerzővel/ BKL. Bányászat, 1974. 4. sz. A kőzetek anyagjellemzőként számbavehető nyomószilárdságának meghatározása. Tatabányai Szénbányák Műszaki Közgazdasági Közleményei, 1975. 2. Ércbányászati aknavédőpillérek méretezéséről. NME Közlemények I. sorozat. Bányászat, /22/ 1976. 2-4. füzet. Determination of Elastic Characteristics of Cohesive Soils. 6th Conf. Spil Mech. and Found. Eng. Akadémiai Kiadó, 1976. Vízszintsüllyedés által előidézett talajsüllyedések és alakváltozások számítása. Geonómiai és Bányászat MTA X. Osztályának Közleményei, 9/3-4, 1976. p. 253-267. A kötött talajok rugalmas jellemzőinek meghatározásáról. Műszaki Tudomány 54, 1977. p. 469-477. Vízszintsüllyedés előidézte talajsüllyedések és alakváltozások számítása. BKL. Bányászat, 110. évf. 1978. 12. sz. p. 826-831. Fejtések mechanikai hatása a külszíni talajra. BKL. Bányászati, 111. évf. 1978. 4. sz. p. 254-255. Beurteilung der Standfestigkeit von Pfeilern beim Kammerbau. XXX. Berg- und Hüttenmänischer Tag, Freiberg, 1979.


-

-

-

Dimensionierung der Ankerausbaues bei Vervendung einbetonierter Anker. XXX. Berg- und Hüttenmänischer Tag, Freiberg, 1979. Kötött talajok térfogatváltozó tulajdonságainak elméleti és gyakorlati kérdéseiről. Mérnökgeológiai Szemle, 1979. p. 199-211. Mechanical Erosion in Flow Channels of Rocke. /Társszerzővel/ Acta Geodaetica, Geophysica et Montanistica, Acad. Sci, Hung. Tomus 14/4/ 1979. pp. 421-435. Kőzetek nyomószilárdságának értékeléséről. I. BKL. Bányászat, 113. évf. 1980. 2. sz. p. 98-109. Kőzetek nyomószilárdságának értékeléséről. II. BKL. Bányászat, 113. évf. 1980. 3. sz. p. 161-169. Aknavédőpillér méretezés és ásványvagyonvédelem. BKL. Bányászat, 1980. 6. sz. p. 361-368. Kőzet- és gázkitörések létrejöttének új elmélete. I. BKL. Bányászat, 1980. 8. sz. p. 505-515. Kőzet- és gázkitörések létrejöttének új elmélete. II. BKL. Bányászat, 1980. 9. sz. p. 610-616. Kőzet- és gázkitörések létrejöttének új elmélete III. BKL. Bányászat, 113. évf. 1980. 10. sz. p. 681-687. Új módszer a kőzet- és gázkitörések előrejelzésére a kitörések alapvető okainak és feltételeinek feltárása alapján /Társszerzővel/. BKL. Bányászat, 113. évf. 1980. 11. sz. p. 729-737. Investigation of the Deterioration of the Rock-Gas System to Clarify the Cause of Rock and Gas Outbursts. Acta Geodaet, Geophys. et Montanist. Acad. Sci. Hung. Tomus 15. /2-4/ pp. 257-269. /1980/. Investigation of the Load Assumption of Rock-Gas Systems, Siming at the Detection of the Causes of Rock and gas Outburats. Acta Geodaet., Geophys. et Montanist. Acad. Sci. Hung., Tomus 15 /2-4/, pp. 271-294. /1980/. Determination of the Conditions of Rock Deteriaration and Forecast of Gas Outbursts Danger. /Társszerzővel/ Publications of the Technical University for Heavy Industry, Series A. Minig, Volume 35 /1980/ Fasc. 3-4. pp. 215230. Provokációs robbantások kőzetmechanikai vizsgálatáról. BKL. Bányászat, 114. évf. 1981. 1. sz. p. 20-22. Investigation of the Rock-Gas System in Front of the Face of Workings in Order to Determine the Cause of Rock and Gas Outburts. Acta. Geodaet. Geophys. et Montanist. 16. /1/, pp. 131-149. /1981/.

23


-

24

Előzetes kőzetmozgás- és bányakár vizsgálatok a Márkushegyi bányaüzem területén. /Társszerzővel/. BKL. Bányászat, 114. évf. 1981. 12. sz. p. 845851. Osznovnüe zaviszimeszti vübreszov porodü i gaza, voznikajusil v grudi zaboja. Publ. Tech. Univ. Heavy. Industry, Miskolc, Series A. Mining. Vol. 36 /1981/ pp. 133-154. A gázkitörések természeti körülményei és feltételei a homokkő mellékkőzetekben. /Társszerzővel/. MTA X. Osztályának Közleményei 14/2-4. 1981. p. 135-145. A gázkitörésveszély jelentkezése homokkő mellékkőzetekben. BKL. Bányászat, 115. évf. 1982. 6. sz. p. 387-393. /Társszerzővel/ Kőzet- és gázkitörések létrejötte széleshomlokú fejtésekben. BKL. Bányászat, 115. évf. 1982. 2. sz. p. 73-79. Vízszintsüllyesztés által előidézett térszintsüllyedések időfolyamata a Thorez-külfejtés környezetében. A Nemzetközi Bányavíz Szövetség I. Kongresszusa, Budapest, 1982. április. Kiadvány A. p. 395-417. Surface Subsidence due to Water Level Reduction in Thorez Opencast Mine. IMWA Congr. 1982. pp. 376-398. Investigation of the Zone in Front of Road Head sin Order to Determine the Cause of Rock and gas Outbursts. Acta Geod., Geoph., et Mont. Acad. Sci. Hung. Tom. 17 /1/ p. 1-27. /1982/. Mechanism of Rock and Gas Outbursts. Acta Geod., Geoph. et Mont. Acad. Sci. Hung. Tom 17 /1/ p. 29-49. /1982/. Main Parameters of the Rock and Gas Outburst Danger. Acta Geod., Geoph. et Mont. Acad. Sci. Hung. Tomus 17 /1/ p. 51-66 /1982/. Mechanism of action of Provoking Explosions. Acta Geod., Geoph., et Mont. Acad. Sci. Hung. Tomus 17 /1/ p. 67-79. /1982/. Bányászati tervezések kőzet- és geomechanikai alapjairól. BKL. Bányászat, 115. évf. 1982. 12. sz. Kőzet- és gázkitörések létrejötte vágathomlokon. BKL. Bányászat, 116. évf. 1983. 1. sz. p. 23-32. A mecseki kőzet- és gázkitörésveszély néhány kérdéséről. BKL. Bányászat, 116. évf. 1983. 2. sz. p. 78-83. Függőleges tengelyű körszelvényű üreg /akna, fúrólyuk/ körüli képlékeny feszültségállapot. BKL. Bányászat 116. évf. 1983. 4. sz. Plaszticseszkoe napjazsennoe szosztojanie v okresztnoszti gorizontalnoj pusztotü kruglego szecsenija. Publ. TU for Heavy Industry, Miskolc, Series A. Mining Vol. 37. /1983/ p. 155-189.


-

Physical Reasons for the Size-Effect in Rock-Mechanical Laboratory Analyses. Acta Geodaet., Geophys. et Montanist. Hung. Voluma 18 /3/ pp. 247-269. /1983/. A hőmérséklet szerepe kőzet- és gázkitörések keletkezésében. BKL. Bányászat, 117. évf. 1984. 3. sz. p. 171-180. Pórusnyomás alatt álló mecseki szenek jellemzőinek kísérleti eredményei. BKL. Bányászat, 117. évf. 1984. 9. sz. p. 585-591. Effect of Rock Temperature on Rock and Gas Outbursts. Acta Geodaet., Geophys. et Montanist. Volume 20 /4/, pp. 375-395 /1985/. Natural Prameters of the Danger Rock and Gas Outbursts. Publications of the Technical University for Heavy Industry, Miskolc, Series a Mining Vol. 39. /1985/. pp. 93-107. Az acélgyűrűs vágatbiztosítás alkalmazásának néhány kőzetmechanikai feltételéről. BKL Bányászat 118. évf. 1985. 12. sz. p. 807-813. Új bauxit fejtésmód bevezetésének tapasztalatai a Fejér Megyei Bauxitbányák üzemeiben. /Társszerzővel/. BKL Bányászat, 119. évf. 1986. 6. sz. p. 385-391. Kőzetcsavarok erőjátékának meghatározása a biztosítás tervezéséhez és ellenőrzéséhez. /Társszerzővel/. NME Közleményei I. Bányászat, 34. /1986/ kötet, 1-4 füzet, 205-228. Vágattelepítések és biztosítások tervezésének kőzetmechanikai alapjairól. NME Közleményei I. Sorozat, Bányászat, 34. /1986/ kötet. 1-4. füzet 181204. Nagyátmérőjű üreg-pillér rendszerek a hazai bauxitbányászatban. A Bányamérnöki Kar Kutatási Eredményei 1983-1986. I. kötet, Miskolc, 1986. p. 263-285. Új tömbfejtésmód a bauxitbányásztban. /Társszerzővel/. Fejtés, 87. szakmai rendezvény kiadványa, Tapolca, 1987. Kőzetek képlékenységi és tönkremeneteli határállapotai I. BKL. Bányászat, 1990. 2. sz. p. 83-93. Kőzetek képlékenységi és tönkremeneteli határállapotai II. BKL. Bányászat 1990. 3. sz. p. 159-169. Kőzetek képlékenységi és tönkremeneteli határállapotai III. BKL. Bányászat 1990. 4. sz. p. 226-234. Frontfejtések biztosításának biztonsági tényezői. ME Közleményei I. Bányászat 36. évf. 1991. p. 55-74. TH acélíves vágatbiztosítás mértezéséről. ME Közleményei I. Bányászat 1992. p. 47-51.

25


-

Szénomlasztásos fejtések kőzetmechanikai viszonyairól. /Társszerzővel/ ME Közleményei I. Bányászat. 1992. p. 59-64. Bergschadenprobleme als Fragen des Umweltschutzes. Publ. Univ. of Miskolc Serves A. Mining Vol. 48 (1993.) No 1-4. pp. 49-56 /Társszerzővel/. Entstehung des Studienganges Umweltingenieur an des Fakultät für Bergbau. Publ. Univ. of Miskolc Series A. Mining Vol. 49 (1994.) pp. 1520. Untersuchungsergebnisse an einer bergmännisch unterfahrenen Abfalldeponie. Publ. Univ. of Miskolc Series A. Mining Vol. 49. (1994.) pp. 165-168. Komplex mérési eljárás geotechnikai feladatok megoldásához. Geotechnika ’94 konf. kiadványa, p. 1-5. Ráckeve, 1994. A kőzetkörnyezet diszkontinuitásának befolyása a geotechnikai feladatok megoldásánál. (Társszerzővel) ME Közleményei, Miskolc, A. Sorozat, Bányászat 50. (1995) kötet, Bányászat és Geotechnika I. füzet, 129-145 Földalatti üregek állékonyságának meghatározása a szeizmikus mérések alapján (Társszerzővel) ME Közleményei, Miskolc, A. Sorozat, Bányászat 50. (1995) kötet, Bányászat és Geotechnika I. füzet, 147-161 Felszínemelkedés jelenségek okai. A Miskolci Egyetem Közleménye A sorozat, Bányászt, 62. kötet (2002) p. 35-46. Nagyméretű üregnyitások biztonsági kérdései. A Miskolci Egyetem Közleménye A sorozat, Bányászat, 68. kötet (2006) p.39-52. A földkéreg primer feszültségei. A Miskolci Egyetem Közleményei, A sorozat, Bányászat, 75. kötet (2008), p. 103-120. A kőzetmechanika-geomechanika oktatása és kutatása a Bányászati és Geotechnikai Intézet Tanszékén. A Miskolci Egyetem Közleményei, A sorozat, Bányászat, 76. kötet (2009), p. 41-71. Kőzetek képlékeny- és tönkremeneteli határállapotainak kritériumai. A Miskolci Egyetem Közleményei, A sorozat, Bányászat, 76. kötet (2009) p.91-128.

6. FONTOSABB SZAKÉRTŐI TANULMÁNYOK 1970 -

26

A külszíni mozgáselemek meghatározása aszimmetrikus mechanikai modellekkel


1971 -

Ellipszisszelvényű üregek mozgásmezejének vizsgálata A fedüösszlet mozgásmezejének meghatározása dőlt településnél aszimmetrikus mechanikai modellekkel Aláfejtett fedüösszlet mozgásmezejének meghatározása a dőlt településnél (Összefoglaló jelentés)

1972 -

A Visontai-külfejtés elővíztelenítéséből eredő felszíni mozgások hatása a környező, főleg Visonta- községek felépítményeire

1973 -

Szakvélemény Szuha és Csörgős-patak áthelyezéséről A bányaművelés várható kihatásainak vizsgálata a Padragi Bányaüzem Táncsics akna területén kijelölt védőpillérnél

1974 -

Az István I-II. akna IV-V. szinti csapásirányú védőpillér csökkentésének várható külszíni hatásai a védett területen Védőpillérek közelítő meghatározása szilárd fedükőzeteknél A Padragi Bányaüzem Táncsics aknán kijelölt védőpillér területén található létesítmények veszélyeztetettségének vizsgálata

1975 -

Akna védőpillérek méretezése a MÉV szilárd, rideg kőzetkörülményei mellett Berente Szénpályaudvar Miskolc-Bánréve vasútvonal alatti terület szakvéleménye

1976 -

Aláfejtés hatása a fedüoldali védőrétegekre a velenjei lignitbányánál Erzsébet-bánya aláfejtett területének kőzetmechanikai vizsgálata

1977 -

István akna főkeresztvágatának mezejében a II.-III. szintek között a 3. és 4. telepben tervezett műveletek várható hatásai István I. és II. aknákra és az aknaudvar létesítményeire

27


-

Régi pinceüregek és üregrendszerek hatástalanításának geomechanikai kérdéseiről

1978 -

Kőzetmozgások-bányakárok Pécs-bányaüzem nyugati bányamezeje fölött Betonozott /injektált/ kőzetcsavaros pincebiztosítás működése, tervezése Bercel bányai meddőhányó állékonyságának vizsgálata Bányakárok csökkentési lehetőségeinek vizsgálata XX. Bányaüzem területén Pusztavám község aláfejtését megelőző kőzetmozgás-bányakár vizsgálat Szob – malomvölgyi új meddőhányó állékonyságának vizsgálata Szanda-bányai meddőhányó állékonyságának vizsgálata Védőpillér-méretezés a mányi területen

1979 -

Rücker-akna védőpillére mellett tervezett fejtések várható hatásai az aknára és az aknaudvari létesítményekre Béta-bányaüem 10. telepi fejtésében 1979. márc. 28-án bekövetkezett váratlan főteomlásról Eger, Dobó u. 10-12-14-16. sz. alatti pincerendszer kőzetcsavaros biztosításának terve Eger Vár Török-bástya kőzethorgonyzásos megerősítésének szakértői véleménye

1980 -

Recsk-Csákánykői új meddőhányó állékonyságának vizsgálata Kőzetrézsű megerősítés az LKM mészkőbányájának 60-90-es szintjén - A Thorez-külfejtés körüli felszínmozgások időfolyamata

1981 -

28

Kőzettulajdonság vizsgálatok továbbfejlesztésének lehetőségei A Borsodi Vegyi Kombinát MDI üzeme létesítésére kijelölt aláfejtett terület üregeinek tömedékelési feltételeiről A XX. bányaüzem területén található műemlék által lekötött szénvagyon lefejtési lehetőségeinek vizsgálata Miskolc-Diósgyőr, Tömörkény utcától Ny-ra húzódó alábányászott terület határvonalának megállapítása


-

Erzsébet-bánya víztelenítése által előidézhető felszínsüllyedések várható értékei és hatásai

1982 -

A BVK MF 502 jelű nagy VCM gömbtartálya alatti üregtömedékelésről A BVK III. gyáregység VCM tartályainak süllyedéseiről A majki műemlék komplexum védőpillérében lekötött szénvagyon tömedékeléssel történő lefejtési lehetőségeinek vizsgálata Padrag falu alatti széntelepek lefejtési lehetőségeinek vizsgálata Különböző bányabiztosító szerkezetekre megengedhető mozgásparaméterek meghatározása Az Oroszlányi Szénbányák bányaüzemében levő saját létesítmények védőpilléreinek felülvizsgálata

1983 -

Nagyegyháza bányaüzem fővágatai állékonyságának kőzetmechanikai vizsgálata.

1984 -

Fekükőzet-állapotok omlasztásos frontfejtések fölött Putnokbányaüzemben Szakvélemény a Rákhegy-II. kísérleti tömbfejtés főtecsavarozásának kialakításához Felszíni és felszínközeli kőzetmozgások, talajvízszint változások a tervezett MDI üzem alatti üregek feltárása idején Vasas Bányaüzem É-II. külfejtésben kialakított rézsűk állékonyságának vizsgálata. Kőzethorgonyok erőjátéka és méretezése, a fejtési üregek stabilitásának vizsgálata.

1985 -

A XX. bányaüzem XX.2. aknapár védőpillére lefejtési lehetőségeinek vizsgálata Beremend alapozási talajának talajmechanikai jellemzői a kőbánya környezetében Szakvélemény patak védőpillérekben tömedékelés nélkül felhagyott vágatok külszíni hatásairól

29


1986 -

Az Oroszlányi Szénbányák Déli Bányaüzem XXI-es aknaudvar védőpillér lefejtési lehetőségeinek vizsgálata A Nagyharsányi Mészkőbánya maradó bányafalai (határpillérei) részűszögeinek meghatározása Az S II. bányai széleshomlokú fejtések üzemviteli feltételeinek javítása Szakvélemény a Szuhavölgyi Bányaüzem Ormos VII. aknája egyes vágatai tömedékelés nélküli felhagyásának következményeiről Lencsehegy II. vágatbiztosítási kísérletek és azok értékelése Kőzethorgonyos vágatbiztosítás műszaki-gazdasági vizsgálata dácit kőzetkörnyezetben István III. akna monolit beton falazatának ellenőrzése és minősítése

1987 -

Pusztavám község Kossuth L., Somogyi B., Bacsó B., Felszabadulás, Sallai I. utcák bányakárcsökkentő és kármegelőzési szakvéleménye I. Szakvélemény a Deáki aknaüzem területén elhelyezkedő 120 kV-os villamos távvezeték 76. sz. oszlopának aláfejthetőségéről Vágatok biztosításigényének tervezési alapjai A Dubicsányi-szénbánya főgerincvágatának biztosítási javaslata Ajka II. szénbánya főgereincvágatainak biztosítási javaslata A Bakonyi Bauxitbánya Vállalat IZA III. DNy XIII. lencse bekötővágatának „in situ” és laboratóriumi kőzetjellemzői TH-acélíves biztosítószerkezetek összehasonlító vizsgálata és minősítése Vizsgálatok az MVDD-120 típusú főteszén omlasztásos pajzs optimális üzemviteli feltételeinek meghatározásához Dácitban kihajtott fővízvágat biztosításának minősítése, a kihajtandó menekülő vágat biztosításigénye Lencsehegy II. bányaüzemben Biztosítószerkezetek várható viselkedése Bokod II. főfeltáró vágatpár szelvényeiben

1988 -

30

Vágatkereszteződések, elágazások biztosításigénye Szakvélemény az Edelény IV. akna területén tervezett IV. telepi aláfejtés várható külszíni és II. telepi következményeiről A perkupai anhidrit-bánya udvarán tervezett csarnok építésének bányászati feltételei


-

Szakvélemény a Borsodi Hőerőmű Vállalat zagytere aláfejtésének várható következményeiről

1989 -

Szakvélemény a SZOTE 410 ágyas klinikai tömb süllyedéseiről Kőzetállapotok vizsgálata szeizmikus mérésekkel Kőzetek repedezettségének, fellazulásának mérőszámai A perkupai anhidrit-bánya felhagyásának feltételei A Mány I/A. aknaüzem szállító- és lég- lejtősaknája biztosításának felülvizsgálata

1990 -

A hévizi-tóforrás és a nyirádi bányavízemelés összefüggései I., II., III. Szakvélemény a Bükkaljai Bányaüzem Szeles-Edelény akna területén tervezett IV. telepi aláfejtés várható külszíni követelményeiről A márkushegyi lejtősakna – biztosítás tönkremenetelének vizsgálata Az aláfejtett ormosbányai üzemtér beépíthetőségének feltételei A Márkushegyi 71. sz. légvágat „Züblin” szakasza kőzetköpenyének minősítése és értékelése jöveszthetőség szempontjából Földalatti tárolóterek kialakítása Pécs-Bányaüzem területén

1991 -

Bükkaljai Bányaüzem Szeles IV. akna pilléreiben felhagyásra kerülő vágatok várható külszíni hatásai Putnok Bányaüzem „M” mezeje vízveszély helyzetének elemzése régi műveletekben összegyűlt öregségi vizek figyelembevételével Szakvélemény a Mátraterenye-Homokterenye Tóalja-külfejtés térségében bekövetkezett épületkárok okairól

1992 -

Kőzetfellazulási és tömörödési folyamatok meredek dőlésű széntelepek omlasztásos fejtéseinél I., II. Csehszlovák „K 24” jelű TH acél biztosítás laboratóriumi és elméleti vizsgálata Hosszú élettartamú vágatok pilléreinek méretezése Célszerű lefejtés kialakítása Mány I/A. aknán a jelenlegi fejtési technológia felülvizsgálata alapján Pajzsbiztosítású főteszénomlasztásos fejtés kőzetmechanikai viszonyainak elemzése Mány I/A. aknán

31


1994 -

Pécs-Mecsekszabolcs bányatelken a korábbi fejtések által okozott felszínmozgások és a jövőben várható felszíni hatások prognosztizálása I. II. Múcsonytól É-ra üzemtérig húzódó földgázellátást biztosító gázvezeték alábányászott nyomvonalának várható mozgásai Dubicsány I. lejtősakna környezetének kőzetmechanikai elemzése és az akna végleges biztosításának méretezése

1995 Oroszlányi épületkárok (Várdomb u.-i, Majk u.-i, Alkotmány u.-i lakóépületek) okainak elemzése. - A majkpusztai műemléki együttes környezetét érintő tervezett bányászati tevékenység várható hatásairól. - Ózd és térségét ellátó gázvezeték nyomvonalának vizsgálata korábbi aláfejtések várható hatásainak szempontjából. - A mélyművelésű és külfejtési tevékenység által okozott épületkárok lehetséges elkülönítése a Pécsbánya-i külfejtéstől K-re. - Talajmechanikai szakértői tanulmány Sajómercse község tömeges épületkárainak területéről. - Sajómercse tömeges épületkárainak elemzése. - Kőzetmechanikai vizsgálatok biztonságos üreg-pillér rendszer kialakítása érdekében Halimba III. üzem siklómezejében. - Ózd-Farkaslyuk belterületen középnyomású gázvezeték-hálózat vizsgálata a korábbi fejtések várható hatásainak szempontjából. - A mélyművelési és külfejtési tevékenység által okozott épületkárok lehetséges elkülönítése a Pécsbánya-i külfejtéstől K-re az újabb szeizmikus mérések eredményeinek felhasználásával. - Fenyőfő 2332. sz., 2333. sz., 2335. sz. fúrások rétegsorainak kőzetmechanikai kiértékelése. - Kazincbarcika Herbolya-Újtelep lakóházai és a környezet elvizesedésének vizsgálata. - Kőzetmechnaikai vizsgálatok biztonságos üreg-pillér rendszer kialakítása érdekében Halimba III. üzem IV-es siklómezejében -

1996. -

32

A Recski Ércbánya Vállalat földalatti létesítményeinek műszaki állapota


-

TH-acélíves fejtési vágatok állékonyságának növelési lehetőségei Putnokbányán Zobák-Gesztenyés lakótelepen észlelt felszínmozgások elemzése. Mecseki Ércbányászati Vállalat IV. légaknájának várható viselkedése vízelárasztás esetén Terepalakulat állékonyságának geomechanikai vizsgálatai ZobákGesztenyés lakótelepen Optimális tömedékelési technológia kialakítása a MÉV nagymélységű függőleges aknáinak tömedékeléséhez A MÉV É-i tároló célszerű felhagyásának geomechanikai vizsgálatai. Épületkárosodások és építésföldtani-geomechanikai körülmények kapcsolata Komló, Imre-, Új-, Béke-, Kakas-lakótelepeken

1997. -

Bodai Aleurolit mintatestek triaxiális laboratóriumi mérési eredményeinek kiértékelése Alfa-1 vágat kőzetköpenyében végzett szeizmikus terjedési sebességmérések eredményei A geomechanikai és talajvíz körülmények feltárása és értékelése Pécsbányatelepen A komlói altározó csilleforgalma által keltett rezgések jellemzői és lehetséges hatásai a környezetre Alfa-1 vágat helyszíni és laboratóriumi kőzetmechanikai mérésekkel vizsgált kőzetköpenyének minősítése A recski mélyszinti előfordulás- és kitermelésének néhány műszaki kérdéséről A Karolina-külfejtés (Pécsbányatelep) mellett húzódó lakóterület szeizmikus terhelésének elemzése Imola középnyomású földgázellátási nyomvonalának vizsgálata RagályImola közötti területen felszínmozgások szempontjából. A tapolcai tavasbarlang természetes vízháztartásának helyreállítási lehetősége Bányászati és geomechanikai adatbázis Pécs környéki bányaüzemi területek térinformatikai rendszeréhez Várható külszíni mozgáselemek Lyukóbánya V. mező fejtései fölött. Nonel iniciálású robbantások szeizmikus sebességének értékelése Karolina-külfejtés környezetében Széntelepek kőzetfizikai és gázdinamikai paramétereinek térbeli alakulása föléfejtéskor Zobák-bányán

33


-

Folyékony propán-bután gázok (LPG) földalatti tárolási lehetőségeinek kőzetmechanikai vonatkozásai A tervezett nagybányaréti külfejtés környezeti hatásvizsgálatának geotechnikai és műveléstechnológiai megalapozása TH acélívekkel biztosított vágatok tönkremenetelének okai Zobák-bányán

1998. -

Kazincbarcika, Ádám-völgyi meddőhányó mozgásának okai és a kárelhárítás lehetőségei Kővágószőlős és Cserkút térsége földgázellátásának bányakár-szakértői tanulmánya A MÉV nagymélységű aknáira kidolgozott tömedékelési technológia alkalmazásának feltételei Rózsaszentmárton Béke u. és környezete épületkárosodásainak geomechanikai vizsgálatai és értékelése „Pécs-Mecsekszabolcs” bányatelken észlelhető felszínemelkedések és vizesedési jelenségek értékelése és prognosztizálása Fenyőfő I. bauxit lencse szintomlasztásos művelése során kialakított üregek tönkremeneteli vizsgálata Miskolc-Erenyő-Kelet beépíthetőségének bányakár-szakértői véleménye Részleges védőpillér lefejtési lehetősége Úrkút I. és II. aknáknál. Ajka-Padragkút külterületén tervezett gáztüzelésű erőmű bányakárvédelmi szakvéleménye Szeizmikus mérések és értékelés alfa-1 vágatban új robbantási technológiával kihajtott szakaszon Zobák-bánya bezárásának környezetre gyakorolt várható mechanikai hatásai Mecsekérc RT É-i bányaüzemeinek vízfeltöltődéseivel várható geomechanikai változások az üregek környezetében és a külszínen A Vértesi Erőmű Rt. Oroszlány XX-as aknák védőpillére tervezett részleges gyengítésének várható hatásai az aknaudvari létesítményekre

1999. -

34

A Recsk I., II. aknák lezárása az üzem szüneteltetésének időszakára (koncepció terv) Recsk I., II. aknák lezárása kialakításának terve az üzem szüneteltetésének időszakára


-

Rózsaszentmártoni épületkárosodások geomechanikai vizsgálatai és értékelése Lefejtett területek lehetséges utóhatásainak geomechanikai vizsgálatai és értékelése Salgótarján területén Eger-Felnémet OMYA Kft. mészkőbányája kitakarással készülő alagút bevágás rézsűfalainak és szállítási útvonal rézsűinek vizsgálata Rózsaszentmártoni épületkárosodások okainak meghatározása

2000. -

Mezőzombor Disznó-kő pincerendszer műszak állapota Karolina-külfejtés generál rézsűinek állékonyság vizsgálata Zobák-bányai fejtések által előidézett kőzetmozgások a komlói andezitbánya területén A komlói andezit-bánya területén végzett robbantások szeizmikus hatásai a környezetben Tokaj, Dózsa Gy. u. 1. sz. alatti ingatlanhoz tartozó fő pinceág műszaki értékelése, megerősítési javaslatok Épületkár okok vizsgálata Pécsábnyatelepen újabb mérési eredmények alapján

2001. -

-

Külszíni mérési-ellenőrző megfigyelő rendszer kialakítása a MECSEKÉRC Rt. bányatelkein A komlói-altározó beépített környezetének állapot vizsgálata Épületkárosodások vizsgálata Felsőnyárád község belterületén Épületkárosodások vizsgálata Királd község belterületén Komló, Gesztenyés-lakótelep korábbi és jelenlegi felszínmozgásai és az épületkárok okai Az Ádámvölgyi-meddőhányó tájrendezési munkáinak véleményezése Miskolc, Jégvirág, Búzavirág, Orgona, Rózsa, Tulipán, Liliom, Szegfű, Akácvirág utcák középnyomású gázelosztó vezeték nyomvonalának vizsgálata aláfejtés hatásainak szempontjából Talajmozgások- és épületkárosodások (Pécs, Debreceni M. u. 21. sz., Flórián u. 1-2. sz.) okainak vizsgálata Karolina külfejtés K-i határrézsűjének környezetében

2002. -

Halimba III. bányaüzem DNY-i bányamező művelésénél előálló kőzetmozgások hatáselemzése

35


-

Komló, Gesztenyés-lakótelep talajmozgásainak ok-okozati összefüggései Felszínmozgás megfigyelések (2001-2002) értékelése Zobák, Gesztenyéslakótelepen és annak környezetében Szelim-barlang (Tatabánya) állapotának, állékonyságának kőzetmechanikai vizsgálatai A jövőben várható bányakárok és költségeik prognosztizálása „KomlóZobák-Kőszén” bányatelken Karolina-külfejtés DK-i határrézsűjénél kialakult rézsű- és terepmozgások geomechanikai vizsgálati Komlói altáró építésének és üzemeltetésének lehetséges külszíni hatásai Komló, Gesztenyés-lakótelep épületkárosodásainak hatásvizsgálata Pécs-Vasas D-i meddőhányó tájrendezési tervének felülvizsgálata Halimba III. bányaüzem fejtései fölött kialakult tavak bányavízveszélyének vizsgálata

2003. -

A kőzettest (kőzetmasszivum) geomechanikai minősítési módszerei. Miskolc, Liszkay G. utca és környezete épületkárainak vizsgálatai

2004. -

36

Bányakárok lehetőségének vizsgálatai Múcsony-községben I., II. Pereces, Liszkay u. és környezetének terepmozgás vizsgálatai 2003-ban BORSODCHEM Rt. klórüzem telepítési helye alatti terület tömedékelésének zárójelentése A földalatti üregek tervezésének geomechanikai alapjai I., II. BORSODCHEM Rt. klór-üzem telepítési helyének tömedékelési tanulmányterve Pécs-Vasas kiegyenlítő vízierőmű koncepció tervének geomechanikai kérdései Autópálya töltés-test (M 30, „A” ág 9+235 km – „F” ág 0+050 km) vizesedésének vizsgálata Mátraverebély-Szentkút remetebarlang-üregek állékonyságának felülvizsgálata Zagytéri Pernye (Tiszaújváros-DEPÓ) töltésépítési célú alkalmassági vizsgálatai


2005. -

Zagytéri pernye-homok keverékek töltésépítési célú alkalmassági vizsgálatai A felhagyott Pécs-Vasas É-i külfejtés rézsűi állékonyságának biztonsága I., II. Béres Szőlőbirtok és Pincészet Kft. tulajdonában álló pincerendszer vizesedésének vizsgálata (Erdőbénye, Lőcsetanya területén) Pincerendszer állékonyságának felülvizsgálata (Béres Szőlőbirtok és Pincészet Kft. Erdőbénye telephelyen) Vízkizáráshoz alkalmazható injektáló-anyag keverékek laboratóriumi vizsgálatai Pereces, Liszkay u. és környezetének terepmozgás vizsgálatai 2004-ben Laboratóriumi kísérletek Ózd, Brassói úti salakhányó építési terület felszíni stabilizálásához

2006. -

Pincerendszer felszíni- és talajvíz elleni védelmének földművei (Erdőbénye, Lőcsetanya) Pincerendszer vizesedésének elhárítási munkái (Erdőbénye, Lőcsetanya) Az É-i Táró (Mecsek-Öko) felhagyásának felülvizsgálata Felszínmozgás monitoring felülvizsgálata a korábbi uránérc bányászat bányatelkein „Vasas”-bányatelek bányászati szakvéleményezése a bányatelek törléséhez Pécsbánya-Karolina külfejtés felhagyott és tájrendezett rézsűinek állékonyság vizsgálata Töltés tömöríthetőség-tömörség vizsgálatok eredményei Egerszalók szálloda építésnél

2007. -

Szivattyús energia tározó előzetes megvalósíthatósági tanulmány (telephely: Verőce-Magyarkút) egyes fejezeteinek véleményezése Kazán terület (BC Zrt.) tömedékelési tervének véleményezése HYCO-3 terület (BC Zrt.) tömedékelési tervének véleményezése Laboratory testing and evaluation of results of rock samples from TXM oil and gas exploration Ltd. Szivattyús energia tározó előzetes megvalósíthatósági tanulmány (Telephely: „Paks”) – egyes fejezetei

37


-

Szivattyús energia tározó előzetes megvalósíthatósági tanulmány (Telephely: „Sima”/Zemplén) egyes fejezeteinek véleményezése

2008. -

HYCO-3 terület (BC Zrt.) tömedékelésének zárójelentése Kazán terület (BC Zrt.) tömedékelésének zárójelentése Kőzetmechanikai elemzések a Nyírádi bauxitbányászat területén A hidraulikus repesztés (Hydraulic Fracture) kőzetmechanikája A Csabrendek-Nagytárkány környéki felszínmozgás jelenségek vizsgálata I., II. Felszínmozgások komplex vizsgálata „Pécs-Mecsekszabolcs” bányatelken Kőzet-tönkremeneteli kritériumok – laboratóriumi mérések

2009. -

Bányászati tevékenységgel összefüggő felszínmozgások komplex vizsgálata Farkaslyuk község belterületén Bányászati tevékenységgel összefüggő felszínmozgások komplex vizsgálata Kazár község belterületén Kazincbarcika-Felsőbarcika városrész talajvízszint emelkedéséből adódó vizesedésének vizsgálata

2010. -

Halimba-IV. bányatelek süllyedék-tavai aláfejtésének feltételei A Felsőhámori alagút-bővítés lehetőségei Bányászati tevékenységgel összefüggő felszínmozgások komplex vizsgálata Felsőnyárád község belterületén Bükkszentlászló, Fő u 149-165. sz. alatti ingatlanok mögötti hegyoldal csúszásának vizsgálata Miskolc, Pacsirta u. 18-40. sz. környezetének geomechanikai vizsgálata Bányászati tevékenységgel összefüggő felszínmozgások komplex vizsgálata Dudar község belterületén

2011. -

38

Bányászati tevékenységgel összefüggő vizsgálata Rózsaszentmárton belterületén

felszínmozgások

komplex

A Miskolci Egyetem Közleményei, A sorozat, Bányászat, 80 . kötet (2011), p.39-64.

CSAKNEM ÖTVEN ÉV A KŐZETMECHANIKAGEOMECHANIKA KUTATÁSÁNAK ÉS OKTATÁSÁNAK SZOLGÁLATÁBAN (1965-2011) Dr. Somosvári Zsolt

egyetemi tanár Miskolci Egyetem, Bányászati és Geotechnikai Intézet [email protected]

1. Előzmények 1965-ben szereztem bányaművelőmérnöki oklevelet a Nehézipari Műszaki Egyetem Bányamérnöki Karán. Az Egyetem társadalmi ösztöndíjasaként meghívás alapján 1965. július 1-től a Bányaműveléstani Tanszéken kezdtem dolgozni (tanszékvezető: Zambó János professzor). Szabad választásom volt abban, hogy a tanszéken az akkor oktatott és kutatott diszciplínák közül melyik mellett döntök, a Kőzetmechanika-biztosítószerkezetek témakört választottam. Pedig mint hallgató a valószínűségszámítás és alkalmazása témakörben dolgoztam a tudományos diákkörben Pethő Szilveszter professzor irányításával. Diplomatervem bányaszellőztetésről és metánrétegződésről szólt. A Kőzetmechanika-biztosítószerkezetek c. tantárgy akkori előadója és a kutatások irányítója Richter Richárd nemzetközi hírű professzor volt, aki a tantárgy oktatását még Sopronban Esztó Péter professzortól, a magyar kőzetmechanikai kutatás elindítójától vette át.

2. A kezdetek (1965-68) Richter professzor akkoriban (1960-as évek) főleg rugalmasságtani vizsgálatokkal foglalkozott a kőzetmechanikában. Ezen belül bányaüregek körüli feszültségállapotokkal, biztosítószerkezetek mechanikájával, a kőzet és biztosítószerkezet együttdolgozásával, kőzethorgonyos (kőzetcsavaros) üregbiztosítás működésével. Az én kutatási területemet ezektől a tématerületektől távol, az aláfejtett külszín mozgásai – bányakárok témakörben jelölte ki. Ehhez elöljáróban mintegy 25 kg orosz, angol, német, lengyel nyelvű irodalmat bocsátott rendelkezésemre. Magyarul Martos: „Bányakártan” c. jegyzete (1965) állt rendelkezésemre. A felszíni kőzetmozgás-probléma egyidős a mélybányászattal, már a XV. században voltak felszíni kőzetmozgások miatt bányakár perek Angliában. Ezt a

39

Dr. Somosvári Zsolt

témát aztán külföldön és hazánkban is geodéták-bányamérők művelték. A felszínmozgásokat, főleg a süllyedéseket mérték és statisztikai feldolgozás alapján igyekeztek választ adni a mozgások törvényszerűségeire. Richter professzor felfogása szerint a kőzetmozgás, kőzetdeformáció kőzetmechanikai fogalom, ezért mechanikai alapokon kell vizsgálni. „Fiatalember, ez lesz az ön feladata” – mondta 1965 nyarán. Megbeszéltük, hogy egy olyan mechanikai modellt, ill. kőzetmozgás összefüggéseket kellene összehozni, amelyek minden lényeges hatótényezőt tartalmaznak, kőzetmechanikai paramétereket is, de nem túl bonyolultak azért, hogy a gyakorlat tudja alkalmazni. Ezen túlmenően a felszínmozgás-mérésekkel is megfelelő korrelációban legyenek az eredmények. Szép, nekem tetsző feladat volt, de akkor még(1965 nyara) fogalmam sem volt arról, hogyan lehet ezt megoldani. Hamarosan azonban sikerült az elképzeléseknek megfelelően eredményre jutnom, már 1966-tól díjazásban részesültek az NME rektora által kiírt pályázatokra benyújtott kőzetmozgások, a kőzetmozgások időfolyamata, védőpillérméretezés, határszög témakörű tanulmányaim. Ezek a pályamunkák kőzetmechanikai alapokon, minden lényeges hatótényező (kőzetparaméterek, a lefejtett terület méretei, telepvastagság, telepmélység) figyelembevételével tárgyalták a kőzetmozgásokat közel szintes településnél. A függvények lehetővé tették a feladat térbeli megoldását, a szokásos 5 db mozgáselem kiszámítását bármely felszíni pontban, x, y, z irányban. Az időfüggvény – amely a Kelvin-féle reológiai modellen alapult – lehetővé tette a mozgásokat folyamatukban leírni, a főmozgások időtartamát meghatározni. A levezetett összefüggések lehetővé tették a fedüösszlet minőségének, valamint a telepmélység, a lefejtett telepvastagság függvényében a külszíni létesítmények és aknák védőpilléreinek méretezését is. Az összefüggések a magyar szénmedencék mindegyikében alkalmazhatók voltak a mecseki kivételével. 1966-ban aztán egyetemi doktori disszertáció készült a témakörben „Az aláfejtett külszín süllyedésfolyamatának analízise közel szintes településnél” címmel, amely 1967-ben megvédésre került. 1967-től kezdtem a Bányászati Lapokban rendszeresen publikálni és konferenciákon előadásokat tartani a kőzetmozgás-bányakár témakörben. Az 1965-68-as időszak a kutatás szempontjából igen termékeny időszaknak bizonyult. Az oktatásban abban az időben bányaműveléstani gyakorlatokat vezettem, mert erre volt szükség a tanszéken.

3. A kutatási terület szélesedése (1968-71) 1968-71-es időszakban Richter professzor a Bányamérnöki Kar dékánja volt. A dékáni munka annyira lekötötte, hogy lényegesen kevesebbet tudott foglalkozni az akkor szép számú ipari kutatási feladattal, így azok egy része rám hárult és a

40

Csaknem ötven év a kőzetmechanika-geomechanika kutatásának és oktatásának szolgálatában (1965-2011)

kőzetmozgás-bányakár téma mellett más kőzetmechanikai témával is foglalkozni kényszerültem. Ezért lényegesen bővültek kőzetmechanikai ismereteim, sokat jártam a bányákat, gyakorlati tapasztalatokat gyűjtöttem, fejlődtek ipari kapcsolataim. 1968-ban felkérést kaptunk dr. Ormos Károlytól a Mecseki Szénbányák akkori bányamérési osztályvezetőjétől, hogy a kőzetmozgások számítását fejlesszük tovább meredek dőlésű telepek fölötti kőzetmozgások számítására is. Ez a feladat a korábbi szimmetrikus feladathoz képest sokkal bonyolultabb volt, mert aszimmetrikus mozgásmező meghatározását jelentette és itt igen lényeges a szerepe az anizotrópiának is. Előbb bizonyítottam, hogy a szuperpozíció elve alkalmazható, s így a továbbiakban már nem is volt olyan nehéz a megoldás. 1971-re megvalósult „az aláfejtett fedüösszlet meghatározására dőlt településnél” program, a témában 1971-ben a rektori pályázatra benyújtott pályamunkám díjazásban részesült. A Mecseki Szénbányáktól aztán sorra kaptuk a gyakorlati feladatokat. Pl. foglalkoztunk István I-II. akna védőpillér csökkentésének

várható külszíni hatásaival, Kossuth I-II. aknák várható mozgásainak meghatározásával, Zobák diagonális akna pillérében történő művelés lehetőségeinek vizsgálatával, Kossuth IV. akna várható mozgásaival, István III. akna telepítésének kőzetmechanikai kritériumaival, bányakárok lehetőségével Pécs-bányaüzem nyugati bányamezeje fölött, a komlói meredek dőlésű teleprészek aláfejtési lehetőségeivel, Rücker-akna védőpillére mellett tervezett fejtések hatásaival az aknára és az aknaudvari létesítményekre, a vasasi aknapár várható elferdülésével, Zobák diagonál akna várható elferdülésével, Béta-bányaüzem X. szintje fölötti aláfejtett szénvagyon lefejthetőségének kőzetmechanikai vizsgálatával.

1969. jan. 1-én három éves együttműködési szerződést kötött a Bányaműveléstani Tanszék a Mecseki Szénbányákkal. A tanszék vállalta, hogy irányelveket dolgoz ki a Mecseki Szénbányák kőzetmozgás méréseinek telepítésére, részt vesz a megfigyelések értékelésében, a Mecseki Szénbányák Vállalat kőzetmozgás problémáit kutatásainak előterébe helyezi, rendszeresen tájékoztatja a Vállalatot kutatási eredményeiről, részt vesz a Vállalat által szervezett konzultációkon és segítséget nyújt kőzetmozgási problémák megoldására. A tanszék továbbá vállalta, kutatásait úgy irányítja, hogy módjában legyen a Vállalat érdekei szerint az alábbi feladatokat ipari kutatás keretében megoldani: Dőlt telepekhez tartozó mozgásmező meghatározása.

41


Védőpillérek méretezésének kritikája dőlt telepek esetén. Védőpillérek lefejthetőségének vizsgálata dőlt telepek esetén. A részleteket, az időütemezést kutatási szerződésben rögzítettük. Az utolsó kutatási jelentésnek 1971. dec. 31-ig kellett elkészülnie és el is készült. Késésről nem lehetett szó, mivel a szerződést Zambó János professzor írta alá. 1969. december 1-én a zobáki szállítóakna továbbmélyítése közben szörnyű baleset történt. Az aknatalpon nagyerejű kőzet- és gázkitörés következett be, a felszabaduló nagymennyiségű metán megfordította a bányában a légáramlás irányát, sújtólégrobbanás történt, amely sok halálos áldozatot követelt. Az OBF a Bányaműveléstani Tanszéket bízta meg a baleset vizsgálatával, az elemző munkát Richter professzor irányította (1970). Magam is tevékeny részese voltam a vizsgálatoknak. A baleset után külön OBF engedéllyel a bányában a törmelék által kihordott, elgörbített, összegyűrt aknavasakat a bányában mértem, fényképeztem, hogy a deformációkból következtetni tudjunk a kitörés hatalmas energiájára. A baleset vizsgálata kapcsán áttekintettem a kőzet- és gázkitörések akkor rendelkezésre álló irodalmát és azt tapasztaltam, hogy a kitörésekkel igen sok publikáció foglalkozik, de mint geomechanikai jelenséggel (a kőzet-gáz rendszer mechanikai tönkremenetelével) az irodalom nem foglalkozik. Érlelődött az elhatározás bennem, hogy elkezdek ezzel a témakörrel is foglalkozni. Azonban ekkor még erre nem voltam eléggé felkészült. Később (1972-) a Visonta környéki rétegvíz-megcsapolás által okozott felszínsüllyedések (kőzetvíz-rendszer) vizsgálatai után lettem felkészültebb.

4. Új helyzet, új feladatok (1971-79) 1971-ben ismét változás következett életemben, Richter professzor a Földtan-Teleptani Tanszék vezetője (1971-78) lett azzal a céllal, hogy műszaki irányba fejlessze tovább a tanszéket. A Kőzetmechanika-biztosítószerkezetek c. tantárgy laboratóriumával – velem együtt – a Földtanra került. Itt lényegesen változtak oktatási feladataim. Bevezettük a „Kőzetmozgások”, „Bányakárok”, „Földművek” tantárgyakat, amely tantárgyak előadója és gyakorlatvezetője lettem. A mechanikai modellanalízissel levezetett kőzetmozgás összefüggéseimet, amelyek a BKL Bányászatban már 1969-1972-ben publikálásra kerültek nemcsak mi alkalmaztuk, hanem a bányavállalatoknál is elkezdték alkalmazni. 1973-ban a Tatabányai Szénbányák Műszaki-Gazdasági Közleményeiben (3-4. szám) Farmasi József okl. bányamérnök tollából megjelent a „Külszíni mozgások vizsgálata a XV. bányaüzem falu alatti pillérénél” c. cikk, amely dekralálja, hogy a Somosvári által levezetett összefüggések alkalmazását mutatja be egy konkrét vizsgálat kapcsán. A számításokat mérési eredményekkel hasonlítja össze és az időfolyamat leírása vonatkozásában is megállapítja „A számított és mért süllyedési értékek alapján megállapíthatjuk, hogy a számított értékek jól megközelítik a valóságosat, …”. A

42


Tatabányai Szénbányáknál dr. Ládai Tamás okl. bányamérnök számítógépre tette a kőzetmozgás összefüggéseimet, a Borsodi Szénbányáknál Kőhalmy Gábor bányamérési osztályvezető alkalmazta. A kimunkált kőzetmozgás-függvények segítségével igen sok és sokfajta feladatot oldottunk meg a szénbányászati vállalatoknál és különösen a Mecseki Szénbányáknál. A sok gyakorlati feladat megoldása közben tesztelt módszerből aztán 1973-ban „Aláfejtett (közel szintes településű) fedüösszlet mozgásmezejének meghatározása” c. kandidátusi disszertáció született, amely 1974-ben megvédésre került. Különösen hasznosnak bizonyult a kőzetmozgás témában egy rövid képlet, amely a határszöget, hatástávolságot írja le minden lényeges hatótényező függvényében. Régebben azt gondolták – még az 1965-ben megjelent, Martos: „Bányakártan” c. egyetemi jegyzet is ezt írja -, hogy a határszög kizárólag a fedükőzetek minőségének, szilárdságának függvénye. A mechanikai modell alapján levezetett képlet viszont azt mutatja, hogy lényeges, sőt döntő befolyása van a lefejtett telepvastagságnak is. Ezért történhetett meg a több mint 100 éves mecseki szénbányászatban, hogy a kezdetekben 2 m lefejtett telepvastagsághoz tartozó, mérésekkel meghatározott határszög 65-70° körüli értékről a későbbi 25 m lefejtett össztelepvastagságnál 28°-ra csökkent. Ez volt az oka a határszöggel kijelölt aknavédő-pillérek későbbi elégtelenségének, számos függőleges akna mozgásának, elferdülésének. A határszög-képlet a fent leírt, korábban megmagyarázhatatlan jelenséget magyarázhatóvá, kezelhetővé tette. A határszög probléma a bányatelkek kijelölésénél is jelentkezett a Mecseki Szénbányáknál. A korábban meredekebb határszöggel kijelölt kisebb bányatelkeken túlnyúltak a kialakult süllyedési horpák. Így a felszínmozgások – nem tervezett módon – beépített területeket érintettek, ahol bányakárok keletkeztek. Komoly mérnöki felkészültséget feltételező munka volt a padragi „templompillér lefejthetőségének vizsgálata (1973-74). A református templomot és a környező lakóépületeket védőpillér védte, amely 4 művelhető telepben (II, III, IV, VI) komoly mennyiségű szénvagyont kötött le. A Középdunántúli Szénbányák az építmények megerősítése mellett le kívánta fejteni mind a 4 telepben a védőpillért. A megerősítési terveket a BÁNYATERV készítette. A különlegessége az aláfejtési problémának az volt, hogy a fedüösszletben egy 120 m (67 %) vastag mészkőpad foglalt helyet, ezért a fedüösszlet keményrideg fedüösszletnek minősült. Ez pedig a lágynak minősülő fedüösszlethez képest – amely általában a magyar szénbányászatot jellemezte – aláfejtéskor jóval nagyobb felszíni deformációkat (megnyúlásokat) eredményez.

43


Aggodalomra adott okot, hogy a szomszédos Jókai-bánya É-i bányamezeje fölött korábban aláfejtéskor a mezőn hatalmas lezökkenések, külszíni törésvonalak voltak tapasztalhatók, mert a mészkőpad egy vető mentén elnyíródott. Először ezt a jelenséget vizsgáltam meg, kiszámítottam az aláfejtés hatására a mészkőpadban megjelenő járulékos feszültségeket, meghatároztam a törés (elnyíródás) feltételeit. Megállapítottam, hogy a tervezett aláfejtéskor a „templom pillérben” a mészkőpad elnyíródása nem következhet be. Ez tehát nem volt akadálya az aláfejtésnek. Vizsgáltam a lakóépületek és templom várható károsodásának mértékét és megállapítottam, hogy az eredetileg II-III-IV-VI telepek lefejtéséhez tervezett épületmegerősítések csak II-III telepek lefejtésénél nyújtanak megfelelő védelmet. Ezért a IV-VI telepek lefejtését nem javasoltam. A IV-VI. telep lefejtésére nem is került sor. Az építményeket egyenként vizsgáltam. Számítottam a mozgáselemek alapján az alaptestek alatti csúsztató feszültségeket, az alaptestben keletkező húzóerőket. Összehasonlítottam az alaptest mellé épített vasbeton koszorúk által felvehető húzóerőkkel a várható húróerőket és megállapítottam, hogy mindegyik megerősített épület megfelel a II-III telep lefejtéséhez. A lefejtés minden nagyobb baj nélkül végbement. 1982-ben Padrag falu alatti széntelepek (II-III-IV-VI) lefejtési lehetőségeit vizsgáltam. Ennek keretében a már lefejtett „templom-pillér” mért felszínmozgásait (süllyedéseit) elemeztem. A süllyedésmérések kimutatták, hogy az áthajló, vastag (120 m), rideg mészkőpad a fejtési peremen túl kis felszínemelkedést eredményezett. Rideg fedükőzeteknél ilyen jelenségre számítani lehet. A falu aláfejthetőségét több változatban vizsgáltam: omlasztásos fejtésekkel, omlasztásos fejtésekkel, visszahagyott pillérekkel (részleges lefejtés), tömedékeléses fejtésekkel, tömedékeléses fejtésekkel, visszahagyott pillérekkel (részleges lefejtés). A kutatási jelentést Zambó János tanszékvezető írta alá. Érdemes idézni az utolsó általa fogalmazott bekezdést: „A jelentésben foglalt eredmények megadják azokat a vizsgálati irányokat, amelyek a pillér csökkentését, ill. részleges lefejtését érintő végleges döntés előkészítését megalapozhatják.” 1972-ben elkezdtem foglalkozni a vízszintsüllyesztés által előidézett felszínsüllyedésekkel a visontai külfejtés környezetében. Korábban a külfejtés tervezésénél nem számoltak azzal, hogy a rétegek víztelenítése felszínsüllyedéseket, bányakárokat fog a környezetben előidézni. A probléma a kőzet-víz rendszer geomechanikai vizsgálatát igényli. A felszínsüllyedések időben mennek végbe, így az időfolyamattal is foglalkoznom kellett. Végül a mérési eredményekkel jól korreláló megoldásra jutottam (1973-78). A kimunkált

44


összefüggések alkalmazhatók a fluidumbányászatban is, mert a termelésnél bekövetkezett pórusnyomás (telepnyomás) csökkenés felszínsüllyedéseket okoz. A kőzet-víz rendszer geomechanikai kezelése laza kőzetekben aztán megkönnyítette a dolgomat a kőzet-gáz rendszer kezelését illetően összeálló kőzetben. 1976-ban a Földtan-Teleptani Tanszéken bevezettük a Geomechanika c. tárgy oktatását, amely tárgy programjának összeállítója és előadója lettem. A tárgy aztán államvizsga tárgy lett, ma is oktatom. A geomechanika alapja a kőzetmechanika és talajmechanika egységes szemléletben, de annyival több ezeknél, hogy a pórusokban elhelyezkedő víz, olaj, gáz nyomásának hatásait is számításba veszi, valamint az összeálló, szilárd kőzetek „in situ” természetes állapotának repedésrendszereit, az anizotrópiát mennyiségi és minőségi értelemben is kezelni tudja. A geomechanika alkalmazásával a gyakorlati feladatok szélesebb köre oldható meg a hatótényezők nagyobb számának figyelembevételével. A kőzet- és gázkitörések témakör is ide tartozik. Érdekes ügy adódott 1974-75-ben, amikor mecseki uránbányászat védőpillérméretezésével foglalkoztam. A probléma az volt, hogy az akkor használatos, hatóság által engedélyezett akna-védőpillér számítási módszerrel a nagy mélységű (800 m) függőleges aknáknál olyan védőpillér-méret adódott, amely csaknem az egész aknamezőt lefedte, így uránérc lefejtésére alig lett volna lehetőség. Az uránbányászatot teljes titoktartás övezte akkor, írásban nem szolgáltathattak adatokat. Mátrai Árpád akkori főmérnök nagy nehezen egy konzultáció keretében elárulta, hogy lencsés előfordulásról van szó, igen kemény (homokkő) a kőzetkörnyezet és a lencsék lefejtése csak részben történik meg, sok a bentmaradt pillér. Ezek a körülmények egészen mások mint a szénbányászatban. A felvázolt körülmények alapján aztán egy teljesen új védőpillérméretezési módszert dolgoztam ki, amely 50 m-re mérsékelte az aknavédőpillér sugarát a korábban tervezett 450 m helyett. A KBF engedélyezte a szokatlanul kisebb védőpillért azzal a feltétellel, hogy érzékeny műszerrel folyamatosan mérik a kőzetfalakon a deformációkat. Ezt a feltételt a Cég teljesítette, így megvalósultak a tervezett védőpillérek, amelyek bezárásáig kiszolgálták az uránbányászatot. Az 1970-es évek végén tanszékünk (Földtan-Teleptan) bekapcsolódott az egri pinceüreg problémák hatástalanítása programjába. Az üreg megtartásánál a kőzethorgonyzást, az üreg megszüntetésénél a rétegzett hidraulikus homoktömedékelés alkalmazását javasoltuk. Sok pinceüreg került így terveink szerint hatástalanításra Egerben. A munkákból aztán szabadalom és díjazott országos pályázat lett. 1977-ben egyetemi docens lettem. 1978-ban a Kőzetmechanika-biztosítószerkezetek és a Geomechanika tárgykörök a Bányaműveléstani Tanszékre kerültek, Richter professzor 1979-ben elhunyt. Ettől kezdve én tartottam mindkét

45


tárgy előadásait és irányítottam ill. végeztem, változó segítséggel a két tárgyhoz kapcsolódó kutatásokat egészen napjainkig. 1979-től már számos publikációban foglalkoztam a kőzet- és gázkitörések mechanikai összefüggéseivel. Általában foglalkoztam a kőzet- és gázkitörésekkel, hiszen só-CO2 kitörések, homokkő-CH4 kitörések és szén-CH4 kitörések léteznek. A Mecseki Szénbányák szén-CH4 kitörésveszéllyel küzdött, ezért az ottani tapasztalatokat teljeskörűen igyekeztem megismerni és beépíteni az új kitöréselméletbe. A Mecseki Szénbányáknál a sújtólégrobbanás, a szénporrobanás a kőzet- és gázkitörés kérdéseivel a Kutatási Osztály foglalkozott, amelynek vezetője dr. Szirtes Lajos a műszaki tudomány kandidátusa volt. Nevezett az üzemi tapasztalatok alapján kitűnő könyvet írt (1971) „Szén- és gázkitörések lekűzdése” címmel. Részben ebből a könyvből szereztem ismereteimet a szén-metán kitörésekről, másrészt kitörés ügyekben sokszor előfordultam a Kutatási Osztályon és sokat konzultáltam Nyers József, akkor fiatal bányamérnök kollégával. Így minden, a legújabb gyakorlati tapasztalatot is megismerhettem. Ez igen fontos volt az új kitöréselméletem kontrollja szempontjából. Dr. Nyers József kollégával később mint a Pécsi Erőmű Rt mérnökével igen sok kőzetmechanikaigeomechanikai probléma megoldásában dolgoztam együtt. A kitörésveszély alapja a pórusgáznyomás kőzetszilárdságot csökkentő hatása. Ez a hatás pontosan leírható és laboratóriumi mérsekkel kimutatható. Korábban ezzel a hatással a kőzet- és gázkitörések kutatása során nem foglalkoztak. A kőzetmechanikai laboratóriumunkban Németh Alajos adjunktus közreműködésével pécsi szénmintákon gáznyomásos (levegőnyomásos) térben egytengelyű nyomóvizsgálatokat végeztünk (1983). Kimutattuk, hogy a mecseki töredezett, repedezett szén egytengelyű nyomószilárdsága , rugalmassági modulusa, kis gáznyomásoknál (0-6 bar) is igen érzékenyen csökken a nyomás növekedésével. A kitöréselmélet alapjait tehát kísérleti úton is bizonyítottam. Az új kitöréselmélet aztán számos esetben alkalmazásra került a Mecseki Szénbányáknál a védekezési módszerek, a fölé- és aláfejtések hatásainak finomításában. Zobák-bányán közvetlenül a bánya bezárása (2000) előtt még szakvéleményt készítettem a föléfejtés kiterjesztett hatásáról, amely olcsóbbá tette a bányaművelést. Az alkalmazást a Kerületi Bányaműszaki Felügyelőség elfogadta. A Mecseki Szénbányáknál 1968-tól kezdtem szakértőként tevékenykedni az alábbi témakörökben: felszínmozgások, felszínsüllyedések számítása, határszög, hatásterület, védőpillér kérdések, aknaelferdülések időfolyamatának prognosztizálása, bányabeli kőzetmozgások hatásai (Zobák-Béta),

46


épületkárok – álbányakárok – bányakárok, kőzet- és gázkitörések mechanizmusa, okai, a kitörésveszély meghatározása, a védekezési módszerek értékelése, az alá- és föléfejtés kitörésveszélyt csökkentő hatása, fejtésomlások kőzetmechanikai vizsgálatai, fejtési biztosítószerkezetek állékonysági kérdései meredek-dőlésű telepekben. A Szénbányák bezárása után a Mecseki Bányavagyon-hasznosító Rt-nél és a Pécsi Erőmű Rt-nél még számos mecseki feladat megoldásában működtem közre szakértőként.

5. Még több feladat (1979-92) Richter professzor üregek kőzetkörnyezetének rugalmas elméletével foglalkozott. Én sajnálatosan korai halála (1979) után elkezdtem a képlékeny elméletet, képlékeny kőzetállapotot tanulmányozni. Az üregnyitás tervezésekor igen lényeges, hogy az üregnyitás előtt látens képlékeny kőzetállapotot felismerjük, mert ilyenkor hat a legnagyobb kőzetnyomás a biztosítószerkezetre. Lehetővé vált, hogy az üregbiztosítás kérdéseivel szélesebb körben lehessen foglalkozni, hiszen képlékeny kőzetkörnyezetben mindig szükség van üregbiztosításra. A vizsgálatok lehetővé tették, hogy falazatos vágatok, lőttbetonos vágatok biztosítására, valamint acélíves vágatok biztosítására méretezési módszereket dolgozzak ki és ezeket ipari kutatások során alkalmazzam. Továbbfejlesztésre kerültek a kőzethorgonyos üregbiztosítás méretezésének módszerei a legújabb kőzethorgonyokra (csőhorgonyok) tekintettel. Így volt lehetséges, hogy az 1985-ben megjelent Hansági: Gyakorlati kőzetmechanika az ércbányászatban c. könyvben a „Földalatti üregek állékonysága” és az „Kőzethorgonyos üregbiztosítás mechanikai jellemzői” fejezeteket megírhattam. A vágatállékonyság, vágatbiztosítások terén sokszor kaptam érdekes feladatokat: A Tatabányai Szénbányáknál elvégeztem Nagyegyháza Bányaüzem fővágatai állékonyságának kőzetmechanikai vizsgálatait (1983). A Dorogi Szénbányáknál Lencsehegy II. üzemben értékeltem vágatbiztosítási kísérleteket, majd dácitban kihajtott vágat kőzethorgonyos biztosítását vizsgáltam (1986). A Borsodi Szénbányáknál a vágatkereszteződések és elágazások biztosítási igényeit vizsgáltam (1987). A Borsodi Szénbányák megbízásából a dubicsányi szénbánya főgerincvágat biztosítási javaslatát készítettem el (1987).

47


A Középdunántúli Szénbányák megbízásából Ajka II. szénbánya főgerinc-vágatának biztosítási javaslatát készítettem el (1987). Az LKM megbízásából TH-acélíves biztosítószerkezetek összehasonlító vizsgálatát és minősítését végeztem el (1987). Az Oroszlányi Szénbányáknál vizsgáltam Bokod II. főfeltáró vágatpár biztosításának várható viselkedését (1987). A Tatabányai Szénbányák megbízásából elvégeztem a Mány I/A aknaüzem szállító- és lég-lejtősaknája biztosításának felülvizsgálatát 1989). Az Oroszlányi Szénbányáknál a márkushegyi lejtős akna biztosításának tönkremenetelét vizsgáltam (1990). A Borsodi Szénbányák megbízásából TH acélíves biztosítás laboratóriumi vizsgálatainak kiértékelését és elméleti vizsgálatait végeztem el (1992). A Dubicsány I. lejtősakna végleges biztosítását méreteztem (1984). TH íves fejtési vágatok állékonyságának növelési lehetőségeivel foglalkoztam Putnok-bányán (1996). TH acélívekkel biztosított vágatok tönkremenetelének okaival foglalkoztam Zobák-bányán (1997). A vágatbiztosítások vizsgálatai sorában különösen tanulságos volt a nagyegyházai főgerincvágatok tönkremenetelének vizsgálata (1983). Az eocén program kereteiben tervezett és épített (a tervezésben a Kar nem vett részt) Nagyegyháza Bányaüzem harcsaszáj szelvényű főgerincvágatai egy szakaszon közvetlenül a megépítés után hatalmas talpduzzadást szenvedtek, tönkrementek. Az 5 m széles, 3,7 m magas szelvényben 0,7-2,0 m talpemelkedések jöttek létre. A külszín alatt 200-350 m-re húzódó lejtős gerincvágatok egy szakaszon eocén kövületes agyagmárgát harántoltak, amely mint kimutattam látens képlékeny állapotban volt. Ezt a tervezés során nem vették észre. A vizsgálatok eredményeiről részletesen beszámoltam a Hansági: „Gyakorlati kőzetmechanika az ércbányászatban” (1985) c. könyv II. részében a 7.3.2. „Falazatos biztosítás tönkremenetele latens képlékeny kőzetkörnyezetben” cím alatt. A vágatprofil felső részét, a köpenyt előbb 25 kg/m-es TH-gyűrűkkel biztosították általában 60 cm osztásközökkel. Az ívek mögé expandált acélháló bélelést raktak, majd lövelltbetonnal 20 cm-es vastagságban a teljes felületet lezárták. A talpív biztosításánál is TH-gyűrűket alkalmaztak, majd 40 cm vastagságban ún. dorogi ráccsal erősített sík lövelltbeton talplemezt készítettek. A betonminőség előírás szerint a köpenynél és a talpnál is B 200-as volt.

48


A szóban forgó vágatok kihajtása után néhány héten belül jelentkezett a talpduzzadás, szinte az ellenív betonjának szilárdulása idején. A beton talplemez a talpduzzadás hatására lassan felpúposodott, a vágat tengelyével párhuzamosan elrepedt, majd általában középen kettétört, a talpbeton nagymértékben megemelkedett. A talpduzzadás 3-4 hónap alatt 1,0…1,5 m-t is elért. A talpduzzadás mértéke az ismételt talpszedések után ugyan lelassult, de később felgyorsult, és végeredményben nem csökkent számottevő mértékben. A beton talplemezen észlelhető repedések, törések jellegéből arra lehetett következtetni, hogy az nem hajlító-igénybevételre, hanem nyomó-igénybevételre ment tönkre. Kialakultak ugyan a talplemez felső részén hajlításra utaló repedések is, de középen, a talplemez alsó részén, a széleknél pedig a felső övben morzsalékos betontönkremenetel volt észlelhető. A szóban forgó esetben több kedvezőtlen körülmény miatt ment tönkre a vágat lövelltbeton talplemeze, ezek: latens képlékeny állapotú kőzetkörnyezet, amelyet nem ismertek fel (alapvető hiba); kedvezőtlen alakú és nagyságú szelvény; a talpív kis görbültsége, elégtelen vastagsága, vasalása és szilárdsága. 1989-ben aztán Mány I/A aknaüzem szállító- és lég-lejtősaknája biztosításának felülvizsgálata következett. Itt nyitott kapuíves szelvényben THacélíves biztosítással hajtották a lejtősaknákat, amelyekben egyes szakaszokon talpduzzadás (talpemelkedés) jött létre. Talpszedés után lapos elleníveket (TH) építettek be, amelyeket aztán a talpduzzadás tönkretett (1988). A jelenség teljes mértékben hasonló volt a korábbi nagyegyházi gerincvágatok tönkremeneteléhez. Ha mányi tervezők figyelembe vették volna az 1983-as nagyegyházai szakvéleményben foglaltakat, akkor elkerülhették volna ezt a fiaskót. A nagy víztartalmú eocén kövületes agyagmárgába zártszelvényű biztosítást kell építeni, de nem harcsaszáj, hanem kör szelvényben. Ebben a szakvéleményben három jellemző kőzetrétegre: eocén kövületes agyagmárgára, gyengén cementált homokkőre és szénre megadtam a javasolt TH acélíves vágatbiztosítás paramétereit. Aztán a javasolt átépítés után megszűntek a bajok, mert később nem reklamáltak. 1990-ben következett az Oroszlányi Szénbányák megbízásából a márkushegyi lejtősakna-biztosítás (lőttbeton+TH) tönkremenetelének vizsgálata. Az 1977-78-ban kihajtott lejtősakna 200 m-es szakasza 1989-90-ben zöldesszürke agyagmárgában a talp duzzadása miatt tönkrement. A jelenség kísértetiesen hasonlított a Nagyegyháza-i és Mány-i tönkremenetelekre. A vágatszelvény és a biztosítás szerkezete hasonló volt a nagyegyházai főgerincvágatokéhoz. A talpduzzadás tönkretette az ellenívben elhelyezett beton és

49


TH acélelemeket, majd a palást (köpeny) TH elemei is deformálódtak, a lőttbetonon repedések, leválások jelentkeztek. A konvergencia mérési eredmények szerint a talpduzzadás sebessége 1990 IV-VI hónapjaiban 50-100 mm/hó volt. Kimutattuk, hogy itt a zöldesszürke agyagmárga üregnyitás előtt nem volt latens plasztikus állapotban. Üregnyitás után azonban oldalban előállt a plasztikus állapot, de a kialakuló kőzetnyomást a vágatbiztosító szerkezet 10 évig károsodás nélkül elviselte. A vizsgált szakasz azonban elvizesedett, a vízre igen érzékeny zöldesszürke agyagmárga szilárdsági paraméterei jelentősen csökkentek. Ezért a képlékeny állapot kiterjedt a talpív alatti kőzettartományra is, a megnövekedett kőzetnyomást a talpív nem tudta elviselni. Megoldásként az elszerencsétlenedett vágatszakasz körszelvényűre való átépítését javasoltam TH acélíves biztosítással. A biztosítás paramétereit megadtam. Fontos feladat volt az elvizesedés megszüntetése is. Az eocén bányák rákfenéje kőzetmechanikai-geomechanikai szempontból a vágatok kis szilárdsága, agyagos, vízérzékeny kőzetkörnyezetének és a nagy víztartalom volt. Tetemes kőzetzónák kerültek képlékeny állapotba a vágatok körül. A tervezés ehhez nem alkalmazkodott, nagy szelvényű vágatokat terveztek harcsaszájú szelvénnyel, amelyek biztosításai alkalmatlannak bizonyultak bizonyos kőzetrétegekben (pl. eocén kövületes agyagmárga) a szelvény megtartására. Az 1980-as években aztán a Tatabányai Szénbányák vezényletével a TH acélívek fejlesztésébe kezdtek, kialakították a 33 kg/fm-es nagyobb teherbírású szelvényt, a régi 25 kg/fm-es szelvényt is megújították. Ebben a munkában mint minősítő vettem részt. 1986-ban megvédtem „Aláfejtett fedükőzetek mozgása” c. akadémiai doktori értekezésemet. 1986-ban a Bányamérnöki Kar dékánhelyettese, majd 1987-ben a Kar dékánja (1987-94) lettem, 1988-ban egyetemi tanári kinevezést kaptam. 1987ben megjelent a Geomechanika I., 1989-ben a Geomechanika II. egyetemi jegyzetem. Az 1980-as évektől kezdve sokat foglalkoztam a Bauxitbányák változatos kőzetmechanikai problémáival. Rákhegy II. üzem kísérleti tömbfejtés főtecsavarozásának kialakítását terveztem (1984). 1986-87-ben új bauxit fejtésmód bevezetésének tapasztalatait elemeztem. Itt arról volt szó, hogy előbb egy vágatot hajtottak ki bauxitban, amelyet kőzethorgonyokkal és TH acélívekkel biztosítottak. Aztán a talpat talppászta fejtéssel lemélyítették. Így egy magas üreg (kamra) keletkezett. A munkák befejezése után a kamrának be kellett omlania. Olyan kőzetcsavarozás tervezését kérték tőlem, hogy ezeket a feltételeket tudja teljesíteni. Ebben az időszakban a bauxitbányáknál kialakult nagyméretű üreg-pillér rendszerek állékonyságának méretezését is kidolgoztam. A Deáki bányaüzemben külszíni létesítmény aláfejthetőségét vizsgáltam (1987). 2002-ben Halimba III.

50


bányaüzem DNY-i bányamező művelésénél előálló külszíni kőzetmozgások hatáselemzését végeztem el. A bauxitbányák fedüösszlete lényegesen szilárdabb, mint a szénbányáké, a lefejtésnél sok bauxitpillér marad bent, nem úgy mint a szénbányászatban. A lényeges eltérések ellenére a bauxitbányászatban is eredményesen tudtam alkalmazni alapvetően a szénbányászatra kidolgozott kőzetmozgásösszefüggéseket, mert a paraméterekkel a változások figyelembe vehetők voltak. 1993-ban a dolomit-feküben kialakított vágatok biztosításának hatékonyságát vizsgáltuk helyszíni („in situ”) és laboratóriumi mérések alapján. Itt teszteltük „a komplex mérési eljárás”-módszert a kőzetkörnyezet repedezettségének meghatározására. Az „in situ” mérést üzemszüneti napon kell elvégezni, hogy egyéb rezgések ne zavarják. A bányába lyukgeofonokat, robbanó tölteteket, laptopot és más mérőeszközöket kellett levinni. A szóban forgó méréseket Földesi J.-Ormos T.-Somosvári Zs. végezte. Én itt egyetemi tanárként, dékánként segédszemélyzet voltam. 1986-ban igen érdekes problémával foglalkoztam, nevezetesen a Veszprémi Szénbányák várpalotai SII aknáján történt frontfejtési haváriák-kal. Több pajzsbiztosítású frontfejtés elszerencsétlenedett. Személyi sérülés ugyan nem történt, az anyagi kár azonban igen jelentős volt. Várpalotai bányák igazgatója dr. Dósa Zoltán (korábban tanszékünk oktatója) előadta, hogy szakvéleményekkel tele a nagyszekrény, de frontfejtések továbbra is összemennek, vizsgáljam meg ennek okait. A vizsgálatok a geomechanikai területére terelődtek. Kimutatható volt, hogy elsősorban a fedü-rétegvizek nyomása miatt alakul ki a fejtésekben a nagy kőzetnyomás. A szokásos feszültségáthárulási mechanizmus csak korlátozottan működik, a fejtést követő víznyomás miatt. Javaslatunk a megoldásra a fedürétegvíznyomás megfelelő csökkentése volt. A vízlecsapolást elvégezték, a pajzsos frontfejtések ezután baj nélkül üzemeltek. 1987 körül igen nehéz, felelősségteljes kőzetmozgás feladatokat kaptunk (Bányaműveléstani Tsz.) az Oroszlányi Szénbányáktól. Pusztavám és Oroszlányfalusi település aláfejtésének várható következményeinek prognosztizálása volt a feladatunk. Itt minden egyes létesítményt be kellett járni, meg kellett állapítani mozgásérzékenységét, majd számítani a mozgáselemeket és ezek alapján prognosztizálni a lakóház várható károsodását. A nehézséget az egyes létesítmények mozgásérzékenységének meghatározása jelentette, mert ez igen sok tényező (méretek, szerkezet, építőanyag, az épület kora, avultsága…) függvénye. Ráadásul 1-es biztonsági tényező figyelembevételével kellett az értékelést elvégezni, hiszen nem károsodó, alig károsodó, nagymértékben károsodó és lebontandó kategóriákba kellett sorolni az építményeket. Szerencsére akkor már igen sok kőzetmozgás-bányakár feladat megoldásán voltam túl, sok gyakorlati

51


tapasztalatot szereztem, így a szóban forgó aláfejtéseknél sem következtek be váratlan események. Az Oroszlányi Szénbányáknál nagy téma volt (1981-82) a Majk-i műemlékegyüttes túlméretezett védőpillérének részleges lefejtési terve. Abban az időben a műemlék épületei avult, elhanyagolt állapotban voltak, annak ellenére, hogy bányászati hatás nem érte a műemlék-együttest. A Vállalat tömedékeléses fejtésekkel szerette volna gyengíteni a védőpillért. Feladatom az volt, hogy állapítsam meg azt a határt, ameddig a műemlék veszélyeztetése nélkül el lehet menni a tömedékeléses fejtésekkel. A Műemlékvédelem határozottan ellenállt, még akadémia bizottság is vizsgálta a kérdést, amelynek tagja voltam. Végül le kellett mondani a Vállalatnak a túlméretezett védőpillér gyengítéséről. 1988-89-ben behatóan foglalkoztam kőzetek képlékenységi és tönkremeneteli határállapotaival. Itt a Mohr ill. Mohr-Coulomb-féle tönkremeneteli elméleten és feltételen túlmenően a Tresca, Huber-Mieses-Hencky, Griffith, Murrel és a Drucker-Prager tönkremeneteli kritériumokat vizsgáltam. Bemutattam, hogy kőzeteknél melyek azok a kritériumok, amelyek a legsikeresebben alkalmazhatók. Ezeknek a vizsgálatoknak a folytatása volt a 2009-ben megjelent „Kőzetek képlékeny- és tönkremeneteli határállapotainak kritériumai” c. cikkemben csaknem teljes körűen bemutatott kritériumok sora, 7 fajta kőzeten végzett biaxiális, triaxiális és polyaxiális mérési eredményekhez hasonlítva. Ez a cikk – amelyet Richter professzor emlékére írtam – kiegészíti a Geomechanika I. c. jegyzetet és tartalmazza mindazokat az ismereteket, amelyeket 1987-ben még nem írhattam le. 1990-ben kari megbízás keretében foglalkoztunk a „A hévízi-tóforrás és a nyírádi bányavízemelés összefüggései” témával. Tudni kell, hogy Nyírád környékén, Csabrendek-Nagytárkány térségében 50-100 m külszín alatti mélységben számos bauxit-lencse fordul elő az eredeti karsztvízszint alatt. A bauxit vízérzékeny kőzet (mint az agyag), ezért a bauxitlencsék leművelése érdekében a bauxitbányászat 1967-ben nagyléptékű vízkiemelésbe, karsztvízszint süllyesztésbe kezdett és így folyamatosan lehetővé vált előbb a magasabban fekvő, később a mélyebben fekvő bauxitlencsék leművelése. 1990-re a karsztvízszint a térségben minegy 120 m-t süllyedt. Egyes emberekben (főleg hévízi orvosokban, de néhány szakemberben is) felmerült az akkori hévízi forráshozamcsökkenés kiváltó okát a viszonylag távoli nyírádi vízkiemelésben keresni. A probléma nagy sajtónyilvánosságot is kapott. Itt dékánként egy teamet vezettem, amelynek tagjai dr. Jambrik Rozália professzor asszony, dékánhelyettes és dr. Bobok Elemér professzorok voltak. A térség geológiájának és hidrogeológiájának leírására a MÁFI-t kértük fel. A Bakonyi Bauxitbányák Vállalatnál dr. Darányi Ida kiváló hidrogeológusmérnök volt segítségünkre. Amikor a munkát elkezdtük Németh Miklós akkori miniszterelnök kormánya már (1990) megtiltotta a további nyírádi vízemelést.

52


Minden lehetséges hatótényezőre kiterjedő, termodinamikai összefüggéseket is felhasználó vizsgálataink arra az eredményre vezettek, hogy a tóforrás hozamát elsősorban a térség csapadékmennyisége befolyásolja, a viszonylag távoli nyírádi vízemelésnek alig van szerepe. Ebből következően a nyírádi vízemelés leállásával nem javul látványosan a hévízi helyzet, csak a csapadék növekedésével. Az élet bizonyította ezt a megállapítást. Aztán a nyírádi vízemelés, ill. leállításának hatása 2008-ban még visszatért az életembe, amikor a Csabrendek-Nagytárkány környéki felszínmozgás jelenségeket vizsgáltam. Ezeket a jelenségeket, utómozgásokat – mint kimutattam – az 1990-ben leállított vízemelés után visszatöltődő karsztvíz okozta. A Halimba-Nyírád környéki bauxit előfordulások triászkori fődolomitra települtek. Nyírád térségében a bauxitlelőhelyek lencsésen fordulnak elő. Az intenzív vízkiemelés (1967-től) eredményeként 1990-re a karsztvízszint a térségben a korábbi +178 mB.f.-i szinthez képest +60 m B.f.-i szintre süllyedt, majd a vízemelés leállása (1990) után 2008-ra +150 m B.f.-i szintre emelkedett. A megemelkedő karsztvíz az 1990-es évek közepétől kezdődően elkezdte elárasztani az 50-100 m külszín alatti mélységben leművelt és felhagyott bauxitlencsék helyét. A víz eláztatta a bentmaradt bauxit pilléreket, ezért ezek szilárdsága, összenyomhatósága jelentősen csökkent. A bauxitlencsék leművelésekor (1959-1990) a felszínen hamar horpák keletkeztek, amelyek aztán megteltek vízzel, ún. süllyedéktavak képződtek. Aztán a főmozgások lejátszódása után 15-20 évvel (2003-2008) több leművelt bauxitlencse helyén váratlanul utómozgások keletkeztek pánikot okozva a közeli lakott településeken (Csabrendek-Nagytárkány). Az 1990-92 időszakban a frontfejtések biztosításának biztonsága, szénomlasztásos fejtések kőzetmechanikai kérdései, pajzsbiztosítás témakörök kerültek előtérbe.

Visszaszoruló kutatási tevékenység (1992-95) 1992-ben vizsgáltam az uránbányászat IV-es szállítóakna felső részének elmozdulását (süllyedt és oldal irányban is mozgott). Arra gyanakodtak, hogy az aknapillér melletti fejtések okozzák a mozgást, ezért a hatóság (KBF) azonnal le akarta állítani a termelést. Hívtak, hogy azonnal menjek, mert nagy a baj. Hála Mecseki Szénbányáknál akna-elferdülésből származó tapasztalataimnak láttam, hogy nem fejtésektől származó aknamozgásról van szó, mert az akna nem ferdült el, hanem egy vetődésen elcsúszott úgy, hogy függőleges maradt. Kimutatható volt, hogy az elmozdulás az akna lemélyítésekor kezdődött és folyamatosan tartott a repedésvizek nyomáscsökkenése miatt, nem a fejtések okozták. Az aknát ezért tovább lehetett üzemeltetni. Sajnos nemsokára gazdasági okok miatt bezárták.

53


OTKA pályázat (1992-94) keretében foglalkoztam a repedezett kőzetmasszívum repedezettségi állapotának leírásával, számbavételével. Abban az időben már létezett egy elfogadott módszer (Hoek-Brown), amelyre a nemzetközi irodalom lépten-nyomon hivatkozott. Ennek a módszernek azonban van egy nagy hiányossága, nevezetesen az, hogy "„in situ"”mérésekkel nem ellenőrizhető. Ugyanis közvetlenül a szilárdsági paraméterekre ad becslést, amelyek "„in situ"”nem mérhetők. Az irányításommal kialakított „komplex mérési eljárás” a rugalmassági moduluson alapul. A rugalmassági modulus pedig többféleképpen is mérhető: laboratóriumban kőzetmechanikai méréssel, laboratóriumban geofizikai méréssel (akusztikus mérés), „in situ” geofizikai méréssel (szeizmikus mérés), „in situ” lyukterheléses kőzetmechanikai méréssel, A kőzetrepedezettség a rugalmassági modulust érzékenyen befolyásolja, ezért a fenti mérésekből az „in situ” repedezettség-állapotra lehet következtetni. A téma kidolgozásában a Geofizikai Tanszék, ill. dr. Ormos Tamás volt segítségünkre. A teszt-méréseket dr. Földesi Jánossal végezte, aki kőbányák vonatkozásában korábban igen bíztató eredményeket kapott. A rugalmassági modulus arányos az egytengelyű nyomószilárdsággal, így a repedezett kőzetmasszívum „in situ” szilárdsági paramétereit is lehet értékelni. Üregnyitási feladatok (alagút, földalatti tárolótér, akna, bányavágat, fúrás, kiképzése) tervezése nem nélkülözheti a kőzetrepedezettség, kőzetállapot számbavételét. A „komplex mérési eljárás”-t aztán 2000-ben továbbfejlesztettem és a „ME-módszer” nevet kapta. Életemben sok országos és nemzetközi tudományos-szakmai bizottság tagja, társelnöke, elnöke voltam. Ezek ülései számomra hasznosaknak bizonyultak, mivel mint egyetemi embernek kitekintést (betekintést) adtak számos gyakorlati műszaki problémára, amelyeket az oktatásban aztán hasznosíthattam. Egyébként befolyásom a dolgok menetére – mint ahogy általában a bizottságoknál ez lenni szokott – alig volt, egy kivételével. Tagja voltam egy országos komplex bizottságnak, amely a kis- és közepes radioaktivitású hulladékok elhelyezésére alkalmas telephely kijelölésével foglalkozott. Számos ilyen külszíni, külszínközeli hely került vizsgálatra, mígnem felvetődött az üveghutai (mórágyi) gránit mint telepítési hely. Többen is leszólták ezt a gránitot, hogy ez nem olyan mint a skandináviai gránitok, nem érdemes vele foglalkozni. Én határozottan, sőt mereven kardoskodtam amellett, hogy ezt a lehetőséget is ugyanúgy vizsgálni kell mint az eddigieket. Aztán ez a változat futott be. Ma már az építés befejezése stádiumában van az üveghutai hulladéktároló, amely az uránbányászat megmaradt szakembereinek hosszú évekig munkát biztosít. Ezzel kapcsolatban érzek némi büszkeséget.

54


1989-től mintegy 15 évig elnöke voltam az Igazságügyi Műszaki Szakértői Bizottság (IMSZB) Bányamérnöki Albizottságának. Ezt a Bizottságot a Bíróságok akkor rendelték ki, ha több egymásnak ellentmondó szakvélemény birtokában nem tudtak döntést hozni. Ilyenkor az Albizottságunk a peres iratok alapján ún. Igazságügyi Felülvéleményt készített. Legtöbbször bányakár perekben keresték az Albizottságot, amelyekből volt bőven, ugyanis az ilyen perek költségmentesek. Ennek a tevékenységnek a kapcsán sok szakvéleményt kellett áttekintenem és sajnos jónéhány igen gyenge színvonalú szakvéleménnyel is találkoztam. Ezeket „JézusMária” szakvéleményeknek neveztem, amelyek sajnos a szakmánk lejáratására voltak alkalmasak. Többször találkoztam aztán olyan szakvéleménnyel is, amely politikát kevert a műszaki problémákba. Ezeket már nem is minősítettem. Szakvéleményezési tevékenységemnek ez a köre nem tartozik a jó emlékeim közé.

6. Újból több, szélesebb spektrumú kutatási feladat (1995-) Az 1990-es években a földalatti bányákat nagyrészt sorra bezárták, kutatási feladataink a tanszéken gyorsan csökkentek. 1994-ben véget ért a sok elfoglaltsággal járó dékánságom. Felszabaduló energiáim lekötésére 1995. jan. 1től megalapítottam a GeoConsult ’95 Mérnöki Iroda Kft-t, amelynek keretében aztán számos műszaki feladatot oldottam meg. A feladatok a kőzetmechanikabiztosítószerkeze-tek, geomechanika, bányakárok tárgykörén túl a geotechnika, mérnökgeológia, hidrogeológia területére is kiterjedtek. Sajómercse község tömeges épületkárai (1995-97) védőpillér fölött következtek be. A védőpillérek mellett korábban Putnok-bánya fejtései üzemeltek. A fejtések által okozott külszíni kőzetmozgások ellen a visszahagyott védőpillérek védelmet nyújtottak, mégis több helyen károsodtak a védett lakóépületek. Ennek oka a bányaművelés során megvalósított rétegvíz megcsapolás, pórusvíznyomás csökkentés, amely a védőpillér fölött is kifejtette felszínsüllyesztést okozó hatását. A területet számos vető szabdalta, ezek kibúvása mentén vetőmozgások károsították az ott elhelyezkedő lakóépületeket. Geomechanikai módszerrel ki lehetett mutatni a felszínmozgások okait, lehetett számítani a felszínmozgásokat. A templom is megsüllyedt a rajta elhelyezkedő állandó geodéziai ponttal együtt. Ezek a felszínmozgások okukat tekintve a visontai külfejtés környéki felszínmozgásokkal voltak hasonlóak. Többször vizsgáltam (1988, 2004-2007) tervezett szivattyús energiatározókat (SZET), azok földalatti létesítményeit, nagyméretű kamráit, gépházait, alagútjait. A szivattyús energiatározók a villamosenergia-ellátás üzembiztonságának és gazdaságosságának javítását szolgálják. A szivattyús energiatározó tulajdonképpen kettős működésű vízierőmű. Töltési üzemmódban vizet szivattyúz egy alsó víztározóból a felsőbe, majd a felső víztározóból csúcs fogyasztási időszakban

55


lezúduló víztömeg turbinákat működtetve villamos energiát termel. A szivattyús energiatározók telepítésében elsődlegesen meghatározóak a topográfiai adottságok és a szükséges víztömeg rendelkezésre állása. A két víztározó között létrehozható esés nagymértékben befolyásolja a létesítés költségeit, a 300-350 m-nél nagyobb szintkülönbségre érdemes koncentrálni. Hazánkban az 1980-as évek végén a Dunakanyarban Visegrád és Dömös között Nagymaros közelében terveztek ilyen erőművet, amely prédikálószéki szivattyús energiatározóként vált közismertté. A kiviteli terv szinten megtervezett létesítményt aztán a nagymarosi vízlépcsővel együtt a politika elsodorta. A prédikálószéki szivattyús energiatározó felső víztározója (8,6 millió m3) a Keserű-hegyen a Dunától 3 km-re épült volna, az alsó víztározó maga a Duna, a szintkülönbség 510-520 m. A víz-alagutak belső átmérője 3,5-6,4 m, a gépház 126 m hosszú, 18 m széles, 38,3 m magas, a csillapító akna 15 m átmérőjű, 75 m magasságú. Annak idején ezeknek a nagyszelvényű földalatti létesítményeknek az állékonyságát, biztosítását, tervezett vízszigetelését vizsgáltam. Itt nemcsak a kőzetnyomást, hanem a változó víznyomásokat is figyelembe kellett venni az állékonyság ellenőrzése során. A földalatti létesítményeket befogadó kőzetek uralkodóan erősen repedezett tufák és agglomerátumok kis nyomószilárdsággal (10-35 MPa). Ezért aztán a kiviteli terveket illetően számos negatív észrevételt voltam kénytelen tenni. Az alagutak tervezett biztosítása kőzetcsavar, lőttbeton, monolit beton, acél bélelés volt. A szivattyús energiatározók alsó tározótere lehet vízfolyás vagy tó, de sokszor kiépítést, vízzáró gát megépítését kívánja. A felső víztároló megépítése különösen kényes feladat, hiszen több millió m3 vizet kell tudni biztonságosan tárolni. A prédikálószéki SZET felső tározójának gátmagasságát 35 m-re tervezték kőhányás töltéstípussal. A gát talpszélessége mintegy 100 m. A 2000-es években aztán még Vasason, Simán, Pakson, Verőcén vizsgáltam szivattyús energiatározók telephelyeit a kőzetkörnyezet, a földalatti létesítmények, a földrengés-veszély és a víztározók gátjainak állékonysága szempontjából. Az előzetes tervekkel kapcsolatban számos negatív észrevételt tettem, azonban ma nem fenyeget az a veszély, hogy bármelyik telephely a megvalósulás közelébe kerülhetne. 1995-2008 között igen sok munkám adódott Pécsett a Mecseki szénbányák jogutódjánál a Mecseki Bányavagyon-hasznosító Rt-nél, amely a bányabezárások után a felhagyott lefejtett területekhez kapcsolódó bányakár ügyeket kezelte. Ezekből a fent jelzett időszakban bőven volt. Tudni kell, hogy nemcsak a bányanyitással, a bányaműveléssel ok-okozati összefüggésben álló károsodások a bányakárok, hanem a bányabezárással összefüggő károk is azok.

56


Pécsbányatelepen ill. Pécs-Mecsekszabolcs bányatelken Széchenyi akna bezárása után 1995-től kezdődően igen sok épületkár bejelentés érkezett az Rt-hez. Annak idején a bányatelkeket nagyobb határszögekkel jelölték ki. A lefejtés előrehaladásával, az egyre nagyobb lefejtett össztelepvastagság miatt csökkenő határszög a süllyedési horpa határvonalát sok helyen, különösen dőlésben lefelé jóval a bányatelken kívül alakította ki, ahol nem volt érvényben építési tilalom. Így ezek a területek – a süllyedési horpán belül – beépültek. Másrészt – nem tudni miért – Pécsbányatelep lakóépületei korábban aláfejtett területen létesültek. Így aztán a Pécs-Mecsekszabolcsi süllyedési horpán belül több száz ( 400) lakóépület helyezkedett el. Korábban Pécs-Mecsekszabolcs bányatelken (Széchenyi és István-akna területe) a kialakult süllyedési horpa határvonalára merőleges mérési vonalakon (6 db) rendszeresen mérték (szintezték) a süllyedéseket. A süllyedések lecsillapodtak, ezért a bányabezárások után ezeket a méréseket abbahagyták. A tömeges épületkár bejelentések miatt aztán a 6 db mérési vonalon újrakezdték a szintezéseket. Németh József korábbi főbányamérő – aki korábban a süllyedéseket mérte – megdöbbenve tapasztalta, hogy a felszín emelkedik! A többszöri ellenőrző mérés is felszínemelkedéseket mutatott. Magyarországon ilyen jelenség a korábbiakban nem fordult elő. Én kaptam a feladatot, hogy derítsem ki a jelenség okait, prognosztizáljam a felszínemelkedések várható mértékét és időbeli lefolyását és a várható következményeket (1998). Sikerült kimutatni, hogy a jelenség oka a lefejtett területen több telep lefejtése után képződött igen vastag ( 250 m) omlásos-repedékes kőzettartomány feltelése bányavízzel, a repedésvíznyomás kialakulása ill. megnövekedése. A Széchenyi aknai vízemelés megszüntetésével (1992) a bányavíz visszatöltődése folyamat kezdődött el és a vízszint rövid idő alatt gyorsan 450 m-t emelkedett. A felszínemelkedés a lazult kőzettartomány vastagságával és a bánya vízszint emelkedésével arányos-prognózis szerint a területen max. 12 cm-t ér el. A felszínemelkedés mérések később visszaigazolták ezt a mértéket. Ez a jelenség mindegyik korábban vizet emelő bezárt bányánál végbemegy, de általában nem vehető észre. Ugyanis a magyar szénbányászatban a fellazult kőzettartományok vastagsága mintegy ötöde, a bányavízszint emelkedés mintegy fele, harmada a Széchenyi aknainak. Ezért a felszínemelkedés mintegy tizedrésznyi, 1 cm körüli érték, amelynek nincs hatása a felszínen. Pécs-Mecsekszabolcs bányatelken aztán mintegy 400 lakóházat jártam be és készítettem egyenként bányakár szakvéleményt a Mecseki Bányavagyonhasznosító Rt megbízásából. Továbbá Mecsekszabolcs mélyebben fekvő részein a süllyedési horpa határvonalán kívül a lakóházakban elvizesedési problémák jelentkeztek (1998).

57


Történt ugyanis, hogy Mecsekszabolcs határában korábban üzemelő légaknát betömedékelték. Ez a légakna évtizedekig csapolta a felszín alatti réteg- ill. talajvíztárolót. A légakna betömedékelésével a vízmegcsapolás megszűnt és az István-aknák felől áramló vizek megemelték a talajvízszintet Mecsekszabolcson a csapadékban szegény időszak ellenére. A területen a korábbi mélyen fekvő talajvízszintre tekintettel bátran építettek alápincézett lakóépületeket. Ezek a pincék aztán a megemelkedő talajvízszint miatt sok helyen elárasztódtak vízzel, a lakóházak nedvesedtek. Az MBVHRT elismerte a bányakárt és megbízott az épületenkénti bányakárhányad megállapításával. Ez mintegy 100 szakvéleményt jelentett. Pécsbányatelep (Karolina-külfejtés mellett) is Pécs-Mecsekszabolcs bányateleken belül van, itt bonyolultabb volt a helyzet. Ugyanis Karolina külfejtést akkor a Pécsi Erőmű Rt üzemeltette. A külfejtésben lazító robbantásokat végeztek szeizmikus méréses ellenőrzés mellett. Egy idő után mégis megjelentek a telepen a lakóházakon a jellegzetes szeizmikus károk annak ellenére, hogy az egyes robbantásokhoz kapcsolódó szeizmikus mérések még megengedhető rezgési sebességeket mutattak. Ennek a jelenségnek a vizsgálatával a PERT bízott meg. Kimutatható volt, hogy az épületkárokat a minden nap ismétlődő robbantások összhatása okozza, kifáradásos törést előidézve az épületeknél. A mechanizmus hasonló a járműforgalom által előidézett rezgéskárokhoz. Itt az egyszeri hatás ugyan kicsi, de az igen sokszori ismétlődés kifáradásos töréskárt okoz. A probléma újszerű megközelítését a PERT elfogadta és így a Cég bányakár költséget fizetett szakvéleményeim alapján az ott lakóknak. Pécsbányatelepen épületenként kellett megállapítanom a két Cég (PERT, MBVHRT) részére a bányakár költség-hányadot a különböző avultságú, öreg lakóépületeknél (1995-2000). Mindezeken kívül Komlón Zobák aknák (akkor már a PERT üzemeltette) mellett a domboldalon fekvő lakótelepen (Zobák-Gesztenyés) keletkeztek tömegesen kisebb mértékű épületkárosodások. Ezek szakértése is a feladatom lett. Szerencsére a lakótelepen korábban mérési pontokat helyeztek el, amelyeket rendszeresen szinteztek. A domboldalon talajmechanikai fúrásokat mélyítettünk, megállapítottuk a talajvízszint helyzetét, a talajminták laboratóriumi vizsgálatait elvégeztük. Megállapítható volt, hogy az épületalapozások mélységében térfogatváltozó tulajdonságú alapozási talaj húzódik. Továbbá megállapítható volt, hogy az agyagrétegek vékony homokrétegekkel átszőttek, így a domboldal kúszáscsúszásveszélyes. A hosszú ideje végzett szintezések egyrészt azt mutatták, hogy a zobáki fejtések által okozott külszíni mozgások nem érték el a vizsgált területet. Másrészt mutatták a szintezések a térfogatváltozó agyag pulzáló (süllyedés-emelkedés) mozgását. Harmadrészt pedig mutatták a szintezések eredményei a domboldal lassú

58


csúszását (kúszását). Ezek után nyugodt szívvel ki lehetett jelenteni, hogy a bejelentett épületkárok nem bányakárok. Ezen a területen több víznyomócső-törés is okozott felszínmozgásos épületkárokat. A későn felfedezett csőtörésekkor a meredek felszín alatt a homokerek-ben a völgy felé szivárgó víz átáztatta a vastag agyagréteget, az agyag duzzadását, felszínemelkedést váltott ki. Ezzel drasztikus épületkárokat okozott itt a csőtörés. Vizsgálataim tárgyát képezte (PERT megbízás) Karolina külfejtés vízemelési kapacitásának kérdése. A Karolina külfejtés Széchenyi-akna szomszédságában üzemelt. Korábban minimális vízemelési kapacitásra volt szükség a külfejtésben. A külfejtési munkagödör mélyülésével, a bányavíz visszatöltődés előrehaladásával aztán ugrásszerűen megnövekedett a szükséges vízemelési kapacitás. A szükséges vízemelés prognosztizálására kértek fel ebben a témában. Igen sokat foglalkoztam a PERT megbízásából a Karolina-külfejtés szomszédságában tervezett Nagybányaréti-külfejtéssel, amely aztán környezetvédelmi okok miatt nem valósult meg. A Nagybányaréti-külfejtés megnyitása megoldotta volna a Karolina-külfejtés rekultivációját, mert az ott letakarított fedükőzeteket a Karolina-gödörben lehetett volna elhelyezni. Azóta is megoldatlan a Karolina-külfejtés rekultivációja. A PERT megbízásából vizsgáltam továbbá a komlói altáró alagút fölötti meredek domboldalon álló lakóházak károsodásait (2001-2002). Itt korábban már jó néhány bányakár per volt folyamatban olyan „Jézus-Mária” szakértői vélemények alapján, amelyek a csilleforgalom rezgéskeltő hatását tekintették oknak. Felszíni és alagútbeli rezgésmérésekkel bizonyítottam, hogy ez lehetetlen. A domboldal itt is hasonló felépítésű mint Zobák-aknák alatt, a domboldal lassú kúszása okozta az épületkárokat. Végül az alagút betömedékelésre került. A tömedékelés technológiáját én terveztem. Azóta bányakárigény nincs, épületkárosodások természetesen vannak. A PERT-nél végzett munkáimnál dr. Nyers József okl. bányamérnök volt hozzáértő partnerem. 1996-99 időszakban vizsgáltam a Recski Ércbánya Vállalat földalatti létesítményeinek (két csaknem 1200 m mélységű akna és akna körüli vágatok) műszaki állapotát és a felhagyás esetén várható környezeti hatásokat. Elkészítettem az I, II. aknák lezárásának tervét. Ezzel a lezárással (felszínközeli „dugó”) elkerülhető volt az aknák betömedékelése, lehetőség van az újranyitásra. 1996-97 időszakban vizsgáltam az uránbányászatban az un. -vágat kőzetkörnyezetét (Bodai Aleurolit). Triaxiális vizsgálatokkal meghatároztuk a kőzet hiperbolikus tönkremeneteli határgörbéjét, valamint a kőzetköpeny szilárdságát ill. az alkalmazott robbantási technológiát „in situ” szeizmikus mérésekkel (komplex mérési eljárás alkalmazása) értékeltem. A Bodai Aleurolit

59


(nagyszilárdságú agyagkő réteg) fogadná be a mai elképzelések szerint a később megépítendő nagy radioaktivitású hulladék-temetőt. 2003-2004-ben foglalkoztam az üveghutai kutatásokkal, gránit mintatestek laboratóriumi méréseivel. A telepítési hely repedezett kőzetmasszívumának kutatása során alkalmazásra került a ME-módszer is. 2003-ban a Geofizikai Tanszék közreműködésével elkészítettük „Az üveghutai felszíni kutatás keretében készült „in situ” és laboratóriumi kőzetmechanikai-, geofizikai-mérések, valamint a geotechnikai dokumentálás eredményeinek együttes értékelése” (I, II, III, IV.) c. kutatási jelentést. Ez a kutatás kis- és közepes aktivitású radioaktív hulladékok végleges elhelyezésére irányuló programhoz kapcsolódott. Az együttes értékelés igen lényeges megállapításokra adott lehetőséget. Pl. a kijelölt telephely gránit kőzetteste jelentősen anizotróp, vízszintes irányban mintegy kétszer (2,4) akkora a masszívum rugalmassági modulusa, mint függőleges irányban. Ezért a szeizmikus sebességek is nagyobbak vízszintes irányban mint függőleges irányban. A közel függőleges irányítottságú repedésrendszert a mérésekkel meghatározott nagy oldalirányú primer feszültségek összenyomják, ezért a sebességtomográf szelvények a repedezettséget nem mutatják.

7. Az oktatásról 1965-től folyamatosan oktatok. Az 1965-71 időszakban gyakorlatokat vezettem, 1971-76 időszakban pedig több új tantárgy előadásait tartottam és gyakorlatait vezettem. 1976-tól a „Geomechanika” c. tantárgy előadásait máig is tartom. A geomechanika javaslatomra került be mint új tantárgy az oktatásba, tematikájának kidolgozása is rám hárult. 1979-től, Richter professzor halála után a „Kőzetmechanikabiztosítószerkezetek” c. tantárgynak is előadója lettem. A tantárgyat „Kőzetmechanika” címmel ma is oktatom. Mindkét tantárgy tematikája természetesen jelentősen változott, már csak azért is, mert az óraszámuk csökkent. Az újabb és újabb tantervekben ugyanis új tantárgyaknak kellett helyet szorítani. Az 5 napos munkarendre való átállás is szűkítette a lehetőségeket. Mindig is az ipari igényekhez igazítottuk az oktatott ismereteket, ezek pedig nem voltak változatlanok. Az 1980-as évek végétől a mélyművelésű szénbányák elkezdődött bezárásával új helyzet állt elő az oktatásban is. Csak néhány hallgató választotta mélybányászati szakirányt, a külfejtési szakirány viszont népszerűbb lett. Ezért a kőzetmechanika-geomechanika témakörökben a bányászati üregek (fejtési vágatok, fejtések) és biztosítószerkezetek oktatása szűkült, bővült viszont a nagyszelvényű üregek (alagutak, földalatti tárolók) állékonyságának, biztosításának (kőzethorgonyos biztosítás) oktatása, továbbá erősödött a külfejtések számára fontos geomechanikai témakörök (rézsűk, töltések, víztelenítés hatásai) oktatása.

60


Fokozatosan bővült a nagyszilárdságú kőzetkörnyezetben elhelyezkedő földalatti tárolók (nagyszelvényű üregek) létesítésénél elengedhetetlen kőzetrepedezettség minősítés (RQD, Hansági-módszer, GSI), valamint a laboratóriumi mérési eredmények redukciója az „in situ” állapotra (Hoek-Brownmódszer, ME módszer) oktatása. Fontosabb projekteknél (pl. nukleáris hulladékok földalatti elhelyezése) előírás a primer feszültségek „in situ” mérése. Ezért oktatjuk a legfontosabb feszültségmérési módszereket, a hidraulikus repesztést és a magtúlfúrásos módszert, ezeknek a módszereknek a kőzetmechanikáját. A világban elvégzett „in situ” méréseknek köszönhetően 0-5 km mélységintervallumban a primer feszültségek mérési eredményei ( v, h, H) szép számmal rendelkezésre állnak. Tisztázódtak a primer feszültségeket befolyásoló tényezők (külszín alatti mélység, testsűrűség, rugalmassági modulus, tektonika, pórusnyomás, hőmérséklet), ezek hatásai, ezért ebben a vonatkozásban is lényegesen változott oktatásunk, igen részletesen foglalkozunk ezzel a témakörrel. A mélyfúrások állékonyságának, a hidraulikus repesztésnek (olaj- és gázipar) alapvető kérdése a primer feszültségállapot. Ezért ennek a problémakörnek részletes oktatása kézenfekvő, hiszen az új oktatási rendszerben olaj- és gázmérnöki szakirányos hallgatókat is oktatunk. A mélyfúrások állékonysági kérdéseinél általános [f( 1, 2, 3)] tönkremeneteli feltételt célszerű alkalmazni (nem a Mohr-féle törési kritériumot), mert pontosan kell ismerni a szükséges lyuknyomást az állékonyság biztosításához. Biztonságosan meghatározott, nagyobb lyuknyomás hidraulikus kőzettörést okozhat és ezzel váratlan gázkitörés előidézője lehet. Ezért az általános tönkremeneteli feltételek is helyet kapnak oktatásunkban. A korábbiakban a Környezetmérnöki Szak megjelenésével az oktatásban a felszínmozgások tématerületei: aláfejtett külszín mozgásai, a mozgások időfolyamata, a bányászati utómozgások, felszínsüllyedések, felszínemelkedések, rétegvíztelenítés előidézte felszínsüllyedések és ezek időfolyamata, olaj- és gáztermelés előidézte felszínmozgások és ezek időfolyamata, metróépítés előidézte felszínsüllyedések, terepmozgások (rétegcsúszás, kúszás-suvadás, rogyás), a víztartalom és víznyomás befolyása a terepmozgásoknál, rézsűk, töltések tönkremenetelénél, a környezetvédelem geotechnikai kérdéseinek programjába illeszkednek. Tárgyköreink oktatása az új (bolognai) oktatási rendszerben a BSc képzés keretében

61


Geomechanika Kőzetmechanika Geomechanika, geotechnika tantárgyakban valósul meg egy-egy félévben. A Geomechanikát a Műszaki földtudományi alapszak összes szakiránya: Bánya- és Geotechnikai szakirány Nyersanyagelőkészítési szakirány Olaj- és Gázmérnöki szakirány Földtudományi szakirány hallgatja. A Kőzetmechanikát a Műszaki földtudományi alapszak Bánya- és Geotechnikai szakiránya hallgatja. A Geomechanika, geotechnika c. tantárgyat a Környezetmérnöki alapszak hallgatói hallgatják. A szakirányokat egy-egy félévben oktatjuk a Bánya- és Geotechnikai szakirány kivételével, ahol 2 szemeszterben folyik a képzés. Jelenleg mindhárom tantárgy előadásait tartom. A kőzetmechanika-geomechanika, geomechanika-geotechnika oktatásának tematikái mára kikristályosodtak, a sok kutatott, szakvéleményezett téma általánosítva az oktatásba bekerült. Azt gondolom, valamennyire megvalósult az oktatás-kutatás sokat emlegetett egysége.

8. Összegezés 70 éves korban már érdemes áttekinteni, összegezni a korábbi tevékenységet. Azt gondolom ezt a középiskolával kell kezdenem. Igen jó középiskolába (Villamosipari Technikum, Miskolc) jártam, ahol egyetemi tankönyvekből is tanultunk. Itt kitűnő matematikai, fizikai képzést kaptam. Az egyetemen (NME) aztán nagy óraszámban, több félévben igen alapos alapképzésben (matematika, mechanika, fizika) részesültem. A patinás múltú Bányamérnöki Karon a szakmai tárgyakat nemzetközi hírű professzoroktól hallgattam magas színvonalon. Én sem tudok mást mondani, mint amit már sokan mondtak – az iskola, az Alma Mater meghatározó jelentőségű egy pályafutás kezdetében. A kezdet pedig döntő jelentőségű. Szerencsés voltam, hogy végzett okl. bányaművelőmérnökként a Bányaműveléstani Tanszéken kezdhettem dolgozni (1965). Itt Zambó és Richter professzorok szárnyai alá kerültem, akik a szakma kiválóságai voltak. Jó döntésem volt, hogy a „Kőzetmechanika-biztosítószerkezetek” témakört választottam Richter professzor irányításával. A „hely szelleme” aztán engem is magával ragadott. Talán ennek köszönhető, hogy 1967-ben már egyetemi

62


doktorátust szereztem és szakcikkekkel, előadásokkal, szakvéleményekkel hamar bekapcsolódtam a bányamérnök-társadalom szakmai-tudományos életébe. Nem is tehettem mást, mert a környezetem erre inspirált. Fiatal mérnökként – úgy éreztem – jó rajtot vettem, elhatároztam, hogy egyetemi pályafutást építek. Az előrehaladásnak a minél eredményesebb, elhivatott tudományos munka és annak dokumentálása volt az egyik kulcsa. Ez rajtam múlt, több minden viszont nem. A kutatómunka nem fárasztott, nem is tekintettem munkának, hanem inkább hobbynak. A kutatási eredményeket, amelyek idővel szépen szaporodtak azonnal beépítettem az általam oktatott tantárgyakba (1971-), majd 1976-ra kialakítottam egy új tárgy a „Geomechanika” tematikáját. 1977-ben egyetemi docensi kinevezést kaptam, sokáig a legfiatalabb docens voltam a Karon. A geomechanika alkalmazása szélesebbre tárta a vizsgálható problémák körét, alkalmazásával tovább szaporodtak a kutatási területek és az eredmények. 1979-ben Richter professzor halála miatt át kellett vennem a „Kőzetmechanika-biztosítószerkezetek” előadásait. Korábban a tananyag főleg a feladatok rugalmas megközelítéséről szólt. Ezt elkezdtem átalakítani, a képlékeny kőzetállapot kiterjedtebb tárgyalásával. Képlékeny, vagy képlékennyé váló kőzetkörnyezetben az üregeket mindig biztosítani szükséges, ezért az üregbiztosítószerkezetek tervezési témakör is fejlődésnek indult. Az 1980-as évek elejétől kezdve már számos vágatbiztosítási problémát vizsgálhattam sikerrel különböző bányaüzemekben. Ezek eredményei is általánosítva azonnal bekerültek az oktatásba. 1987-ben a műszaki tudományok doktora és a Bányamérnöki Kar dékánja lettem. A Kar nagydoktorai között sokáig én voltam a legfiatalabb, de a dékánok között is. 7 évig voltam dékán. Ebben az időszakban is megtartottam előadásaimat és nem álltam le a kutató munkával sem. (Ezt láttam Zambó professzornál, aki rektorként oktatott és kutatott.) A dékáni időszakban az oktatás mellett az oktatásszervezés irányítása volt az egyik kiemelt, fontos feladatom, hiszen a leépülő szilárdásványbányászat miatt az oktatási profilunkat sürgősen, jelentősen át kellett alakítani. Új szakokat alapítottunk, a régieket is átalakítottuk. Ebben a munkában két dékánhelyettesem, dr. Jambrik Rozália és dr. Bőhm József nagyban segítségemre voltak. Az ő lelkes, szakszerű segítségük nélkül nem lehettünk volna ilyen rövid idő (1990-94) alatt eredményesek. 1988-ban egyetemi tanári kinevezést kaptam. A Kar egyetemi tanárai között sokáig én voltam a legfiatalabb. A „legfiatalabb” korszakok aztán mára már köddé váltak, de jó rájuk visszaemlékezni.

63


Az 1990-es évek közepétől a szilárdásványbányászat leépülése ellenére bővült szakvéleményezési tevékenységem, szélesedett a tárgykör. A „kőzetmechanika-biztosítószerkezetek”, „geomechanika”, „kőzetmozgásokbányakárok” tárgykörein túl a „geotechnika” és a „mérnökgeológia” egyes fejezetei is helyet kaptak a vizsgált gyakorlati problémák megoldásánál. Ez tette lehetővé, hogy mindhárom oktatott tantárgyam (Geomechanika, Kőzetmechanika, Geomechanika-geotechnika) szinte mindegyik tárgykörében gyakorlati tapasztalatokkal is rendelkezem. Végül is milyen tényezők határozták meg pályámat? Az Alma Mater, az a szerencse, hogy a Bányaműveléstani Tanszékre kerültem, a nagy professzorok (Zambó, Richter) kisugárzása, szakmaszeretet, kreativitás, elhivatottság, jó döntések, kitartás, következetesség, nem utolsó sorban kiegyensúlyozott családi háttér. Ennyi.

64


A MECSEKI SZÉNBÁNYÁK ÉS A MISKOLCI EGYETEM KAPCSOLATA DR. SOMOSVÁRI ZSOLT TUDOMÁNYOS MUNKÁSSÁGA TÜKRÉBEN Dr. Nyers József

okl. bányamérnök, okl. munkavédelmi szakmérnök [email protected]

Dr. Turza István

okl. bányamérnök

1.

Meredek telepek fejtései felett kialakult süllyedési horpák kőzetmechnikai sajátosságai

A tanszéken 1965. évben indult aláfejtett fedüösszlet mozgásainak kutatása és a témában megjelenő első mechanikai modellezéssel foglalkozó cikkek a Mecseki Szénbányák Bányamérési Osztályának akkori vezetőjének (dr. Ormos Károly) figyelmét is felkeltette. Felkérte a tanszéket dőlt telepeknél alkalmazható mechanikai modell illetve számítási módszer kidolgozására. A kutatási program eredményeként 1971. májusában megvalósult az „Aláfejtett fedüösszlet mozgásmezejének meghatározása dőlt településnél” c. összefoglaló jelentés. A kőzetmozgások-bányakárok témakörben további jelentős feladatokat oldottak meg:, - István I-II. akna védőpillér csökkentésének várható külszíni hatásai, - Kossuth I-II. aknák várható mozgásainak meghatározása, - Zobák diagonális-akna pillérében történő művelés lehetőségének vizsgálata, - Kossuth IV. akna várható mozgásainak vizsgálata, - István III. akna telepítésének kőzetmechanikai kritériumai, - Rücker-akna védőpillére mellett tervezett fejtések hatása az aknára és az aknaudvari létesítményekre, - Zobák diagonális-akna várható elferdülése, - Béta bányaüzem X. szintje fölötti szénvagyon tervezett leművelésének kőzetmechanikai vizsgálata.

65

Dr. Nyers József – Dr. Turza István

1977-ben a Mecseki Szénbányák rendezte a XVI. Bányamérési Konferenciát, ahol dr. Somosvári Zsolt professzor ismertette a meredek telepek fejtései felett kialakuló mozgásmezők kutatására, leírására irányuló – gyakorlatban is hasznosítható – eredményeit. Ezzel összefüggésben a vizsgálati eredmények tömör összefoglalását ismertetjük: többnyire a kutató gondolatmenetét, jelöléseit, fogalmazását követve. Ennek megfelelően: - Mint ismeretes, az egyes kőzetrétegek anizotróp anyagok. Kijelölhető két anizotrópiai főirány: egyik irány a rétegsorok normálisa, a másik a rétegsíkokkal párhuzamos tetszőleges irány. - Szintes és közel szintes településnél a fő anizotrópiai irányok és a feszültségi főirányok is függőleges-vízszintes orientációjúak, tehát egybeesnek, anizotrópiai torzítást nem okoznak, szimmetrikus a mozgásmező. - Dőlt település esetén a fő anizotrópiai irányok, továbbá a feszültségi főirányok sem függőleges-vízszintes orientációnak és igen lényeges, hogy a főirányok nem esnek egybe. Fejtések felett kialakult mozgásmező torzul: egyrészt az anizotrópia, másrészt a fejtés mélységkülönbsége torzító hatásai miatt. A valóságban a két hatás eredménye jelenik meg aszimmetrikus mozgásmező formájában. Megjegyzés: Mérési eredményeink szinkronban voltak a kőzetmechanikai elvekkel, tehát nem arról van szó, hogy dőlt telepek esetében elegendő egy-egy paraméter értékét módosítani (telepdőlés). A vázolt elvek bázisán a külszín olyan különleges határfelületként kezelhető, melynek mozgására vonatkozóan nagyszámú, megbízható mérési eredmények állnak rendelkezésre, továbbá a mechanikai kerületi feltételek adottak. A kutatási eredmények alapján minden lényeges jelenségre magyarázatot kaptunk, még azokra is, melyeket ún. „mecseki külünlegességnek” véltünk. A süllyedések és a vízszintes elmozdulások meghatározhatók – derékszögű, vagy poláris koordinátarendszerben – kőzetmechanikai alapokon, a fedüösszletre és természetesen a bányaművelésre jellemző; alábbi paraméterek ismeretében: – térfogatsúly E – rugalmassági modulus m – Poisson-féle szám – telepdőlés M – lefejtett telepvastagság

66

a – süllyedési tényező – tömedékelési hatásfok k – kőzetparaméter (k=6-10) S – elhanyagolható süllyedés elfogadott értéke

A Mecseki Szénbányák és a Miskolci Egyetem kapcsolata Dr. Somosvári Zsolt tudományos munkásság a tükrében

Szintes telep művelése felett a szimmetrikus mozgásmező következtében a külszínen szimmetrikus horpa, dőlt telep művelésekor a torzult mozgásmező miatt asszimmetrikus horpa jön létre. A folyamatos tárgyalás érdekében megadjuk a süllyedési horpa karakterisztikus ismérveit: So – X– i– S(x) – H(x) – g (x) – R(x) – U(x) – (x) –

maximális süllyedés nagysága So= aM, a = 0,82 (megalapozott mérési adat); maximális süllyedési ponton áthaladó, csapásirányú vizsgálati irány, X=0 pont az origó, a maximális süllyedés helye; a süllyedési horpa inflexiós pontjának távolsága az origótól, süllyedés az x-abszciszájú pontban, S’(x) lehajlás S’’(x) görbület görbület sugár, a görbület reciproka csúszás, vízszintes elmozdulás deformáció, torzulás

A süllyedés, lehajlás…stb. mozgáselemek meghatározására szolgáló hatásfüggvényeket – nagy terjedelmük miatt – nem közöljük (megjelentek hivatalos közleményekben), a lényeges összefüggésekre hívjuk fel a figyelmet. a.)

A maximális süllyedés helye

A gyakorlatban eltérő vélemények alakultak ki arra nézve, hogy dőlt telep művelésekor a maximális süllyedés helye dőlésben lefelé, vagy dőlésben felfelé alakul ki a fejtésközéptől számítva. A kőzetmechanikai vizsgálatok kimutatták, hogy az anizotrópia dőlésben lefelé, a lefejtett terület szintkülönbsége miatt dőlésben felfelé tolódik a süllyedésmaximum helye. - Ha a fejtés mélyen van és a leművelt felületszélesség kicsi, (pl. két szint közötti) az anizotrópia hatása jobban érvényesül és a maximális süllyedés helye dőlésben lefelé alakul ki: István akna 7-es telepi fejtés, telepdőlés 30o. - Ha a fejtés nincs nagy mélységben és a lefejtett felület szélessége nagy, akkor a szintkülönbség okozta torzító hatás érvényesül jobban, a maximális süllyedés helye dőlésben felfelé tolódik el: István akna 23-as telepi fejtés, telepdőlés 30o. b.)

A süllyedési horpa inflexiós pontjának kitüntetett szerepe

Kőzetmozgás – bányakár gyakorlatban ismeretes, hogy a süllyedési horpa inflexiós pontjaiban:

67


- maximális lehajlások, csúszások lépnek fel; - a görbület értéke zérus, a görbületi sugár végtelen nagy; - a deformáció előjelet vált, ún. nyomott és húzott zónák alakulnak ki. Kőzetmechanikai modellanalízis révén igazolható, hogy a süllyedés folyamatának lezárása az adott ismérvek nem elegendők. Értelmezhető az inflexiós pont ún. redukált süllyedése:

S ( x i) S0 mely relatív érték a lefejtett terület mértékében (lényegében az idő függvényében) adott törvényszerűség szerint változik (csökken). Kimutatható, hogy a szakirodalomból ismeretes süllyedési függvények nem tesznek eleget ennek a törvényszerűségnek, tehát a folyamatos süllyedés leírására nem alkalmasak. Megjegyzés: Mecseki kőzetmozgás-mérési eredmények regressziós analízise révén bizonyítható, hogy a törvényszerűség meredek telepek művelése felett kialakuló horpákban is fennáll. Ez a felismerés adott alapot arra, hogy a mecseki ún. süllyedési típusgörbe paramétereit megbízhatóan meghatározzuk. A mérési eredmények igazolták, hogy a csúszás a lehajlással, a deformáció a görbülettel arányos: U(x) = Kh(x), illetve E(x) = Kg(x), ahol a K arányossági tényező egyrészt geometriai megfontolásból, másrészt ettől függetlenül kőzetmechanikai elemzésből származtatható:

K

H k

m 1

ahol H, a fejtés feletti kőzetösszlet vastagsága. c.)

A hatásszög kőzetmechanikai meghatározása

Az intenzív kőzetmozgások miatt aknáink elferdültek, komoly szállítási és üzemeltetési problémák jelentkeztek. Az üzemzavarok csökkentése érdekében sajátságos műszaki-biztonsági intézkedéseket hoztunk: - a ferdetámok támasztó pontjainak rugalmas lekötése; - az alsó lapos kötelek excen ikus felfüggesztése, illetve a többletigénybevételt elviselő (új) kasok üzembe helyezése; - az akna felső szakaszának átbővítése (kör szelvényből ovális szelvényre); - az akna 1: C arányú ferde továbbmélyítése; - az alsó szállító szintek feladása,

68


védőpillérek méretezése, a kőzetmozgások rendszere mérése közel 2OCO állandósított megfigyelési pontokon. A védőpillérek méretezésekor ún. határszögekkel dolgoztunk. A határszög a fejtés peremét és a külszíni horpa S elhangolható mértékű süllyedési pontját a összekötő egyenesnek a vízszintessel bezárt szöge, ahol S = (3-4) és szintezési középhiba nagysága. A határszög gyakorlati adat, értéke a megadott kőzetmechnikai paraméterekkel meghatározható: -

ctg

1 0,585aM (1 ln 0,61 k S

)

0,96 k

Az összefüggés szerint a határszög érzékenyen függ a lefejtett telep vastagságától, továbbá az ismételt aláfejtések miatt a fedüöszlet egyre „lágyabbnak” minősül, tehát a határszög értéke változóan csökken. Például: M=2,5 m, k=10, =61o; illetve M=25 m, k=6, =32o. Dőlésben lefelé mértünk =28o határszöget is, mely érték számítással is meghatározható. Kőzetmechanikai vizsgálatokkal alátámasztható az a mecseki sajátosság is, mely szerint a fekükőzetek is mozgásba jönnek. Ennek ismeretében történt István III. akna telepítési helyének meghatározása is. Kossuth I. és II. aknák védőpillérének lefejtéséhez mélyített Kossuth IV. akna telepítése egyrészt a Kossuth-bányai, másrészt a Zobák-bányai fejtések hatásainak kőzetmechanikai elemzése révén történt. d.)

Ellentmondásos mérési eredmények a süllyedési horpa peremén

A XVI Bányamérési Konferencián beszámoltunk arról, hogy a süllyedési horpa peremén – nem egy esetben – emelkedéseket mértünk. Négy évig tartó mérési program révén beigazolódott, hogy térfogatváltozó külszíni talajokra telepített mérési pontok süllyedő-emelkedő, ún. pulzáló mozgást végeznek. Időnként ellentmondásos eredményeket is kaptunk, aminek az volt az oka, hogy a szintezési alapkő is pulzáló mozgást végzett. (Innen származik a „Mecsekben minden mozog” közismert megállapítás). Pécsett és Komlón is vannak olyan területek, ahol természetes rézsűcsúszások mutathatók ki. Az ide telepített megfigyelési pontok – a bányaműveletektől függetlenül – természetes lejtőirányú mozgást végeznek. A lejtőirányú mozgás iránya általában nem a maximális süllyedés helye irányába mutat, de észlelhető megrongálódásokat okozhat az ott lévő épületeken.

69


A vektorelemek kvantitatív ismeretére konkrét épületkár minősítésekor, továbbá akkor van szükség, amikor a kőzetmozgás időfolyamatait vizsgáljuk.



A lehetséges mozgásokat vektorként kezelve az általános D elmozdulási vektor három vektor eredője:

    D W (S ,U ) L P , ahol:  W – vektor a maximális süllyedés helye felé mutat, az S süllyedési, illetve U csúszáselemei a bányaműveletekkel ok-okozati összefüggésben lépnek fel a kőzetmozgások definiálható befejezéséig;

 L – természetes lejtőirányú mozgás vektora (süllyedés, csúszás);  P – a pulzáló mozgás vektora (emelkedő, süllyedő mozgási szakaszok). A

vektorelemek kvantitatív ismertetése konkrét épületkár minősítésekor, továbbá akkor van szükség: amikor a kőzetmozgás időfolyamatait vizsgáljuk. Az időfolyamatokhoz rendelhető időtartamok: Ta – a bányaműveletek aktív időtartama, To – a mozgáskifutás időtartama, T – a főmozgások időtartama, TU – az utómozgások időtartama, mely csillapodási és konszolidációs szakaszokra bontható. A főmozgások T időtartama az a pontmozgási időszakasz, melynek az elején és a végén a mozgás értéke a μ szintezési középhiba nagyságával azonos. Azt a pontmozgási időszakaszt, amíg a bányaműveletek leállításától számítva a mozgás nagysága először éri el – (megbízhatóan!) – a μ szintezési középhiba értékét, az utómozgások TU időtartamának nevezik. Az időtartamok között a következő triviális összefüggés áll fenn:

Ta TU

T T0

Az összefüggés leglényegesebb eleme a TU időtartam, melynek ismeretében lehet nyilatkozni: - Adott épületkár és a bányaműveletek között van-e ok-okozati összefüggés? - A bányatelek mikor törölhető az ingatlan-nyilvántartásból?

70


Ismeretes, hogy a szélsőségesen kedvezőtlen bányaföldtani adottságokkal rendelkező, halmozottan veszélyes széntelepeket nem tudtuk gazdaságosan leművelni, a szénbányákat bezártuk, de a bányatelkeket még nem töröltük az ingatlan-nyilvántartásból.

2.

Szén- és gázkitörésveszély

A mecseki medencében folytatott bányászatot sok természeti tényező nehezítette, amelyek egyik legsúlyosabbika a váratlan szén- és gázkitörésveszély volt. Felismerése, előrejelzése illetve ellene való védekezés komoly erőpróbája volt a bányászoknak. A Mecseki Szénbányászatban 1894. december 12-én következett be az első kitörés. Az 1800-as években, de még az 1900-as évek elején sem volt a tudomány abban a helyzetben, hogy reális elképzelések alakulhattak volna ki a kitörések keletkezését illetően. Csak az 1950-es évektől kezdődően adtak a kutatók többékevésbé elfogadható magyarázatokat a kitörések okára. A kitörés-problémán belül a kitörések keletkezésének folyamatai a kitörések létrejöttének mechanizmusa alapvető fontosságú volt, mert csak ennek ismeretében fogalmazódott meg a kitörések feltételei, oldható meg a kitörések prognosztizálása és így hatékony védekezési módszerek voltak kialakíthatók. A kitörések keletkezése alapvetően közetmechanikai-geomechanikai folyamat. Ennek a folyamatnak az elméleti tisztázása, új kutató módszer indult a kitörések okainak feltátására. Ezen új vizsgálati módszer lehetővé tette a szén-gáz, homokkő-gáz és só-gáz kitörésekre egyaránt érvényes új kitöréselmélet megfogalmazását, a kitörésveszély alapvető összefüggéseinek – gyakorlat igényei kielégítő pontosságú – leírását. Az alábbiakban a vizsgálati módszer főjellemzőit mutatják be, dr. Somosvári Zsolt szakirodalmi munkásságának alapján: A vizsgálat során figyelembe vette, hogy a gáztároló gázdús kőzet két fázisú, a szilár- és gázfázis több vonatkozásban és kölcsönhatásban – mechanikai-, termikus – áll egymással. Tapasztalat szerinti több fajta kőzet többféle gázzal kitörést szenvedhet, a kémiai kölcsönhatást kizárta a vizsgálatok sorából. Ennek a felmérésnek az alapján a valóság gáztároló gázdús kőzetét teherviselő kőzetgáz rendszernek tekintette, és a rendszer szilárd- és gázfázisának egymásra hatását mechanikai és termikus kölcsönhatását tette vizsgálat tárgyává valóságos bányaművelési körülmények mellett. A kitörések keletkezésének vizsgálatánál – figyelemmel arra, hogy többfajta kőzet szenvedhet kitörést – eltekintett a kőzetanyag fajtáitól, és csak különböző kőzetek közös vonását vette figyelembe, nevezetesen azt, hogy a kőzetet porózus

71


anyagok. Nem utolsósorban lényeges jellemzője volt a vizsgálati módszernek, hogy az elméleti vizsgálatokat mindig valóságos bányászati kőzet-gáz környezet és az üreg körülményei összességének figyelembevételével végezte. Laboratóriumi körülmények között a mecseki szenek gáznyomásos térben történő egytengelyű nyomószilárdság vizsgálatok végzése kimutatta – az elmélettel összhangban - hogy a gáznyomás növekedése jelentősen csökkenti a szilárdságot. Az geomechanikai kitöréselmélet lehetővé tette az alkalmazott védekezési eljárások értékelését. Kimutatta, hogy a mecseki szénbányák körülményei között fejtésekben miért nem következnek be kőzet- és gázkitörések, vágathomlokon és aknatalpon viszont bekövetkeznek. Az elméleti vizsgálatokat laboratóriumi mérések és üzemi kísérletekkel egészítette ki, melyek eredményei a mecseki szénbányák szén-gázkitörések elleni védekezések fejlesztését szolgálta. Ebben a témában kiemelt feladat volt, a több telep lefejtésével együtt járó regionális föléfejtési hatások értékelése, a vonatkozó hatósági előírások felülvizsgálata, a hatósági szabályozástól való eltérés lehetőségeinek vizsgálata, új minősítő eljárás kezdeményezése, végül az új eljárás kísérleti alkalmazása idején szükséges mérési eljárások eredményeinek értékelése ( Szakértői tanulmány 1993. december). Az előző témakörhöz kapcsolódóan készített szakértői tanulmányok (1996. október, 1997. október) a védőtelepes művelés hatásmechanizmusát, illetve a védett zónák kiterjedését vizsgálta különböző esetekben. Ezen feladat kidolgozása a vágatos szénomlasztásos fejtések gazdaságosabb leművelését tette lehetővé.

3.

Épületkár-bányakár tárgykörben készült szakértői tanulmányok

Az 1993-as bánya-erőmű integrációkor a Pannon Hőerőmű Zrt. (akkor nevén Pécsi Erőmű Rt.) kormányhatározat alapján lett a szénkitermelésre alkalmas külfejtéses- és a Zobák-akna mélyműveléses bányatelkek bányászati jogosítottja. A „Pécs-Mecsekszabolcs” bányatelken lévő mélyműveléses bányaüzemek bezárásával a bányavíz emelés megszüntetésével a föld alatti bányaüregek, továbbá az omlásos-repedékes kőzettartományok feltöltődnek vízzel. Ez a bányavíz feltöltődési folyamat volt az oka, hogy a fedő bányatelken üzemelő Karolina külfejtésben egyre nagyobb kapacitásokat kellet igénybe venni. Felvetődött a kérdés, hogy a környezetben nem veszélyezteti-e a bányagödör egyes helyein igen magas generálrézsűinek állékonyságát. A 2000. év márciusában készült szakértői tanulmány ezen problémára adott választ a szükséges intézkedések megadásával. A Vasas É-i külfejtés felhagyása a jóváhagyott műszaki üzemi terv szerint csak később a Karolina külfejtés bezárását követően kerül sorra. Figyelemmel arra, hogy a külfejtés Ny-i rézsűjében a művelés során kisebb rézsűmozgásokat tapasztaltunk és a rekultiváció későbbi időszakra tolódik, megbíztuk a GeoConsult

72


’95 Mérnöki Iroda Kft.-t szakértői tanulmány elkészítésére (2005. május). A tanulmány választ adott a felhagyott Vasas É-i külfejtés rézsűi hosszú távú állékonyság biztonságára és javaslatot tett a szükséges beavatkozásokra. Az integráció során az Erőmű társaság szerződésben rögzített tételekben és összeghatárig – átvállalta az integrációt megelőző bányászati tevékenységből adódó bányakár körébe tartozó költségeket továbbá a bányák saját működtetése során keletkezett és a működés befejezését követően felmerülő bányakár kötelezettségek rendezését. A bányászati tevékenység biztonságának növelését szolgáló lépés volt a bányászatról szóló 1960. évi III. törvény hatályba helyezése, amely a bányaművelés által okozott károk megelőzésével és elhárításával kapcsolatban a 42. és 43. §-okban tartalmazott rendelkezéseket. A törvény elrendelte „a bányakárok megtérítésének módját, a Minisztertanács szabályozza”. A törvény végrehajtási rendelete a következőket írta elő: „A szabályszerűen folytatott bányászati tevékenység során keletkezett bányakár megtérítése – amennyiben annak megelőzése, elhárítása, illetve csökkentése érdekében a vállalat a szükséges intézkedéseket megtette – nem ronthatja a bányavállalt gazdasági eredményét.” A részletes szabályokat a 108/1969. (P.K.18) PM-OT-NIM sz. utasítás tartalmazta. Az 1960. évi III. törvény végrehajtásáról rendelkező rendelet kimondta, hogy a bányakártalanítási eljárás és per illeték- és költségmentes. Ezen rendelkezés alkalmazása oda vezetett, hogy a Mecseki Szénbányák kezdettől fogva bányakárként kezelte az épületkárosodásokat a valós okok megállapítása nélkül, szinte függetlenül attól, hogy a károsodott épület a valószínűsíthető süllyedési horpán belül vagy kívül esett. Az eljárás akadozott, mert a károsultaknak (szinte) semennyi pénz nem volt elég, napirenden voltak a bírósági ügyek. A rendezési eljárást az 1993. évi XLVIII. bányatörvény hatályon kívül helyezte: „a bányavállalkozó a bányakárokat köteles megtéríteni.” Az eljárás során : bányász szakértő megállapította a károkozó felelősségi hányadát, építész szakértő felmérte az épületkárt és helyreállítási költségét, a bányavállalkozó pénzben teljesítette kötelezettségét Lényeges szemléletváltozást hozott az 1993. évi XLVIII. törvény végrehajtása, amely a bányavállalkozót kötelezi a bányakárok megtérítésére. ezen törvényi szabályozás ara inspirálta a bányavállalkozót, hogy a témában elismert intézményt, szakértőt kérjen fel az épületkárosodások ok-okozati összefüggéseinek feltárása.

73


4.

Pécsbánya lakótelep épületkárosodásainak vizsgálata.

A pécsbányai területen működő két – Mecseki Bányavagyon-hasznosító Rt., Pécsi Erőmű Rt. – bányavállalkozót terhelő felelősség szétválasztását nehezítette, hogy a „Pécs-Mecsekszabolcs” védnevű bányatelken folytatott mélyszinti bányaművelés befejezését követően 1993- évtől a „Pécs-Mecsekszabolcs-Kőszén” védnevű fedő bányatelken folyt. A külfejtéses bányagödör Pécsbányatelep közvetlen szomszédságban helyezkedik el, attól keletre. Ebből következik, hogy számos lakást érintett a külfejtéses bányaművelés. A kőzetlazításnál alkalmazott robbantások, a lakótelepen áthaladó gépkocsis szállítás környezetterhelést jelentett a lakóknak. A területen mélyműveléssel, bányászattal kapcsolatos bányakárok is jelentkeztek, melyek állandó környezeti problémát jelentettek a tevékenységet végző és a lakók között. Az 1993-as bánya-erőmű integrációt követő években jelentős számú kártalanítási igényt nyújtottak be. Az előzőekből is látható, hogy a károkat az okok szerint szükséges volt szétválasztani a két bányavállalkozó között. Fontos feladatnak tekintettük, hogy ezen bányakároknak a megosztásával kapcsolatban megállapodást kössünk a mélyműveléses bányatelek jogosítottjával. Célul tűztük ki, hogy a kármegállapításoknál egységes elveket alakítsunk ki. Ezen tevékenységünket a károsultak megelégedésére végezzük és lehetőleg bírósági tárgyalás nélkül állapodjunk meg a károsultakkal a kártérítés mértékében. A mélyművelési tevékenységből a külfejtési tevékenységből eredő felépítményi bányakárok megítélésének szakértői meghatározása és a felmerült jogi problémák rendezése kiemelt feladatként jelentkezett. Ezen feladat megoldásában jelentős segítséget jelentett „A mélyművelési és külfejtési tevékenység által okozott épületkárok lehetséges elkülönítése a pécsbányai külfejtéstől K-re”című szakértői tanulmány (Miskolc, 1995. május) kidolgozása. A vizsgálatokra és a felmérésekre a GEOCONSULT Kft-t bíztuk meg. Ezen szakértői tanulmányra építve kötöttünk megállapodást a bányakárok rendezésére. A tárgyi témában készült további tanulmányok lehetővé tették a két bányavállalkozó közötti bányakár-arányok maradéktalan tisztázását, továbbá lehetővé tette az egyedi épületkárok elbírálásánál a pontosabb bányakár/nem bányakár meghatározását. 5.

A komlói egykori altáró közelében lévő épületek károsodásával kapcsolatosan szakvélemények

A bánya-erőmű integráció időpontja előtt korábban is számos épület, ingatlan károsodásával kapcsolatosan folyt bírósági per. A lakók szakértői általában az altáró károsító hatását, az építés, a szénszállítás okozta rezgések és a talajtömörödés miatti felszínsüllyedéseket próbálták bizonyítani. Évtizedek óta vita

74


tárgya volt, hogy az építménykárok kialakulásában mekkora lehetett a bánya szerepe, s milyen egyéb okok játszottak még közre az épület károsodások megjelenésében. A Miskolci Egyetem Geotechnológiai és Térinformatikai Intézet Bányászati és Geotechnikai Tanszéke és a GeoConsult ’95 Kft. az előzményeknek megfelelő tartalommal a megbízásában a következőket vizsgálta: - a tárgyban készült szakvélemények értékelését, - a korábbi talajfeltáró geotechnikai és geológiai fúrások, a felszínmozgásés bányakár vizsgálatok értékelését, - a károkozók feltárásához szükséges újabb mérések, adatok vizsgálatok meghatározását, a térfogatváltozó altalajra történő alapozás következményeit, szerepét, - elemezte a területen korábban bekövetkezett felszín közeli talajmozgásokat újabb mérési eredmények és adatok alapján, - mély- és sekély szondázást végzett, - a csilleforgalom által okozott rezgések mérése, - geodéziai mérések és -adatok alapján az épületkárok okainak megállapítása. A szakértői tanulmányok egyértelműen bizonyítottak, hogy a 2002. évben tapasztalt és látható károsodásokban, az újabb repedések kialakulásában az az altárónak, a bányának már nincs (nem lehet) szerepe. Az altáró csilleforgalma által előidézett rezgések-mérésekkel bizonyítottan sem közvetlenül, sem közvetve nem lehettek lényegi okozói az altáró fölötti épületkároknak. Az altáró tömedékelésére 2000-ben a Pécsi Erőmű Rt. elkészítette „A Komló altáró felhagyásának engedélyezési tervét”. Ezen tervnek alapját képezte „A KOMLÓI ALTÁRÓ FELHAGYÁSA” című szakértői tanulmány. A GEOCONSULT ’95 Kft. olyan tömedékelési hatásfokot írt elő, amely mellett nem következik be a főte süllyedése, ami esetleg a felszínen lévő épületek károsodását okozná. A legkritikusabb szakasznak az altáró első 1000 m-es szakaszát ítélték, ahova közel 100%-os hatásfokú tömedékelést javasolt. Felhívta a figyelmet a nyugalmi vízszint alakulására és a tömedékelt altáró víztelenítésének szükségességére. Az altárót ellenőrzötten betömedékeltük, a vízkivezetést megoldottuk. A tömedékelés dinamikus hatása mérések szerint nem idézhetett elő épületkárt. Egyértelműen kizárták az altáró, illetve bánya miatt süllyedéseket a 20002005. években végzett szintezés és GPS (műholdas) mozgásmérések eredményei. Ezekből arra lehetett következtetni, hogy a vizsgált területen az épületek mozgását (süllyedés, emelkedés) döntő mértékben az altalaj térfogatváltozása (zsugorodás, duzzadás) okozta. A szakértői tanulmányok felhasználásával a bírósági végzések

75


kimondták, hogy a bányászati tevékenységnek nincs szerepe az építménykárok kialakulásában.

6. Komló, Gesztenyés lakótelep épüteletkárosodásának hatásvizsgálata A Pannon Hőerőmű Zrt. működési területén a harmadik kiemelt vizsgálati terület a Zobák-Gesztenyés lakótelep terepmozgásainak, épületkárosodásainak többirányú komplex elemzése volt. Komló – Gesztenyés város lakó- és szociális épületei a Komló - Zobák – Kőszén KBF 682/1993. sz. bányatelken helyezkednek el. (KBF: Kerületi Bányaműszaki Felügyelőség). A lakótelep jelentős része beleesik a zobáki I.-II.-III. sz. fejtési koncentrációs (11 fejtési tömb) bányaműveletei okozta külszíni süllyedési horpába. A fejtési tömbökben, térben és időben több fejtés működött, pl. az I/2. sz. tömbben 5 fejtés, a II/4. sz. többen 4 fejtés, stb. Az I. sz. koncentrációban 1970-ig, a II. sz. koncentrációban 1979-ig, a III. sz. koncentrációban 1977-től 1989-ig, illetve 1993-tól 1994-ig működtek a fejtések. A III. sz. koncentrációban a fejtések csapásmenti kiterjedése 700 m, a legjelentősebb telepvastagság 12 m volt. A Komló, Zobák-Gesztenyés lakótelep felszínmozgásai és a meredeken lejtős domboldalon épületkárosodások az 1960-as évek közepétől problémát jelentettek. Ez a probléma több összetevőjű. egyrészt korábban a terület egy részét (DNY) a zobáki fejétektől eredő felszínmozgások (süllyedések) érték. Másrészt a meredeken lejtős terület egészén a bányászattól függetlenül igen lassú lejtőcsúszás (süllyedés) megy végbe. harmadrészt a térfogatváltozó alapozási talaj évről-évre megjelenő pulzáló mozgása (süllyedés-emelkedés) károsítja a lakóépületeket. A szakértői vizsgálatra azért került sor, mert a domboldalon fekvő lakótelepen sajátos, mérésekkel regisztrált süllyedésfolyamat játszódott le, épület károsodások is jelentkeztek. Az „ALAPOZÁSI TALAJVISZONYOK GEOMECHANIKAI VIZSGÁLATAI” című szakértői tanulmányban a mérnökgeológiai, geomechanikai körülmények széleskörű feltárására, meghatározására került sor. A komplex vizsgálat keretében a következő szakértői tanulmányok készültek el: - „Zobák-Gesztenyés lakótelepen észlelt felszínmozgások elemzése” - „Terepalakulatok állékonyságának geomechanikai vizsgálati ZobákGesztenyés lakótelepen” - „Alapozási talajviszonyok geomechnaikai vizsgálata, valamint A fenti tanulmányokat kiegészítette a „A KOMLÓI BÁNYÁSZAT VÍZFÖLDTANI VÁLTOZÁSAINAK HATÁSVIZSGÁLATA” című tanulmány. A bányavállalkozó által feltett kérdések megválaszolása érdekében a szakértői széleskörű vizsgálatot végzett. Ennek során bemutatta a terület földtani felépítését, vízföldtani viszonyait

76


(bányászat előtti, közbeni és befejezés utáni állapotban), továbbá megadta a terület általános mérnökgeológiai leírását. A terület geotechnikai, mérnökgeofizikai vizsgálatai során a talajvízviszonyokkal, az elvizesedés kérdésével kiemelten foglalkozott. Külön tanulmányban foglalkozott és vizsgálta a felszínemelkedések okait, a jelenségek mechanizmusait a térfogatváltozó talajokon, a rétegvíz visszatöltődésének folyamatában, beleértve az omlásos, illetve repedéses kőzettartományok következményeit és olya módon, hogy figyelembe vette az utóbbi időszak felszínmozgásos mérési eredményeit. Ugyancsak önálló tanulmányban foglalkozott a vizsgált területen az épületkárosodások ok-okozati összefüggéseivel. A komplex hatásvizsgálat alapján egyértelműen rögzíthető volt, hogy Gesztenyés lakótelep épületkárosodásai és a földalatti bányaműveletek között ok-okozati összefüggés nem mutatható ki. Ezt támasztják alá a rendszeresen, az előírtnál nagyobb gyakorisággal (félévente) végzett geodéziai mérések eredményei. Ugyanakkor a komlói szénmedence természetes vízfeltöltődése jelenleg nem okozhat épületkárosodásokat a lakótelepen, mert a vízfeltöltődés igazoltan kezdeti stádiumban van. A bányavállalkozó nemcsak a jogi szabályozás, hanem a Bíróság által kirendelt igazságügyi bányász szakértő egyéni meglátása miatt is kényszerpályán mozgott. A bíróságon elfogadott szakértő szerint: „A bánya víztelenítése megszűnt, a szivárgási út lecsökkent, a pórusnyomás növekedett, am felszínemelkedést okozott, tehát a bányavállalkozó a felelős.”: víztelenítési adatok, mérőszámok, mértékegységek nélküli felületes, summás vélemény alapján kvázi 40 % mértékben. Voltak gondjaink az építész szakértővel is, egy másik területen: „Az altáró létesítésekor alkalmazott robbantások geológiai, kőzettömörítő hatásai miatt a bányavállalkozó felelőssége fennáll!” (Az altárót betömedékeltük, a felette lévő kőzetöszlet nem ”tömörödik” tovább.) Az épületkárok ok-okozati összefüggéseinek következetes feltárásában elévülhetetlen érdemei vannak dr. Somosvári Zsoltnak: - Kimutatta, hogy a fejtési műveletek befejezése után a süllyedési horpa megfigyelési pontjai már csak süllyednek, a bányaműveletekkel okokozati összefüggésben színemelkedések nem következnek be: a bányavállalkozó felelősségi hányadát korábban 10 %-ra, majd később a bányavállalkozó felelőségét kizárta, - Rámutatott arra, hogy a felszínemelkedéseket a térfogatváltozó alapozó talajok pulzáló mozgásai okozzák, amiért a bányavállalkozó nem felelős. - A centrális aknákhoz legközelebb lévő épület az ún. védett idomon helyezkedik el, ahol legnagyobb volt a felszínemelkedés. A bíróság

77


belátta és a közvélemény is elfogadta: ezekért az épületkárokért a bányavállalkozó nem lehet felelős. Tudatában voltunk annak, hogy az épületkár-bányakár komplex tárgykörből nem lehet „máról-holnapra kivonulni”, de dr. Somosvári Zsolt munkássága nélkül a folyamat sokkal tovább tartott volna. A fenti megállapításokat a 2006. és 2007. évben lefolytatott peres eljárás során a Bíróság igazságügyi szakértő véleményére alapozva - felhasználva dr. Somosvári Zsolt szakértői tanulmányait - a kereseteket elutasította.

7. A vízfeltöltődéssel együtt járó felszínemelkedés Pécsbánya-telep lakóépületei döntő részben aláfejtett területen vannak.. Pécsbánya lakótelepen jelentkező tömeges épületkár bejelentések miatt a Mecseki Bányavagyon-hasznosító Rt. és Pécsi Erőmű Rt. 6 db megfigyelési vonal mérési pontjainak geodéziai mérését újra indította. A szintezéseket. Németh József korábbi főbányamérő – aki korábban a süllyedéseket mérte – megdöbbenve tapasztalta, hogy a felszín emelkedik! A többszöri ellenőrző mérés is felszínemelkedéseket mutatott. Magyarországon ilyen jelenség a korábbiakban nem fordult elő. A jelenség okainak vizsgálatával, a felszínemelkedések várható mértékének meghatározásával, időbeli lefolyásával és a várható hatások meghatározásával a GeoConsult ’95 Mérnöki Iroda Kft bíztuk meg. A földalatti bányák felhagyásával, a vízemelés megszűnésével az állva maradt vagy beomlott bányatérségeket, a korábbi fejtések felett képződött omlásos és repedéses kőzettartományok hézagait fokozatosan víz tölti ki. Ennek először az a következménye, hogy az omlásos, repedéses (fellazult) kőzettartományban a telítődés miatt a korábbi nedves állapotban működő kapilláris erők megszűnnek és a fellazult kőzettartomány roskadást, tömörödési szenved. Ez az utólagos tömörödés utómozgásokat, süllyedéseket idéz elő a külszínen is. Az elárasztáskor a lazult kőzettartomány tömörödése ugyan gyorsan játszódik le, de a fedüösszlet reológiai viselkedése miatt a külszínen időben elnyújtott süllyedések jelentkeznek. Amennyiben a vízfeltöltődés olyan mértékű, hogy a fellazult kőzettartomány hézagaiban, repedéseiben, réseiben víznyomás jelentkezik, akkor ez a víznyomás a hatékony feszültségek csökkentése révén leterhelődést idéz elő, amely kitágulással, függőleges irányú megnyúlással jár együtt. Nagyobb fejtési mélységek és nagyobb lefejtett össztelep vastagságok esetében a vízfeltöltődés a külszínen térszín emelkedést okozhat A mérési eredménye azt mutatják, hogy 1996 után már egyértelműen felszínemelkedések domináltak a vizsgált területen. A felszínemelkedések oka dr. Somosvári Zsolt vizsgálatai alapján az 1992-ben megszüntetett bányavíz kiemelés, amelynek következtében vízfeltöltődési folyamat kezdődött el a bányaüregekben és a repedéses kőzettartományokban. A vízfeltöltődés a Pécsbánya Karolina

78


külfejtésben is tapasztalható volt az évenként növekvő kiemelt bányavíz mennyiség vonatkozásában.. A szintezési mérések azt mutatják, hogy a felszínemelkedés folyamata tovább tart, általában 10-25 mm-es emelkedések mentek végbe egy év alatt. Ezen mérési eredmények és tapasztalatok ráirányítják a figyelmet a komlói süllyedési horpán belül várható felszínemelkedésekre.

8. Kutatási jelentések,szakértői tanulmányok Sorszám

Megbízás tárgya

1.

Aláfejtett fedűösszlet mozgásmezejének meghatározása dőlt településnél (Összefoglaló jelentés), Miskolc, 1971. május Aknapillérek lefejtése (Kutatási jelentés), Miskolc, 1975. december

2. 3. 4. 5.

Kőzetmozgások-bányakárok Pécs-Bányaüzem nyugati bányamezeje fölött (Kutatási jelentés), Miskolc, 1978. április Különböző bányabiztosító szerkezetekre megengedhető mozgásparaméterek meghatározása (Kutatási jelentés), Miskolc, Pécs-Mecsekszabolcs bányatelken a korábbi fejtések által okozott felszínmozgások és a jövőben várható felszíni hatások prognosztizálása (Szakértői tanulmány), Miskolc, 1994. június

6.

A mélyművelési és külfejtési tevékenység által okozott épületkárok lehetséges elkülönítése a Pécsbánya-i külfejtéstől K-re (Szakértői tanulmány), Miskolc, 1995. május

7.

A mélyművelési és külfejtési tevékenység által okozott épületkárok lehetséges elkülönítése a Pécsbánya-i külfejtéstől K-re az újabb szeizmikus mérések eredményei felhasználásával (Szakértői tanulmány), Miskolc, 1995. október

8.

Zobák-Gesztenyés lakótelepen észlelt felszínmozgások elemzése (Szakértői tanulmány), Miskolc, 1996. március Terepalakulat állékonyságának geomechanikai vizsgálatai ZobákGesztenyés lakótelepen (Szakértői tanulmány), Miskolc, 1996. május Alapozási talajviszonyok geomechanikai vizsgálatai ZobákGesztenyés lakótelepen (Szakértői tanulmány), Miskolc, 1996. június

9. 10.

79


12. 13. 14.

15. 16.

17. 18. 19.

20. 21. 22. 23. 24. 25. 26.

80

Zobák-Gesztenyés lakótelep talaj mozgásainak és épületkárainak okai (Összefoglaló szakértői tanulmány) Miskolc, 1996. július A komlói Altáró környezetében kelettkezett épületkárok okainak feltárása (Kutatási jelentés) Miskolc, 1996.november-december Epületkárosodások és építésföldtani-geomechanikai körülmények kapcsolata Komló, Imre-, Új-, Béke-, Kakas-lakótelepeken (Szakértői tanulmány), Miskolc, 1996. december Komló belterületén elhelyezkedő Imre-, Uj-, Béke-, Kakaslakótelepek építésföldtani körülményei és geomechanikai vizsgálatai (Szakértői tanulmány), Miskolc, 1996. december A geomechanikai és talajvíz körülmények feltárása és értékelése Pécsbányatelepen (Szakértői tanulmány), Miskolc, 1997. január A komlói Altáró csilleforgalma által keltett rezgések jellemzői és lehetséges hatásai a környezetre (Szakértői tanulmány), Miskolc, 1997. március Komló belterületén észlelt felszínmozgások elemzése Komló, 1997. május 8. "Pécs-Mecsekszabolcs" bányatelken észlelhető felszínemelkedések és vizesedési jelenségek értékelése és prognosztizálása (Szakértői tanulmány), Miskolc, 1998. május Epületkárosodások értékelése Pécs-Mecsekszabolcs bányatelken, Miskolc, 1998. június Robbantások szeizmikus terhelése Karolina külfejtéstől D-re Lámpás-völgy, Gyükés térségében, Miskolc, 1998. augusztus A komlói -altáró felhagyása, Miskolc, 1999. március Komló, Gesztenyés-lakótelep épületkárosodásának hatásvizsgálata, Miskolc, 2002. április A komlói bányászat vízföldtani változásainak hatásvizsgálata, Miskolc, 2002. július „Vasas" bányatelek bányászati szakvéleményezése a bányatelek törléséhez Miskolc, 2006. március Felszínmozgások komplex vizsgálata "Pécs- Mecsekszabolcs" bányatelken Miskolc, 2008. október


27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34.

A felhagyott Pécs-Vasas É-i külfejtés rézsüi állékonyságának biztonsága, 2005. május Talajmozgás- és épületkárosodások okainak vizsgálata Karolina külfejtés K-i határ rézsüjének környezetében, 2001. február Karolina külfejtés generál rézsüinek állékonyság vizsgálata, 2000. március Vasas külfejtés mélység felé történő bővítésének rézsü kérdései, 1996. december A Karolina külfejtés mellett húzódó lakóterület (Pécsbánya-telep) szeizmikus terhelésének elemzése, 1997. április Zobák-bánya bezárásának környezetre gyakorolt mechanikai hatásai, 1998. december Bányakárok és költségeik prognosztizálása „Komló-Zobák-Kőszén” bányatelken, 2002. szeptember Karolina külfejtés DK-i határrézsüjénél kialakult rézsü- és terepmozgások geomechanikai vizsgálatai I.,II., III. 2002. október

Megjegyzés: A kimutatás nem tartalmazza a jelentős számú egyedi bányakár szakértői anyagokat

81


A BÁTAAPÁTIBAN LÉTESÍTENDŐ KIS- ÉS KÖZEPES AKTIVITÁSÚ RADIOAKTÍV HULLADÉKTÁROLÓ FELSZÍN ALATTI FÖLDTANI KUTATÁSI, TERVEZÉSI, BERUHÁZÁS ELŐKÉSZÍTÉSI ÉS TÉRKIKÉPZÉSI MUNKÁI Benkovics István

okl. bányamérnök, bányászati igazgató, vezérigazgató helyettes Szúdy Béla okl. bányamérnök, bányászati igazgató [email protected] Csicsák József okl. geológus, projektigazgató Berta József okl. bányamérnök, minőségbiztosítási szakmérnök, bányászati osztályvezető, felelős műszaki vezető Hámos Gábor okl. geológus-geomorfológus, földtudományi osztályvezető, kutatási projektvezető Mecsekérc Zrt. Pécs

2004–2008 között a Radioaktív Hulladékokat Kezelő Kht. (RHK Kht.) megbízásából a kis- és közepes aktivitású radioaktív hulladékok elhelyezése céljából a MECSEKÉRC Zrt., mint fővállalkozó vezetésével megkezdődött a potenciális elhelyezési terület felszín alatti feltárása és kutatása egy lejtősakna-pár kihajtásával a tárolásra alkalmas kőzetblokkok vizsgálatára és kijelölésére. A feltárás és a kutatás vizsgálati eredményeire, tapasztalataira támaszkodva – az időközben Kft-vé átalakult RHK Kft. megbízásából – 2008-2012 között több lépcsőben elindult az I-K1 és I-K2 tárolókamrák tervezési, beruházás előkészítési folyamata, engedélyeztetése és építése, amely jelenleg is zajlik.

83

A Bátaapátiban létesítendő kis- és közepes aktivitású radioaktív hulladéktároló felszín alatti földtani kutatási, tervezési, beruházás előkészítési és térkiképzési munkái

Előzmények Az atomerőművi kis és közepes aktivitású radioaktív hulladékok végleges elhelyezésének programja közel 15 éve indult el. Az első néhány évben a befogadó kőzetösszlet kijelölését célzó, földtani szempontú országos szűrés zajlott, majd a potenciálisan alkalmasnak minősített területeken a társadalmi elfogadás felmérése folyt. 1996-ban három helyszínen egy-egy kutatófúrás mélyült (ebből egy a térképezési területen), és összehasonlító biztonsági értékelés készült. Az év végén hozta meg a Nemzeti Célprogram Irányító Testület a döntését, melyben kimondta, hogy a felszín alatti telephely továbbkutatását javasolja a Mórágyi Komplexum gránitjában, Bátaapáti térségében. Ezek után, 1997 és 1999 között intenzív földtani kutatás folyt a területen: elsőként földtani és vízföldtani vizsgálatok, valamint előzetes helykiválasztás, majd a kiválasztott területen telephelyi mélyfúrások, a tágabb körzetben sekélyfúrások, kútpárok létesítése történt. A kutatások során mindazon korszerű kutatási módszereket alkalmazták, amelyek a terület megismerésével kapcsolatosan eredményesnek tűntek. Tisztázták a fiatal, laza fedőüledék települési viszonyait, litológiai sajátosságait. Vizsgálták a befogadó kőzettestként szóba jövő gránittest felszínét, szerkezeti és kőzettani sajátosságait, s a tároló szempontjából elsődleges fontosságú hidrogeológiai helyzetét. Széleskörű felszíni és mélyfúrás-geofizikai mérések, továbbá geokémiai mintázás mellett kútvizsgálatok zajlottak, földtani, tektonikai fölmérések és összegzések születtek, vízföldtani modellek készültek. A kutatás nyomán kapott eredmények ismételten egy biztonsági elemzésbe épültek be. Bár a lezajlott kutatás átfogónak indult, számos lezáratlan kérdés, tisztázatlan probléma maradt, amely a vizsgálatok folytatását igényelte. A földtani kutatások ezek után 2001 végéig szüneteltek. A Bátatom Kutató-fejlesztő és Szolgáltató Kft. irányításával 2001-ben tovább folytatódhatott a területen a földtani kutatás, amelynek első szakasza a másfél évre tervezett felszíni kutatás volt. Ez egy nagy volumenű, intenzív földtani kutatási program volt, számos felszíni kutatóobjektummal: mély- és sekélyfúrásokkal, kutatóárkokkal, ásott kutakkal, nagyszámú vizsgálattal. A terepi munkák zöme 2002-re esett. A felszíni kutatás az eddig képződött hatalmas mennyiségű adat, eredmény, információ integrált értelmezésével 2003-ban zárult. Eredményeit zárójelentésben (Balla et al. 2003a) összesítették, amelyet a Magyar Geológiai Szolgálat Déldunántúli Területi Hivatala (MGSZ DDTH) 446/46/2003. sz. határozatában jóváhagyott, s egyúttal elfogadta a telephely földtani alkalmasságát (Balla et al.

84

Benkovics István– SzúdyBéla – Csicsák József – Berta József – Hámos Gábor

2003c). A további kutatásra terv készült (Szűcs et al. 2004), amelyet az MGSZ DDTH 241/33/2004. sz. határozatában engedélyezett.

Felszín alatti kutatás és térkiképzés A Bátaapáti község melletti Nagymórágyi-völgyben 2004 évben megindult a földalatti térkiképzéshez és a további kutatások folytatásához szükséges külszíni telephely kialakítása, a portálok megépítésével együtt, majd 2005 év elején indult meg a földalatti térkiképzés, vágathajtás a lejtősaknák hajtásával. A lejtősaknák kihajtásával egy időben, ill. azt megelőzően a felszínen kiegészítő kutatási munkák folytak a tervezett vágatnyomvonalhoz kapcsolódóan. Ez elsősorban 250–330 m mélységű felszíni fúrások mélyítését (Üh-43, -44, -45 vágatirányító és az Üh-39, -42 lejtősakna menti mélyfúrások), vizsgálatát (földtanitektonikai, hidrogeológiai, geotechnikai) és ún. többpakkeres rendszerekkel történő telepítését jelentették. A fúrások között hidraulikai egymásrahatás vizsgálatok (interferenciamérések), szeizmikus abszorpciós és sebesség tomográf átvilágítások, reflexiós szeizmikus mérések történtek. Mellettük telepítésre került 21 db sekélyfúrás a talajvízszintek folyamatos megfigyelésére. Ezek az objektumok a korábbiakban telepített monitoring elemekkel együtt lehetővé tették a vágathajtás hatásának és a földtani-szerkezeti blokkok közötti hidraulikai kapcsolatoknak, folyamatoknak a nyomon követését.

Felszín alatti kutatás A felszín alatti kutatási, térkiképzési munkáknak három nagy csoportját különíthetjük el: -

a felszín alatti érintetlen kőzettérségek hidraulikai (potenciál, vízvezető képesség), hidrogeológiai (vízösszetétel, vízkor, stb..), kőzetmechanikai (kőzetfeszültség, rugalmassági, deformációs) paramétereinek helyszíni vizsgálatát, földtani-tektonikai-geotechnikai jellegeinek megismerését;

-

az üregképzés és a hozzákapcsolódó vágatbiztosítási, üzemeltetési, lezárási (vízemelés, injektálás, stb..) tevékenység hidraulikai (pl. EDZ – vágathajtással zavart zóna, vágathatás), geomechanikai, geotechnikai (pl. vágatköpenyben lejátszódó deformációk, feszültségváltozások, lőttbeton és kőzethorgonyok deformációi) hatásainak megfigyelését;

-

a tárolóban elhelyezett radioaktív hulladékok hosszú távú (lezárás utáni) biztonságos tárolásához kapcsolódó hidraulikai és izotópvizsgálatok.

85


A fenti célok elérésére 4217 fm előfúrás (magfúrás), 7989 fm szondafúrás (teljes szelvénnyel) és mintegy 1840 fm hidrogeológiai és geomechanikai célú fúrás mélyült le a lejtősaknákból a belőlük kihajtott kutatókamrákból, az ún. kis- és nagyhurok vágatrendszerből valamint a megkezdett két tárolókamrákból. Az eddigi felszín alatti kutatás során 3 db előfúrásban történtek tokrepesztés mérések, 3-3 egymásra közel merőleges, a tervezett tárolási mélységet elérő kőzetfeszültség-fúrásban magtúlfúrásos és tokrepesztéses, míg 3 db fúrásban 3D-s CSIRO feszültségmérésekre került sor. 10 db extenzométer és 14 db mechanikai konvergencia, valamint számos optikai konvergencia mérési helyszín, szelvény, 21 db deformációs háromszög (további 8 db beépítése tervezett) került telepítésre a vágatköpenyben lejátszódó sugárirányú ill. a vágatfalakkal párhuzamos irányú elmozdulások megfigyelésére. Valamennyi magfúrást szisztematikusan mintázták és mintázzák geotechnikai laboratóriumi vizsgálatokra (egytengelyű nyomó szilárdság, Brasil húzó, és nyíró, triaxiális szilárdsági mérésekre, szeizmikus sebességmérésekre. 12 db EDZ mérési helyszínt alakítottak ki kétpakkeres hidraulikai és geofizikai vizsgálatokra (2 helyszín kialakítása és mérése pedig jelenleg van folyamatban a két kamrában). 6 db 75–160 m közötti mélységű fúrásba többpakkeres észlelő rendszereket telepítettek. A kőzetfeszültség-kamra két monitoring célú fúrása között, valamint a Nyugati-alapvágat vízföldtani célú fúrásai között (később még további 4 db mélyül a meglévő kettő közé) interferencia és nyomjelzéses anyagáramlás vizsgálatokat végeztek és végeznek. Megtörtént a jelentősebb törészónák laboratóriumi ásványkőzettani, hidromechanikai és izotóptranszport vizsgálata. A különböző vizsgálati paraméterek, adatok a folyamatosan feltöltött adatbázisok segítségével megfelelő adatrendszert biztosítanak a különböző modellezési feladatokhoz és lehetővé teszik azok különböző térbeli (EOV koordinátákkal rendelkező adatok) és síkbeli megjelenítését. Ezek a vizsgálatok tették lehetővé a megközelítő vágatrendszer kialakítása közbeni információszerzést a tervezési munkákhoz és a jelenleg építés alatt álló IK1 és I-K2 kamrák építéséhez szükséges hatósági engedélyezési dokumentációk elfogadásához, valamint a kis és közepes aktivitású radioaktív hulladéktároló hosszú távú (lezárás utáni) biztonságának értékeléséhez, megítéléséhez, valamint a további kamrák tervezéséhez, építéséhez is megfelelő alapot adnak. Az elvégzett mérések, a beépített és telepítendő geotechnikai és hidraulikai monitoring elemek eredményei alapján lehet igazolni és biztosítani a tervezett, közel 100 éves üzemeltetési időszakra a vágatrendszer és a kamrák biztosításának megfelelőségét, hosszú távú állékonyságát, amely a tárolási időszakban lehetővé

86


teszi a betárolandó kis és közepes aktivitású radioaktív hulladékok szükség esetén történő visszanyerhetőségét.

Térkiképzési munkák Bátaapátiban A Bátaapátiban létesítendő kis- és közepes aktivitású radioaktív hulladéktároló földtani kutatási és beruházás előkészítési munkái során kialakításra került vágatoknak kettős feladatuk volt és van: teret teremtenek a felszín alatti földtani, vízföldtani, geofizikai és geotechnikai vizsgálatok számára, valamint alkalmasak a lerakó építésének, üzemeltetésének és lezárásának kiszolgálására is.

Az eddig elkészült vágatok A felszín alatti munkálatok 2005. februárban kezdődtek meg a felszín alatti kutatási szakasszal, ami gyakorlatilag a Keleti- és a Nyugati-lejtősakna, az 1–6. összekötő vágatok, 6 db transzformátorkamra, 6 db kutatókamra és 2 db zsompvágat megépítését jelentette. A megépített vágatoknak az volt a szerepe, hogy teret biztosítsanak a felszín alatti kutatási tevékenységek részére. Ezen túlmenően úgy kellett őket kialakítani, hogy alkalmasak legyenek a felszín alatti hulladéktároló működtetése során a hulladékok szállítására is. Ez a szakasz 2008 májusában fejeződött be. A munkák folytatásához 2007 októberére elkészült a Bátaapátiban létesülő Nemzeti Radioaktívhulladék-tároló (NRHT) felszín alatti létesítményeinek műszaki tervdokumentációja, amelynek jóváhagyására az ÁNTSZ 2008. május 14én kiadott 230-46/2008 számú, a radioaktívhulladék-tároló létesítési engedélyében keretében került sor. Az ennek alapján elkészített kiviteli tervek szerint folytatódott a felszín alatti térkiképzés az alapvágatok és a tárolói vágatok és a föld alatti vízmentesítő telep, kompresszorkamra, haváriazsomp, vágatainak és az első két tárolókamra nyaktagjainak kihajtásával. Az így kialakított vágatrendszer szolgálja majd ki a Tárolóösszekötő vágatból nyíló tárolókamrák építését és a betároláskori üzemeltetési, lezárási feladatokat, valamint a további kamrák építését. A kihajtott vágatok összesítését – a tárolókamrák kivételével – az 1. táblázat tartalmazza. Az elkészített kiviteli tervek szerint 2011. januárjában kezdődött meg az első két tárolókamra építése. Tervezett hosszuk 91 m ill. 101 m, bányászati kialakításuk 2011. szeptemberére fejeződik be. A tárolókamrák építésközi állását (2011. május 31.) a 2. táblázat tartalmazza.

87


1. ábra: Vágatrendszer

88


Vágatok megnevezése A felszín alatti kutatás során kihajtott vágatok

Vágat (ok) hossza (m) 3898,8

Keleti lejtősakna Nyugati lejtősakna Összekötő vágatok (1 - 6.) Kutató vágatok (6 db) Transzformátor kamrák ( 1 -6.) Zsompvágatok (1 - 2.)

1723,5 1772,5 139,2 147,8 44,8 71,0

Az NRHT beruházása során kihajtott vágatok Keleti alapvágat Nyugati alapvágat Összekötő vágatok (7.; 8.) Kompresszor kamra Tárolóépítési szállítóvágat Tárolói szállítóvágat Tárolóösszekötő vágat Havaria zsompvágat I. Haváriazsomp Vízmentesítő telep Nyaktagok Demonstrációs kamra

1530,8 260,5 252,4 113,8 11,7 172,1 180,2 228,5 7,0 23,4 239,6 38,3 3,3

Összes kihajtott vágat hossza:

5429,6

1. táblázat: Vágatösszesítő a tárolókamrák nélkül

89


Tárolókamra fázis megnevezése

Hossz (m)

I-K1 tárolókamra C-D átmenet Kalott (felső szelet) Talp (alsó szelet)

5,0 48,1 30,1

I-K2 tárolókamra C-D átmenet Kalott (felső szelet) Talp (alsó szelet)

5,0 75,3 45,4

2. táblázat: A tárolókamrák építésközi állása (2011. május 31.)

Térkiképzés A felszín alatti kutatás létesítményei A felszín alatti kutatás egymással párhuzamosan két lejtősakna kihajtásával és az azokból elágazó egyéb térségek építésével történt. A földalatti térségek áthúzó szellőztetését, valamint az egymástól független két kijáratot és menekülési útvonalat a lejtősaknák között 250 m-enként kialakított – összesen 7 db – összekötő vágat biztosította. A lejtősaknák tengelytávolsága a nyitópontoknál 99,6 m. Ez a Keleti lejtősakna 130. m-e után csökken 32,2 m-re, amely távolság a Keleti lejtősakna 1430. m-éig megmarad. Innen a lejtősaknák közti távolság a tervezett hulladéklerakóhoz kapcsolódó alapvágatok elrendezése miatt 76 m-re növekszik. A lejtősaknák nyitópontjai a felszíni technológiai telephely térszintjénél magasabban vannak. Kezdő szakaszukon pozitív dőlésűek annak érdekében, hogy a felszínről még hirtelen jelentkező nagy esőzéskor se juthasson víz a vágatrendszerbe. Ezt követően egy átmeneti szintes szakasz után a lejtősaknák végig egyenletes, az alkalmazott gumikerekes járművek kapaszkodóképessége szempontjából elfogadható, –9,2%-os talpdőléssel mélyülnek, kivéve az összekötő vágatok elágazását és az azok előtti és utáni 10 m-es szakaszt, ahol a járművek biztonságos kanyarodása miatt 0% a dőlés. Az összekötő vágatok 2%-os dőlésűek, a Nyugatilejtősakna felé lejtenek. A biztosítás beépítése utáni szabadszelvény méret általában 21 m2, az összekötő vágatokban és azok elágazásának környezetében 25 m2.

90


A nyomvonal tervezésénél szempont volt, hogy az a felszíni kutatás során megismert törésvonalak területre jellemző irányára közel merőlegesen vagy azzal közel párhuzamosan haladjon. Mivel a nyomvonalon nem állt rendelkezésre megfelelő geotechnikai információ, a lejtősaknák vonalvezetésénél a nemzetközi ajánlásként (WATRP 2000) szereplő menet közbeni tervezés (design as you go) elve meghatározó volt. A vágathajtás során végzett előfúrások és vágatdokumentálás eredményeinek értékelése után, a harántolt repedésrendszerek és a felszíni kutatás során szerzett ismeretek alapján kétszer módosult a lejtősaknák nyomvonala.

A beruházás felszín alatti létesítményei A lejtősaknák végpontjaiból folytatódott a vágathajtás a Nemzeti Radioaktívhulladék Tároló engedélyezési tervének megfelelően, mint beruházás. Ez magában foglalja az úgynevezett „kishurok” és „nagyhurok” és felszín alatti vízmentesítő telep vágatait, valamint a jelenlegi a kivitelezés alatt lévő tárolókamrákat. Az építendő vágatok végleges funkciójuk alapján különválaszthatóak. Vannak olyan vágatok, amelyek teljes kialakításuk és szerelvényezésük után az ellenőrzött zónává való minősítésük után csak a hulladékok tárolásával kapcsolatos tevékenységeknek adnak helyet. Ilyen a Tárolói szállítóvágat, részben a Tárolóösszekötő vágat, Haváriazsomp-vágat, az Ellenőrzött zsomp vágat, Szivattyúkamra Ny, Haváriazsomp, részben a Nyugati-alapvágat és a 7. összekötő vágat és természetesen a tárolókamrák. A többi vágat azt a célt szolgálja, hogy abban az időszakban, amikor már hulladékok tárolása történik a felszín alatt, további tárolókamrák épülhessenek. Ide tartozik a Keleti-alapvágat, a 8. összekötő vágat, az Építési zsomp vágat, Szivattyúkamra K, Kompresszorkamra és részben a Tárolóösszekötő vágat és a Nyugati alapvágat. A látogatók számára került kialakításra az 1. Összekötővágatból elágazó Demonstrációs kamra. A tárolói funkciónak megfelelően kerültek meghatározásra a vágatok dőlésviszonyai és szelvényméretei. Azon vágatok, amelyekben a hulladékcsomagok szállítása fog történni, 33 m2 szabadszelvényűek.Ezt a méretet – az eredeti szállítási koncepció szerint – a hulladékcsomagot emelő és a 7. Összekötő vágattól a kamrába való szállítását végző teleszkópos emelőoszlopú targonca helyigénye kívánta meg. A csak a térkiképzést kiszolgáló vágatok szelvénymérete továbbra is 21 m2 és 25 m2.

A térkiképzés technológiai folyamatai A térkiképzés több fő- és kiegészítő technológiai folyamattal történt. Ezeket egészítette ki, illetve szolgálták az infrastrukturális folyamatok.

91


Fő technológiai folyamatok: - jövesztés, - rakodás-szállítás, - vágatbiztosítás. Kiegészítő technológiai folyamatok: - előinjektálás, - vízmentesítés, - szellőztetés. Infrastrukturális folyamatok - villamosenergia-ellátás, - vízellátás, - sűrítettlevegő-ellátás, - hírközlés és informatika. Az alábbi fejezetekben a fő- és kiegészítő folyamatokat ismertetjük.

Jövesztés A vágathajtási munkáknál a jövesztés technológiájának megválasztását alapvetően a kőzetviszonyok határozták meg. A kihajtott vágathosszon három fajta kőzetjövesztési technológia került alkalmazásra: markoló kanalas jövesztés, robbantásos jövesztés és ennek a kettőnek a kombinációja. Mindkét vágat kezdő szakaszán, a Keleti-lejtősakna 75,0 m-ig, a Nyugatilejtősakna 95,0 m-ig, különböző mértékben aprózódott, mállott gránitban haladt. Itt markolókanállal lehetett jöveszteni, 1,0 m-es fogásokkal. A kőzet állékony, viszonylag könnyen jöveszthető volt. A Keleti-lejtősaknában 112,7 m-ig, valamint a Nyugati-lejtősaknában 123,8 m-ig szelektív jövesztés (markolókanalas és robbantásos) vált szükségessé. Innen kezdődően túlnyomó részben robbantásos jövesztéssel történt a vágathajtás. Mindkét lejtősakna harántolt olyan tektonikusan zavart zónákat, ahol szelektív jövesztést alkalmaztunk. Hasonló körülmények fordultak elő a Keleti- és a Nyugati-alapvágat kihajtásakor is egy-egy rövidebb szakaszon. Négy vágatszakaszon volt szükség zárt, elleníves vágatbiztosítás alkalmazására, ahol a vágattalpon is sor került 25 cm vastag betonhéj beépítésére. Ezen szakaszokat kivéve az általános technológia szerint a vágattalpon nem került beépítésre biztosítás. A markoló kanalas jövesztéshez LIEBHER 900 típusú tunelbagger állt rendelkezésre. Ez a berendezés a robbantásos jövesztésnél is fontos szerepet játszott, ezzel történt a robbantott felület kopogózása (a meglazult kőzetdarabok

92


lefeszítése), illetve a betonlövés előtt, a talp és oldal találkozásánál, a kőzet eltakarítása. A robbantásos jövesztéshez két fúrókaros, szerelőkosaras ATLAS COPCO L2C típusú önjáró, elektrohidraulikus fúrókalapácsokkal felszerelt fúrókocsival történt a robbantólyukak fúrása. A pontos fúrás kivitelezés érdekében lézeres irányítással és TCAD rendszerű, számítógéppel volt felszerelve a fúrókocsi. Tartalékként a rendelkezésre állt egy kisebb, egykaros, szerelőkosaras fúrókocsi is. A vágatszelvény körüli kőzetkörnyezet minél kisebb roncsolódása miatt kőzetkímélő robbantást kellett alkalmazni, ami az alábbi technológiai elemek megvalósításával történt: - A vágatok kiképzéséhez szükséges robbantólyukak fúrását nagy teljesítményű, korszerű, elektrohidraulikus üzemű, önjáró fúróberendezés végezte, ez biztosította az előírt robbantólyuk-telepítés pontosságát, valamint a robbantólyukak párhuzamosságát. - a kontúrlyukakba kis átmérőjű, töltetek kerültek (45 mm-es átmérőjű furatba 30 mm-es átmérőjű töltet); - A kontúrlyukakban rövidebb volt a töltet hossza, mint a bővítő koszorúkban. - A kontúrlyukak melletti szélső töltetkoszorú robbantólyukai nem lehettek távolabb a kontúrtól 50 cm-nél. - A kőzetkímélő robbantások egyik feltétele, hogy a lyukátmérő (dly) és a töltetátmérő (dra) hányadosa kisebb legyen, mint 0,5, amennyiben nagy detonációsebességű, nagy energiájú a robbanóanyag. A felhasznált LWC AL közepes detonációsebességű (4300 m/s) és energiájú robbanóanyag, ezért az előbb leírt feltételtől (dly/dra<0,5) kismértékű eltérés történt. - A töltetekre fojtás került a robbanóanyaggal nem feltöltött teljes lyukszakaszon. Az alkalmazott robbanóanyag: EMULGIT LWC-AL. A töltetek indítása lyuktalpról történt DeM és DeD típusú villamos gyutacsokkal (25 ms, illetve 250 ms késleltetésű lépcsőkben). A robbantás teljes időzítése 3 másodperc volt. Fojtásként polietilén fóliába csomagolt, 25 cm hosszúságú, zúzottkőből álló töltények szolgáltak. A robbantóhálózat sorosan kialakított, és fix robbantóvezeték közbeiktatásával történt az indítás. A jövesztésnél elvárás volt a meghatározott kitörési szelvény megvalósítása. Ennek ellenőrzése geodéziai módszerrel minden fogás jövesztése után megtörtént, az esetleges aluljövesztések helyén egyengető robbantással végeztük el a korrekciót. A 21 m2-es, 25 m2-es és a 33 m2-es szabad szelvényű vágatok jövesztése egyszerre történt. A tárolókamrák kialakítása – 97 m2-es szabad szelvényméretük miatt – két ill. három szeletben történik. Az I., II, III. kőzetosztályokban két

93


szeletben, kalott (felső szelet) és sohle (talpszelet) osztással, a IV. kőzetosztályban vagy két szeletben, vagy három szeletben osztott kalott alkalmazásával.

Rakodás-szállítás A lerobbantott kőzet kiszállítása nagy teljesítményű gumikerekes gépekkel történik. A kőzet felrakását 3 m3-es kanalú GHH LF 6.3 homlokrakodók, a kiszállítást 10 m3-es puttonnyal felszerelt GHH MK-A 20.1 bányabeli dömperek végezték. A dömperek megtöltése a jövesztett homlokhoz legközelebb lévő vágatkereszteződésben vagy a 33 m2-es szelvényű vágat esetén a vágatban, a homlok közelében történt. A beruházási vágatok építésekor került beszerzésre egy TEREX Shafebagger, amely a lerobbantott kőzet halomba nyomott rakodóasztalon működő harácsolókar-párral továbbította a kőzetet egy láncos vonszolóra, amely közvetlenül a gép mögött álló dömper puttonyába ürítette azt. Ez a berendezés jelentősen gyorsította a rakodás-szállítási folyamatot.

Vágatbiztosítás Az alkalmazott térkiképzési és biztosítási módszer az NMT-re (Norwegian Method of Tunneling — norvég alagútépítési módszer, alagutak és vágatok biztosítására) épül, és alapjaiban a BARTON et al. (1993) által kidolgozott és nemzetközileg elismert NGI-Q kőzetosztályozási rendszert követi és használja. Ebben a módszerben kitüntetett fontosságú a harántolandó kőzettestek megfelelő geotechnikai minősítése és osztályozása. A kutatóvágatok által harántolt kőzettestek osztályozása elsődlegesen a kutatóvágatok előfúrásaiból, végleges formájában pedig a vágathajtás során a fogásonként elvégzett geotechnikai dokumentáláskor történt. Ezek alapján öt biztosítási technológia állt rendelkezésre. Az I. kategóriájú vágatbiztosításra eddig még nem került sor, túlnyomóan II. és III. biztosítási kategóriákkal lettek kihajtva a vágatok. A legszigorúbb biztosítási kategória (V.) szerint az összes vágat 7 %-a épült. Ha ebből levesszük a lejtősaknák kezdő szakaszait, ahol a felszínhez közeli, erősen mállott zónákat harántolták a vágatok (261,4 m), akkor a kihajtott vágatok csupán 1,9%-ában kellett az V. biztosítási technológiát alkalmazni. A majdani ellenőrzött zónához tartozó vágatok közül csak a Tároló-összekötő vágat déli végén volt egy 14,3 m hosszú szakasz, ahol egy törészóna miatt kellett ezt a fajta biztosítást alkalmazni. A beépített vágatbiztosításnak két fő eleme van: kőzethorgonyok és a lőttbeton héj. A vágatpalástba a technológiai műveleti utasítás által meghatározott sűrűséggel és elrendezésben radiálisan kőzethorgonyok kerültek beépítésre. A

94


horgonyok rögzítése teljes hosszon cementalapú ragasztóhabarccsal történt, amit ATLAS COPCO típusú MAI pumpával juttattunk a horgony számára lefúrt, 45 mm-es átmérőjű lyukakba. A horgonylyukak fúrása a robbantólyukak fúrásához is használt fúrókocsival történt. A lejtősaknákban 2,4 m-es, a beruházási vágatokban a szelvénymérettől, kőzetkategóriától függően különböző hosszúságú (2,4 m-es, 3,0 m-es, 4,0-es, 5,0 m-es és 6,0 m-es) kőzethorgonyok kerültek beépítésre. A Tároló-összekötő vágat – tárolókamra nyaktagok elágazását 6,0 m hosszú kőzethorgonyok biztosítják. A beépített kőzethorgonyok 10%-át a beépítést követő 24 óra után terhelésvizsgálat alá vetettük. A kőzethorgony teherbírása akkor megfelelő, ha mállott kőzetben 50, egyéb kőzetben 100 KN a terhelhetősége. A vizsgálat alapján „nem megfelelő”-nek minősített kőzethorgonyok mellé póthorgonyokat építettünk be. Az alapvágatokban négy különböző kőzetkategóriájú helyen történtek kőzethorgony-kiszakításos mérések. Ezen mérések szerint a teljes hosszon beragasztott 2,4 m hosszú kőzethorgony 200 KN húzóerőnél sem szakadt ki a ragasztóhabarcsból. Az összekötő vágatok nagy szelvényű kereszteződésének jobb kőzetkörnyezetben való kialakítása miatt a lejtősaknákban elkészült hat összekötő vágat közül háromnak a helyét az eredeti tervhez képest 5-10 m-rel át kellett helyezni. Néhány esetben az áthelyezett vágatkereszteződések biztosításánál sűrűbben beépített, 3,5 m hosszú horgonyok alkalmazására volt szükség. Az olyan furatokba, amelyekből vízbelépés tapasztalható injektálható IBOankereket építünk be. Palást menti beragasztásukkal elérjük az előírt vágatbiztosítás megfelelőségét, későbbi injektálásukkal a vízbelépés elzárását. A vágatpalást biztosításának része a lőttbeton, amely — kőzetosztálytól függően — különböző vastagságban (8-27 cm) került beépítésre nedves beton alapanyag felhasználásával. A beépített lőttbeton vastagságának ellenőrzését még friss állapotban való átfúrással végeztük. A lőttbetonozás minőségi megfelelőségének vizsgálatát és minősítését független vizsgáló laboratórium adta. Ennek során a betonlövés helyszínén ládába lőtt betonminta készült, amelyből a laboratórium készített mintatesteket a nyomószilárdsági vizsgálat céljára. A minősítés a nyomószilárdság érték alapján történt. A beépített beton in-situ minősítését Hilti-szög belövéses módszerrel végezzük. Ennek során szabványos töltetekkel Hilti-szöget lőttünk a betonba. A minősítés alapja a szög behatolási mélysége és a szög kihúzásához szükséges erő. A Kutatás időszakában műanyagszál, a beruházás időszakában acélszál hozzáadagolásával erősítettük a lőttbetont, amely megoldás biztosította a kívánt eredmény elérését. A IV. és V. kőzetosztályokban szálerősítés nélküli lőttbetont, valamint rácsos ívtámokat és annak külső és belső oldalán rögzített acélhálót építettünk és építünk be.

95


A térkiképzés hatására létrejövő mozgásokat mechanikai és optikai konvergencia mérő szelvények pontjainak méréseivel figyeljük, de extenzométereket is beépítettünk a mozgások méréséhez és a tervezéshez szükséges adatok szolgáltatásához. Eddig nem volt szükség intézkedésre a fellépő mozgások mértéke miatt, a nagy szelvényméretű tárolókamrákban sem.

Előinjektálás A vágatok építése közben 50-100 m-es hosszokkal magfúrásos előfúrásokkal, illetve 20-25 m hosszú teljes szelvényű szondafúrásokat mélyítettünk. Ezek a fúrások harántoltak olyan zónákat, amelyek vízáteresztő képessége meghaladta az engedélyezési tervben megadott határértéket, vagy amelyekből jelentősebb vízbeáramlásra lehetett számítani. Ezen helyek előrejelzésére a fúrásokban végzett pakkeres kútvizsgálatok szolgáltak, amelyek eredményei alapján a szükséges műszaki beavatkozás (előinjektálás) tervezhető és elvégezhető volt. A vízkizárás célja a kutatóvágatok izolálása a felszín alatti vízáramlási rendszertől. Ez részben a vágat víztelenítése miatt szükséges. Emellett nem kevésbé fontos szempont annak megakadályozása, hogy a tároló megvalósítása után, annak lezárását követően a tömedékelt vágatban mozgó, esetleg radioizotópokkal szennyezett víz egyes jó vízvezető képességű zónák mentén a felszín alatti áramlási rendszerbe jusson. A felszín alatti kutatás időszakában hajtott vágatoknál ott kellett előinjektálást végezni, ahol az előfúrásokban, szondafúrásokban mért transzmisszivitás meghaladta az 1×10-6 m2/s-ot, valamint a vágat 100 m-es szakaszán a beáramló víz mennyisége elérte a 10 liter/perc értéket. A beruházáshoz tartozó vágatokra vonatkozóan 4×10-7 m2/s transzmisszivitás a határérték, valamint a vágatbeli vízbeszivárgás mértéke maximum 5 liter/perc/100 m lehet. Az előinjektálás a vágathomlokról legyezőszerűen előfúrt 16-25 db lyukban történt, egyre növekvő nyomással juttatva a cement alapú injektáló anyagkeveréket a vágat körüli repedéshálózatba. Közben lépésenként történt az anyag sűrűségének a növelése mindaddig, amíg le nem csökkent a lyuk nyelőképessége. A beruházási vágatoknál a szigorúbb határérték elérése miatt több esetben szükséges volt egy homlokról egymás után több injektáló ernyővel, néha különböző szemcseméretű anyaggal elvégezni az injektálást. Hosszabb injektálandó vágatszakaszon több, egymással átfedésben lévő injektálási ernyővel történt a besajtolás.

96


Abban az esetben, amikor a vágathomlok repedezettsége olyan mértékű volt, hogy a cementalapú injektáláshoz használt technológiával nem volt biztosítható az injektálás hatásossága – az injektáló anyag visszafolyhatott a homlokon – a vágathomlokon poliuretán-gyanta alapú injektáló anyaggal úgynevezett pajzsinjektálás vált szükségessé. Ennek célja a homlok repedéseinek eltömítése és egy előtétpajzs kialakítása, amely mögé már sikeresen bejuttatható a cementalapú injektáló anyag. A kihajtott 5,5 km vágathossz kb. 30%-án kellett előinjektálást végezni, amely során közel 750 m3 injektáló anyag került besajtolásra. Az építés alatt lévő két tárolókamra közül az I-K2 tároló kamrában volt szükség egy szakaszon előinjektálásra, a vizsgálati eredmények alapján továbbiakban több szakaszon nem várható ilyen tevékenység.

Vízmentesítés A lejtősaknák kihajtásának időszakában kulcsfontosságú volt, de a továbbiakban is lényeges a megfelelően méretezett, megbízhatóan működő vízmentesítő rendszer. Lejtősaknánként külön kialakított, több lépcsős emeléssel jutott a víz a lejtősaknákban kialakított 250 m3-es közbenső zsompokba, ahonnan már egy lépcsőben történt a felszínig való vízemelés. A közbenső zsompokban történt a víz előülepítése, illetve vízkezelő berendezésekkel, sósav adagolásával végeztük a lőtt betonos technológia miatti magas pH-jú víz semlegesítését. Ezekből a zsompokból történt az egyes technológiai folyamatokhoz (robbantólyuk fúrás, pormentesítő locsolás) a víz biztosítása. Az eddigi felszín alatti térkiképzés munkáinak időszakában 2010 májusáig a vízkibocsátás kumulált átlaga 156,2 liter/perc (224,9 m3/nap) volt.

Szellőztetés Az áthúzó szellőztetést a Nyugati-portálnál légzsilipbe épített, 6 db Korfmann ALN 8-55 (7,2–10 m3/s) típusú ventilátor, a parciális szellőztetést Korfmann AL 10-300 (16–24 m3/s) típusú ventillátorok, a közbenső zsompok, kutatókamrák szellőztetését Korfmann ESN 6-110 (3,6–6 m3/s) típusú ventillátorok biztosították illetve biztosítják. A főszellőztető ventillátorok által biztosított szelőztetési üzemmód a tárolókamrák építéséig szívó, utána nyomó üzemű volt. A változtatás oka az volt, hogy a felszíni robbantóanyag tároló raktárt a felszíni építési munkák miatt meg kellett szüntetni, és helyette föld alatti raktárt kellett kialakítani a Keleti-lejtősaknában, ahol kihúzó légirányt kellett megvalósítani. A lejtősaknák közötti 1–6. összekötő vágatok légajtóval kerültek lezárásra. A 7. összekötő vágatban – a gyakori gépi áthaladás meggyorsítása és egyszerűsítése miatt – a légajtó helyett átlátszó, szegmensekből álló légterelő függöny került

97


beépítésre. A 8. összekötő vágatban, mivel ez a bejáratoktól a legtávolabbi összekötő légút, nem került légajtó telepítésre. A lejtősaknák és alapvágatok építésének időszakában a behúzó Keletilejtősaknában telepített parciális ventillátorok 1000, ill. 1200 mm átmérőjű légcsatornán keresztül fújták a friss levegőt a mindenkori vágathajtási homlokokra. A Tárolói, és Tárolóépítési szállítóvágat, a Tárolóösszekötő vágat és a tárolókamrák hajtása szellőztetési szempontból sorosan kapcsolt elrendezésben történt illetve történik, a megfelelő mennyiségű szellőztetési levegő biztosítása miatt. Ez az elrendezés az egyes vágathomlokok robbantásának és a robbantási füst kiszellőztetésének időbeli és technológiai sorrendiségének összehangolását igényeli.

Teljesítményadatok Az építendő felszín alatti terek elrendezése a kezdetektől fogva lehetővé tette, hogy párhuzamosan egyszerre mindkét lejtősakna, illetve kettő vagy több vágat is épüljön egyszerre. Ez a gépkihasználás optimalizálása, a vágathajtási teljesítmény növelése szempontjából is lényeges. A feladat azonban nem csak vágathajtás. Előre tervezetten hidrogeológiai, geotechnikai kutató objektumokat kell telepíteni, szükség esetén előinjektálást kell végezni, illetve rendszeresen meg kell szakítani a vágathajtást a magfúrásos előfúrások és teljes szelvényű szondafúrások kivitelezése és műszeres mérései miatt. Ezen körülményeket ismerve értékelhetjük a vágathajtási teljesítményadatokat. Folyamatos munkarendben, a közel hat év munkavégzést nézve átlagosan 100 m/hó a teljesítmény, a fentiekben leírt egyéb tevékenységek elvégzése mellett. A legtöbb kihajtott vágat egy hónapban 163,3 m volt, amely hónapban még két előinjektálás is történt.

98


DR. SOMOSVÁRI ZSOLT BAUXITBÁNYÁSZATTAL KAPCSOLATOS MUNKÁSSÁGA Kovacsics Árpád

okl. bányamérnök MAL Zrt. Bauxitbányászati Divízió [email protected] Dr. Somosvári Zsolt a magyar bauxitbányászat felkérésére számos tanulmányt, szakvéleményt készített. Ezen szakmai tevékenysége jelentős mértékben segítette az ágazat ércvagyon kitermelésének feltételeit, növelte a kitermelés hatékonyságát és gazdaságosságát. Széles szakmai tapasztalata segítette a környezetünkben élő – nem szakemberek – számára modellezni és megértetni a bányászkodás hatásait. Elmondható, hogy közreműködése, szakértői tanulmányai minden esetben, a közvetlen gyakorlatban jól szolgálták a hazai bauxitbányászat fejlődését, sok ezer tonna bauxit biztonságos kitermelését. Az alábbiakban néhány példával kívánjuk ezt illusztrálni, nem állítva, hogy valamennyi számunkra készült tanulmányát sikerült csokorba szednünk.

Új fejtésmód kialakítása 1984-85. A bauxitbányászatban az 1960-as évek óta elterjedten és sikeresen alkalmazott „szint”-omlasztásos fejtésmód bizonyos települési viszonyok esetén túlzott ércveszteséggel és hígulással járt. Az akkori Fejér megyei Bauxitbányák Bitó-II. és Fenyőfő bányaüzemei számára a vállalat új, nagykamrás, talppásztás fejtésmódot – az ún. tömbfejtést – alakította ki a Nehézipari Műszaki Egyetem Bányaműveléstani Tanszékének bevonásával. A munka keretében dr. Somosvári Zsolt az üreg állékonyságával és a kombinált biztosító szerkezetek (TH ívek és kőzethorgonyok) méretezésével foglalkozott.

99

Dr. Somosvári Zsolt bauxitbányászattal kapcsolatos munkássága

1. ábra: A tömbfejtés elvi vázlata a kombinált főtebiztosítással A fejtésmód a sikeres kísérletek után mind Bitó-II. mind Fenyőfő-I. föld alatti bányaüzemekben bevezetésre került. A termelékenység nőtt, a munkakörülmények javultak, a fejtési veszteség mintegy 25%-kal csökkent, és a termelés minősége is jobban kézben tartható volt. (Dr. Gordos Péter-dr. Somosvári Zsolt: Új fejtésmód bevezetésének tapasztalatai a Fejér megyei Bauxitbányák üzemeiben, BKL Bányászat 1986/6.)

A hévízi tóforrás és a nyírádi bányavízemelés összefüggései 1990. A fenti témájú kutatási munkával a Bakonyi Bauxitbánya 1989-ben bízta meg a Nehézipari Műszaki Egyetem Bányamérnöki Karát. A Kar szakértői dr. Somosvári Zsolt dékán vezetésével először áttanulmányozták és elemezték a hévízi tóforrásra vonatkozó korábbi – 1911. és 1989. között keletkezett, gyakran egymásnak is ellentmondó – 28 szakvéleményt, kutatási jelentést. Ezután a legújabb földtani ismertek felhasználásával modellezték és elemezték a víz utánpótlódás és felmelegedés folyamatait. Bár a kutatási jelentés több fejezetében is arra a következtetésre jutott, hogy „nincs közvetlen kapcsolat a hévízi tóforrás hozama és a nyírádi bányavízemelés között”, akkor még nem mondta, nem mondhatta ki – ami azóta megállapíthatóvá vált –, hogy közvetett kapcsolat sincs. (NME Bányamérnöki Kar kutatási jelentés)

100

Kovacsics Árpád

Fedükőzetek viselkedésének számítógépes analízise in-situ (külszíni) mozgásmérések alapján, 1991. A fedükőzetek fejtés hatására történő elmozdulása (viselkedése) mind a fejtés- és fedőirányítás, mind a várható külszínmozgások szempontjából kiemelten érdekes. A viselkedés pontos meghatározása, leírása viszont a nem elégséges ismeretek (kőzetek in-situ fizikai és mechanikai tulajdonságai és azok változásai) valamint a mozgásban részt vevő nagy térrész inhomogenitásai miatt még a meglévő elméleti alapok mellett sem lehetséges. Dr. Somosvári Zsolt szellemes megoldással megfordította a problémát, és a már megtörtént mozgások elemzéséből „visszaszámította” az adott térrész mechanikai jellemzőit. A munkában közreműködött Mészáros Zoltán. Számítógépes programmal több kőzetjellemzőre és több időpontra határoztak meg felszínsüllyedési görbéket, melyeket egy-egy területen (Bitó II. II-es siklómező, Halimba-II.) mért tényleges felszínsüllyedésekkel összevetve a megfelelő paraméterek meghatározhatók voltak.

2. ábra: Számított és tényleges süllyedésgörbék Az eredmények ezután előrejelzésre felhasználhatók. Különös jelentősége volt ennek Bitó II. bánya esetében, ahol a bánya fölött lévő kvarchomokbánya művelhetőségére is lehetőséget adott. (Miskolci Egyetem – Hungalu Alapítvány kutatási pályázat)

101


Határszögek és alakváltozási szögek számítógépes analízise 1992. A határszögek és alakváltozási szögek igen lényeges jellemzői az aláfejtett külszínen jelentkező süllyedéseknek, alakváltozásoknak. Ezeknek a szögeknek a segítségével lehet a külszínen az aláfejtett terület oldaláról lehatárolni a mozgások, ill. a káros alakváltozások területét. Dr. Somosvári Zsolt kimutatta, hogy a bauxitbányászat speciális körülményei – úgymint a fejtés méretei, a nem egyenletes fejtési vastagság, a nem szabályos kontúrú fejtési terület – hatással vannak a mozgásokra, azaz a határszögek és alakváltozási szögek is változnak ezektől függően. A határszögek és alakváltozási szögek megbízható előzetes ismerete, kiszámítása a tervezés szempontjából elsőrendű fontosságú. A mindenkori külszíni mérések ezeknek a számításoknak az ellenőrzése, a kőzetmozgás paraméterek segítségükkel való meghatározása szempontjából értékesek. Tervezési segédletként Mészáros László matematikus közreműködésével számítógépes programot készítettek, mellyel a különböző paraméterek behelyettesítésével a határszögek és alakváltozási szögek az adott helyzetre kiszámíthatóak. (Miskolci Egyetem – Hungalu Alapítvány kutatási pályázat)

Kőzetjellemzők meghatározása a vágatbiztosítás szempontjából 1993. Kőzetállapot in situ meghatározása vágathomloknál 1994. A bauxitbányászat főfeltáró vágatait többnyire mészkőben és dolomitban hajtják. A lencsés előfordulás miatt ezen vágatok mennyisége nagy, ezért nem mindegy, hogy kihajtásuk, biztosításuk mibe kerül. A kőzetminőségek folyamatos változásai miatt a minimálisan szükséges, de biztonságosan elegendő biztosítás meghatározása viszont gyakorlatilag napi feladat volt. Így a túlbiztosítás elkerülése érdekében, valamilyen a helyszínen is mérhető kőzetparaméterre, és annak méréséhez szükséges eszközre lett volna szükség.

102

Kovacsics Árpád

3. ábra: Feszültségeloszlás boltíves üreg körül A Somosvári Zsolt által vezetett team elméleti megfontolások (1993.) majd alapos laboratóriumi és helyszíni vizsgálatok (1994.) alapján a rugalmas hullám (szeizmikus, vagy akusztikus) kőzetben terjedő sebességét találta megfelelő kőzetparaméternek, és kétféle kísérleti műszerre is javaslatot tett. A magyar bauxitbányászat termelésének visszaesése miatt ez a kutatás nem folytatódott tovább. (Miskolci Egyetem – Hungalu Alapítvány kutatási pályázat)

Kőzetmechanikai vizsgálatok kialakítása érdekében 1995.

biztonságos

üreg-pillér

rendszer

Bauxitlencse szintomlasztása során kialakított üregek tönkremeneteli vizsgálata 1998. 1995-ben Halimba III. bányaüzem II-es siklómezőjében közvetlenül a vastagpados fedőmészkő alatt folyt a szintomlasztásos bauxitfejtés. Mivel a biztonságos, ill. előírt fejtésméretnél (150 m2) nem következett be a mészkő fedő omlása, és megomlásra hajlamos közvtlen fedő hiányában nem volt „párna” réteg, dr. Somosvári Zsoltot (GeoConsult Kft.) kértük fel a helyzet megvizsgálására. Szakvéleményében 70-90 m-es kifejtett szélesség elérésekor jelölte meg a mészkőomlás bekövetkezését. A szakvélemény és más biztonsági intézkedések – többek között a kőzet tönkremenetelt jelző valós idejű akusztikus megfigyelőrendszer – alapján a fejtés folytatására hatósági engedélyt kaptunk, és a mező letermelését sikeresen be is fejeztük.

103


1998-ban a Fenyőfő II. bányaüzem I. lencséjénél állt elő hasonló helyzet, ahol a lefejtést Somosvári újabb szakvéleménye alapján szintén biztonságosan elvégeztük. Itt – az eltérő kőzetviszonyok miatt – 45 m volt a kritikus fejtési szélesség. (Fekete István – Legeza Miklós – Podányi Tibor: Szintomlasztásos bauxitfejtés vastagpados mészkő fedő alatt, BKL Bányászat 1999/5. )

Airbreaker-es jövesztési kísérlet kőzetmechanikai értékelése 1998. A Bakonyi Bauxitbánya Kft. az óbaroki bauxit külfejtésében végzett kísérlet kiértékelésére kérte fel dr. Somosvári Zsoltot. Dr. Somosvári a meghatározta a bauxit kőzetfizikai jellemzőit, értékelte a jövesztés hatékonyságát, és környezeti hatásait. A tanulmány a kőzetjövesztést mind teljesítményében, mind a kőzet aprózódás szempontjából hatékonynak, a szeizmikus hatás szempontjából pedig „kiválónak” – azaz kevés és a közelben lecsillapodó rezgést keltőnek – minősítette. (GeoConsult’95 Kft. műszaki szakértői tanulmány 1998.)

Halimba III. Bányaüzem fejtései fölött kialakult tavak vízveszélyének vizsgálata 2002. Halimba III. Bányaüzem korábban fejtett területe felett 1984-re két kisebb tó alakult ki, melyek a vizsgálat időpontjában horgásztóként funkcionáltak. A szakértői tanulmány a fedő rétegsorok vizsgálata, a fellazulási zóna, a fajlagos védőréteg és a külszíni elmozdulások méreteinek kiszámítása alapján megállapította, hogy sem a tavak nem veszélyeztetik a folyó bányaműveleteket, sem a bányaműveletek nem veszélyeztetik a tavakat. (GeoConsult’95 Kft. műszaki szakértői tanulmány 2002.)

Halimba III. Bányaüzem DNy-i bányamező művelésénél előálló kőzetmozgások hatáselemzése 2002. Halimba III. Bányaüzem a bezárása előtt fejtette az ún. DNy-i bányamezőt. A bányaműveletek hatása i érinthettek saját létesítményeket (szállító- és légakna, ill. külszíni létesítményei, egyéb aknaudvari építmények, a bányaüzemet megközelítő üzemi út, a Halimba II-DNy bányát ellátó tervezett földkábelt), továbbá idegen létesítményeket (2-2 db 120 kV-os és 35 kV-os távvezetéket). A Bakonyi Bauxitbánya Kft. által átadott fejtési tervek alapján dr. Somosvári Zsolt valamennyi létesítményre vonatkozóan két lefejtési változatra is megvizsgálta

104

Kovacsics Árpád

a várható külszínmozgásokat, ill. azoknak az adott létesítmény szempontjából releváns összetevőit, amiket a létesítményre megengedett értékkel összevetve minősítette a veszélyeztetettségüket. A jellemző mozgáselemeket a külszíni létesítmények helyszínrajzán ábrázolta.

4. ábra: Helyszínrajz A tanulmány alapján a bauxitbánya a DNy-i bányamezőt sikerrel lefejtette, semmilyen létesítményekben nem esett kár. (GeoConsult’95 Kft. műszaki szakértői tanulmány 2002.)

Kőzetmechanikai elemzések a nyírádi bauxitbányászat területén 2008. Csabrendek-Nagytárkány környéki felszínmozgás jelenségek vizsgálata 2008-2009. 2006-2008-ban, 20-30 évvel a lefejtés után Nagytárkány-Darvastó térségében nem várt felszínmozgások következtek be egyes telepek feletti területeken. Időközben a bauxitbánya vállalat megkérdezése nélkül néhány más, szintén lefejtett telep közelében, részben a korábban kijelölt hatásterületén újabb létesítmények épültek (lakóházak, szociális intézet). A Miskolci Egyetem Műszaki Földtani Karát, és a GeoConsult Kft.-t kértük fel a jelenségek kivizsgálására, az esetleges veszélyhelyzet megállapítására. A munka témavezetője dr. Somosvári Zsolt volt.

105


A korábbi adatok feldolgozása mellett új geofizikai méréseket, magfúrásokat, és azok mintáinak kiterjedt kőzetfizikai vizsgálatait végezték el. Ezek alapján felülvizsgálták a területre korábban alkalmazott határszöget, és kijelölték a veszélynek esetlegesen kitett létesítményeket. A szakvélemény alapján a szociális intézet egyes épületeit lebontották, egyes területek elkerítésre, ill. veszélyt jelző táblákkal kijelölésre kerültek, és néhány lakóépületből a lakókat kiköltöztették. A bányavállalat a szakértői tanulmány ajánlása alapján a területen havi rendszerességgel külszínmozgás megfigyeléseket végez. (GeoConsult’95 Kft. műszaki szakértői tanulmány 2008.) (ME MFK szakértői tanulmány 2008-2009.)

Halimba IV. bányatelek süllyedék-tavai aláfejtésének feltételei 2010. A Halimba IIDNy bauxitbányából mezőcsatolással a korábbi Halimba III. bányaüzemben már fejtett területen további mintegy 4-500 kt jó minőségű bauxitot lehet kitermelni. A tervezett fejtések viszont érintik a korábban kialakult süllyedékben lévő – ma horgász-tóként használt – tavat. Dr. Somosvári Zsolt szakértői tanulmányában kiszámította a várható felszínmozgások – maximális süllyedés, és vízszintes elmozdulás – mértékét, és megállapította, hogy figyelembe véve a tó alatti agyag védőréteget is védőpillér visszahagyása nem indokolt. Kiegészítő biztonsági intézkedésként a tó vízszint folyamatos figyelést javasolta. A szakvélemény alapján a bauxitbánya pillérbe hatolási- és részleges lefejtési engedélyt kapott, így az ércvagyon lefejthetővé vált. (A feltárás jelenleg folyik.) (GeoConsult’95 Kft. műszaki szakértői tanulmány 2010.)

106

A Miskolci Egyetem Közleményei, A sorozat, Bányászat, 80 . kötet (2011), p 107-110.

DR. SOMOSVÁRI ZSOLT PROFESSZOR ÚR MUNKÁSSÁGÁRÓL AZ OROSZLÁNYI SZÉNMEDENCÉBEN Dr. Havelda Tamás bányászati igazgató Vértesi Erőmű Zrt. [email protected]

Dr. Katics Ferenc

nyugalmazott vezérigazgató. Néhány példával szeretném bemutatni, hogyan segítette az elmúlt évtizedekben Somosvári Zsolt bányamérnök kollégánk kutatási eredményeinek gyakorlati alkalmazása az Oroszlányi Szénbányák eredményes működését. 1966-ban a Bányászati lapokban megjelent egy tanulmány, melynek szerzője (nevét nem kívánom megemlíteni) matematikai levezetések alapján olyan megállapításra jutott, hogy „…a fejtési sebesség növelése nem csökkenti minden esetben a bányakárt, ellenkezőleg, egyes esetekben növeli.” Erre az oroszlányi szakemberek is gondolkodóba estek. - Egyrészt mert ez nem volt összhangban az oroszlányi medencében máig eredményesen alkalmazott elvvel – miszerint a fejtéseket a lehető leggyorsabban kell előkészíteni majd az elérhető legnagyobb sebességgel kell lefejteni- ez esetben ugyanis a vágatok, a fedü és a homlok állapota mindenkor a legkedvezőbb állapothoz közeli állapotú marad, ezen keresztül a legalacsonyabb ráfordítással a legkedvezőbb fajlagos költségek érhetők el. - Másrészt pedig a korábban megszerzett tapasztalatok – az oroszlányi aláfejtések – sem támasztották alá a megállapítást. Elgondolkodtató volt ugyanakkor egy nagy termelési kapacitásra tervezett bánya nyitása előtt (Márkushegyi bányaüzem) ami Pusztavám falu teljes aláfejtését tervezte, hogy a merőben új megállapítás mennyire lesz helytálló. Az ellentmondást Somosvári Zsolt egyetemi tanársegédként egy következő lapszámban megjelent válaszával oldotta fel ( az oroszlányi szakemberek nagy megnyugvására). Bizonyította, számításokkal alátámasztotta, hogy a hivatkozott

107

Dr. Somosvári Zsolt professzor úr munkásságáról az Oroszlányi Szénmedencében

tanulmány megállapítása helytelen, annak alkalmazása káros a bányászatra. (Az élet Őt igazolta) Az Oroszlányi Szénbányák életében az egyik legnagyobb kihívás a már említett aláfejtés volt, tekintettel arra, hogy a 3000 fős lélekszámú település a Márkushegyi bányatelek közepén fekszik. Mint tudjuk az aláfejtés, illetve a bányakár témaköre szakmánknak egy speciális elméleti és gyakorlati ismereteket igénylő területe. A feladat sikeres megoldásához a bányavállalat jelentős szellemi és kivitelezői kapacitást vont össze. Hogy ezt a kockázatos és költséges, de leginkább mert a lakosságot is érintő feladatot mindvégig kezelni tudtuk, nélkülözhetetlen és elévülhetetlen érdeme volt bányászati tanszékünk dolgozóinak, köztük a téma szakértőjének, Somosvári Zsolt professzor úrnak. Utalok számos terv, tanulmány, szakvélemény mellett szakembereink felkészítésére is. A feladat nagyságára utal, hogy a köz- és lakóépületek többségét előzetesen – a várható tönkremenetel függvényében – vasbeton koszorúval kellett megerősíteni. A hirtelen bekövetkező és a tervezetten bontásra ítélt házak helyett egy sorházakból és kertes családi házakból álló lakótelepet ( 78 db ) építettünk föl. A felkészítő munka – amiben professzor úr is tevőleg részt vett – eredményességét minősíti, hogy az aláfejtéssel összefüggésben senki nem került vészhelyzetbe, senki nem került utcára. Külön kell szólni Somosvári professzor számos publikációi közül arról a 14ről amelyek 1967 és 1978 között szaklapunkban megjelentek. Ezek mindegyike közvetlenül segítette az 1981. évi termelés indítására történő felkészülést az ország legnagyobb bányaüzemhez. Bizonyságul néhány idézet ezekből a cikkekből: „ A gyakorlat számára közvetlenül hasznosítható összefüggéseket ad a maximális süllyedés és a teknő peremhelyének változása, a lefejtett terület, illetve a telepmélység függvényében” „… az adott modell kőzetmozgási feladat megoldására alkalmas” „…számítási módszert ad az aláfejtett fedü várható mozgására” Összegezve: Az összefüggéseket a gyakorlatban felmerülő problémákból kiindulva mutatta be. Megoldást adott a szükséges védőpillérek meghatározására. Épület károk esetében vette a bátorságot az ál bányakárok valós károktól való megkülönböztetésére. Az oroszlányi bányászatban az 1980-as évekre kialakult a helyi viszonyokhoz legjobban illeszthető, korszerű fejtési és fejtés gépészeti technológia. A fejtések átlagos előre haladási sebessége 3,5-4,0 m/nap volt. E technológia

108

Dr. Havelda Tamás – Dr. Katics Ferenc

lehetőségeinek kihasználása, a további fejlődés, jellemzően a fejtési kísérő vágatok kihajtásának sebességétől, a biztosítás állékonyságától és a szelvény megtarthatóságától függött. A művelt mélység 80-250 m-ről 350-500 m-re növekedett, a fa biztosítást TH acélíves biztosítás váltotta föl. A vágatok túlbiztosítása indokolatlan, míg az alul biztosításból eredő fenntartás indokolatlan többletköltséggel jár. Az üzemi tapasztalatokon kívül elengedhetetlen, hogy elméleti megfontolásokkal, vizsgálatokkal is megalapozzuk az optimális biztosítás kiválasztását. Ezért volt szükséges az Oroszlányi Szénbányák és a Nehézipari Műszaki Egyetem Bányaművelési Tanszéke közötti, több évtizedes együttműködés. Hosszú út vezetett a márkushegyi megfelelő teherbírású és osztástávolságú gépesíthető talpszedésű, nyitott kapuíves technológiához, amit nagy mértékben segített Somosvári professzor 1985-ben közreadott tanulmánya. Ebben elemzi az acélgyűrűs vágatbiztosítás fő paramétereit a terhelési egyenlőtlenségek figyelembe vételével. Felhívja a figyelmet a bélelés, a hátűr kitöltés és az acél minőség fontosságára, továbbá, hogy a szelvénynövekedés fajlagos acél felhasználása ellensúlyozható a nagyobb tömegű acélívekkel. A Márkushegyi Bányaüzem termékkiszállítása lejtősaknán keresztül valósul meg mind a mai napig. 1990-ben a lejtősakna egy szakasza nem várt ütemben tönkre ment oly mértékben, hogy az már veszélyeztette a szállítást. Professzor úr tanulmányában bizonyította, hogy „a biztosító szerkezet tönkremenetelének alapvető oka az aknatalp kőzetkörnyezetének elvizesedése, mely alapvetően megváltoztatta a vízérzékeny kőzet fizikai, szilárdsági tulajdonságait. Ennek következtében nem várt talpduzzadás indult meg, amely tönkre tette a biztosító szerkezetet. A szomszédos fejtések a kijelölt védőpillérbe nem hatoltak, a védőpillér megfelelő szélességű, így a fejtések nem voltak hatással a szóban forgó váratlanul tönkrement lejtős akna szakaszra.” Befejezésül a Márkushegyi bánya egyik olyan kritikus időszakáról tennék említést, amikor szintén az elmélet és gyakorlat összefogása adta a megoldást. A jó minőségű szén iránti igények növekedése, Márkushegy idő előtti termelésbe léptetését, és több bányamező gyorsított ütemű megnyitását vonta maga után. Következményeként az előkészítettség mértéke évekig elmaradt a bányaművelés egyensúlyi követelményétől. A kihagyásos (fésüs) fejtéstelepítést alkalmaztuk. A fejtések mindig egy fejtési terület kihagyásával követték egymást (egyazon mezőben), így az új fejtés mindkét vágata mindig „szűz” területben haladt. A módszer lényege, hogy a lefejtett területek között kihagyott sávok előkészítésére csak akkor kerüljön sor, ha a korábbi fejtések okozta feszültségek áthárításának hatása már nem számottevő. A váltó fejtések időben történő előkészítése miatt azonban ennek kivárása nem volt lehetséges, ezért az előző fejtés befejezése után gyakorlatilag azonnal indítottuk a

109

Dr. Somosvári Zsolt professzor úr munkásságáról az Oroszlányi Szénmedencében

„köztes” fejtési terület előkészítését. A kedvezőtlen kőzetmechanikai hatások miatt, a fejtések vágataiban a fenntartási műszakok száma elérte a szénfali műszakok 50150 %-át. A körülmények a fejtés előre haladását akadályozták, a többlet élő munka és költség, valamint a biztonság kérdései miatt ez tartósan nem volt vállalható. Felmerült a kérdés, hogy térjünk át a mellé telepítéses rendszerre. Ez esetben az egyik vágat a fejtés mellett, míg a másik mindig szűz területen halad. A kockázatok tekintetében megoszlott a vállalati szakemberek véleménye. Ismét a tudomány embereihez fordultunk. Somosvári tanár úr a kétféle fejtési módot elméleti vizsgálatokkal, az adott kőzetjellemzők, mélység és időtényező figyelembe vételével hasonlította össze, így azok közvetlenül tervezési adatokat szolgáltattak. A DK-i, DNY-i és az É II bányamező felső telepeiben az üzem áttért a mellé telepítéses rendszerre, a szomszédos területtől ~5m pillér elhagyásával a szűz mezőben alkalmazott 21 kg/fm –es TH helyett 25 kg/fm –es kapuíves TH biztosítással. Az osztás távolság a fejtési homlokkal való találkozásig 0,6 m, azt követően 1,0 m. A vágatok kihajtása és fenntartása kedvező eredményeket hozott. A vágatok állapota kétszeri gépi talpszedéssel tartható volt, átácsolásra csak ritkán volt szükség. Természetesen a térségben jóval többször tette le kézjegyét professzor úr, az összeállítás a teljesség igénye nélkül készült, de mégis ízelítőt szerettünk volna adni abból, hogy milyen szerencsésen tud ötvöződni az elmélet és a gyakorlat szép szakmánkban. Végül tolmácsolom az oroszlányi bányászok köszönetét és háláját Somosvári Zsolt professzor úrnak a szénmedence eredményességének érdekében kifejtett munkájáért.

110


KŐZETEK SZILÁRDSÁGI ÉS RUGALMASSÁGI JELLEMZŐINEK MEGHATÁROZÁSA KÜLÖNBÖZŐ KŐZETKÖRNYEZETBEN KIALAKÍTOTT FÚRÓLYUKAK ÁLLÉKONYSÁGÁNAK VIZSGÁLATÁHOZ

Dr. Debreczeni Ákos

egyetemi docens Miskolci Egyetem, Bányászati és Geotechnikai Intézet [email protected]

Körszelvényű üregekkel, fúrólyukakkal lépten-nyomon találkozunk mind a szilárdásvány-bányászat, mind pedig a fluidum-bányászat kapcsán. Fúrólyukakat mélyítünk kutatási és termelési céllal. Némely esetekben tartósan fenn kell tartani a lyukfal stabilitását, más esetekben ellenőrzött körülmények között tönkre kell tenni (meg kell repeszteni) a kőzetkörnyezetet. Ilyen kőzetrepesztésekkel lehet megnövelni a kis áteresztőképességű tárolókőzetekbe mélyített gáztermelő kutak hozamát, ill. fúrólyukakban végzett kőzetrepesztések segítségével tudjuk meghatározni a kőzetkörnyezet üregnyitás előtti (ún. primer) feszültségállapotát is. Mindezekből látszik, a fúrólyukak állékonysági kérdései nagyon fontosak a gyakorlati kőzetmechanikában. Az állékonyság számításához ismerni kell a kőzet szilárdsági és rugalmassági jellemzőit, a primer főfeszültségek irányát és nagyságát, a kőzet viselkedését megfelelő pontossággal leíró anyagmodellt és tönkremeneteli határfeltételt, valamint nem utolsó sorban a kőzetkörnyezet repedezettségi állapotát.

___________________________________________________________________ A kutató munka a TÁMOP 4.2.1.B 10/2/KONV 2010 0001 jelű projekt részeként – az Új Magyarország Fejlesztési Terv keretében – az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg.

111

Kőzetes szilárdsági és rugalmassági jellemzőinek meghatározása különböző kőzetkörnyezetben kialakított fúrólyukak állékonyságának vizsgálatához

1. A kőzetek szilárdsági és rugalmassági jellemzői A kőzetek egyes mechanikai tulajdonságai hasonlítanak a fémes anyagok mechanikai tulajdonságaihoz, más tulajdonságok tekintetében viszont lényeges eltéréseket mutatnak. Mechanikai viselkedésük egyaránt függ az igénybevétel módjától és nagyságától. Viszkózus tulajdonságokat is mutatnak, így viselkedésük a terhelés sebességétől is függ. A kőzetek mechanikai tulajdonságait csak sokoldalú vizsgálatokkal ismerhetjük meg. A természetben előforduló különböző anyagok, így a kőzetek viselkedését is, mindig valamilyen idealizált, minél egyszerűbb és könnyen kezelhető anyagmodell segítségével igyekszünk leírni. A természetes anyagok sosem követik tökéletesen az ideális anyagmodelleket, az idealizálás absztrakció, de lehetővé teszi a természetes anyagok viselkedésének matematikai leírását. A cél az, hogy a modell a gyakorlat igényeit kielégítő pontossággal közelítse a valóságos anyagot. Sokszor egy modell nem is elegendő az anyagi viselkedés leírásához, hanem ugyanarra az anyagra más-más körülmények között más-más modellt kell alkalmazni. Ha a vizsgált terhelés és alakváltozás időben változó, akkor reológiai modellekkel írhatjuk le a változások időfüggését. Olyan esetekben, amikor a terhelésváltozás nagyon lassú, azaz kvázistatikus és nem halad meg egy, az anyagra jellemző kritikus értéket, megelégedhetünk nem időfüggő modellek (statikus modellek) alkalmazásával is. A szilárd anyagok általában más mechanikai tulajdonságokat mutatnak kis terheléseknél, távol a tönkremeneteltől és más tulajdonságokat mutatnak nagyobb terheléseknél a tönkremenetel közelében, azaz a mechanikai tulajdonság függ az igénybevétel nagyságától is. Az alkalmazott ideálisan viselkedő anyagmodellek az anyagi tulajdonságok mellett mechanikai állapotokat is modelleznek. Gondoljunk csak arra, hogy a kőzetek egyaránt mutatnak rugalmas, képlékeny és reológiai tulajdonságokat, de az egyes tulajdonságok súlya, szerepe függ a mechanikai állapottól. Ahhoz, hogy a kőzetek mechanikai tulajdonságait a gyakorlat számára megfelelő pontossággal le tudjuk írni, meg kell találni a minél idealizáltabb, a kőzethez és a feladathoz illő anyagmodellt és kísérleti úton meg kell határozni az anyagjellemzőket. A számításoknál alkalmazott matematikai, számítástechnikai módszerek bármilyen korszerűek is, csak akkor lehetnek eredményesek, ha a felhasznált kőzetjellemzők, jól reprezentálják a vizsgált kőzettartomány tulajdonságait. A kőzetjellemzőket in situ állapotban kell ismerjük, így a legjobb az lenne, ha a kőzet valamennyi szilárdsági és rugalmassági jellemzőjét helyszíni mérésekkel határozhatnánk meg. Helyszíni mérésekre műszaki és gazdaságossági okokból igen korlátozottan van lehetőség, ezért általában a kőzetminták laboratóriumi vizsgálataira vagyunk utalva. A laboratóriumban meghatározott kőzetjellemzőket elméleti megfontolások, tapasztalati összefüggések valamint az in situ mérések és a

112


laboratóriumi mérések eredményeiből számított arányossági tényezők alapján számíthatjuk át a repedezett kőzetkörnyezet jellemzőivé. A laboratóriumi vizsgálatok során egytengelyű nyomókísérletek ( 1= c, 2= 3=0), Brasil húzóvizsgálatok ( 1=-3 3, 2=0, 3= t<0) és kompressziós triaxiális nyomókísérletek ( 1> 2= 3>0) segítségével a kőzet alábbi szilárdsági és rugalmassági jellemzőit határozhatjuk meg: egytengelyű nyomószilárdságát ( c), folyáshatárát ( F), húzószilárdságát ( t), különböző palástnyomások mellett mért kompressziós triaxiális nyomószilárdságát ( tr), rugalmassági modulusát (E), Poisson-tényezőjét (ν), belső súrlódási szögét ( ) és kohézióját (c). A felsoroltak közül c, t és tr nyomó- ill. húzószilárdsági, F képlékenységi, c és pedig nyírószilárdsági jellemzők. A kőzet rugalmas viselkedését E és ν jellemzi. Amennyiben viszkózus anyagmodellt kívánunk használni további kőzetjellemzők meghatározása is szükséges, de jelen tanulmányban erre nem térek ki, mert az ismertetett vizsgálataink során nem kellett ilyen modelleket használjunk. Ez nem jelenti azt, hogy a kőzeteknek nem lettek volna viszkózus tulajdonságai, de a vizsgált problémákhoz igazodó statikus modellek anyagjellemzői a felsorolt kísérletek kvázistatikus végrehajtásával meghatározhatók. 2. A kőzetek tönkremeneteli határfeltételeiről A kőzetek tönkremeneteli határállapotát kezdetben a fémeknél alkalmazott kritériumok szerint írták le. Ilyen a Mohr-, a Huber–Mises–Hencky-, vagy a Murrel-féle kritérium. Mohr elmélete szerint törési állapot akkor következik be, ha a legnagyobb és a legkisebb főfeszültségek által meghatározott maximális csúsztató feszültség meghalad egy küszöbértéket. Ekkor a törési felületen az anyagrészecskék elcsúsznak egymáson. A feszültségállapotot un. Mohr-körökkel ábrázoljuk. A tönkremeneteli határgörbe a mértékadó legnagyobb ( 1- 3) Mohr-körök burkológörbéje. mohr elméletében a középső ( 2) főfeszültség nem játszik szerepet. A triaxiális és poliaxiális kísérletek egyértelműen bizonyítják, hogy a középső főfeszültség is befolyásolja a szilárdságot, de mint a későbbiekben látni fogjuk, 2 szerepének elhanyagolásával az üregállékonyság biztonsága nő. A Huber-Mises-Hencky elmélet szerint egy anyag akkor kerül képlékeny állapotba, ha a feszültségállapot által előidézett fajlagos torzítási munka elér egy

113


küszöbértéket. A Huber-Mises-Hencky elmélet figyelembe veszi a középső főfeszültség hatását is, így ez a feltétel a Mohr síkon egyetlen görbével nem, csak egy tartománnyal (görbesereggel) ábrázolható. Ez az elmélet olyan anyagoknál alkalmazható, melyek húzásra és nyomásra hasonlóan viselkednek. Mint tudjuk a kőzetek nem ilyen anyagok, így esetükben a Huber-Mises-Hencky kritérium csak általánosított formában alkalmazható. Ilyen általánosított kritérium a DruckerPrager kritérium, amely figyelembe veszi, hogy az igénybevétel módjától függően eltérő fajlagos torzítási munkát képes elviselni a kőzet. A Drucker-Prager kritérium azonban túlbecsüli a középső főfeszültség szerepét, ami a biztonság kárára történő közelítést eredményezhet. koordináta rendszerben a A Murrel kritérium szerint a 1- 2- 3 tönkremeneteli felületet egy olyan paraboloid ábrázolja, melynek tengelye a 1= 2= 3 egyenes. Ez a feltétel jól írja le mind az egytengelyű-nyomó- és húzó kísérletek, mind pedig a triaxiális és poliaxiális kísérletek eredményeit. A Murrel kritérium bár jól alkalmazható kőzetekre, nem általános kritérium, mert feltételezi, hogy az egytengelyű-nyomó- és húzó szilárdságok aránya: c / t=12. A gyakorlat azt igazolta, hogy kőzetekre a Mohr-féle határfeltétel jól alkalmazható. Amint korábban már említettem, bár nem veszi figyelembe a középső főfeszültség hatását, ez az elhanyagolás üregállékonysági feladatoknál a biztonság irányában hat. Gondot jelenthet azonban, ha mélyfúrások lyukstabilitását vizsgáljuk, ahol igen keskeny lehet a biztonsági sáv a lyukfal megtámasztásához és felrepesztéséhez szükséges nyomások között. A Mohr-féle határfeltétel számos tönkremeneteli határgörbe alkalmazása esetén vizsgálható. Ilyenek a Mohr-Coulomb határegyenes, a parabolikus és a hiperbolikus határgörbék. A manapság elterjedten, a repedezett kőzettest leírására is használt Hoek-Brown határgörbe is Mohr feltételén alapszik. Léteznek általánosabb megfogalmazású kritériumok is, amilyen például a Mogi, a Wiebols-Cook, vagy a Lade. Ezeket az összetettebb kritériumokat egyes speciális területek sikerrel használják. (Például a Lade kritériumot fúrólyukak stabilitásának vizsgálatánál.) Más esetekben azonban összetettségük ellenére sem használhatók jobban a Mohr-Coulomb lineáris határfeltételnél. 2.1.

Elméleti alapok

A határfeltételek többnyire a feszültségtenzor, vagy a az abból származtatható deviátor-tenzor invariánsaival fejezhetők ki. Ennek az a magyarázata, hogy míg a feszültségtenzor elemei függenek a koordinátarendszer állásától, a határfeltételeknek a választott irányoktól függetlenül igaznak kell lenniük. Szintén használatosak még az ún. oktaéderes feszültségek, melyek egy kitüntetett állású (testátlói a három főfeszültségi irányba esnek) oktaéder lapján ébredő normál (σoct) és érintő irányú (τoct) feszültségek. Az oktaéder minden lapján a feszültségkomponensek abszolút értéke megegyezik (1. ábra).

114


1. ábra: Az oktaéderes feszültségek Az oktaéderes normálfeszültség: oct

1 I1 3

1

2 J2 3

ahol:

1 ( 3

1

3

)2

3

2

3

3

az oktaéderes csúsztató feszültség: oct

2

(

, és

)2

(

3

1

)2 ,

I 1 – a feszültségtenzor első invariánsa I1 1 2 3

J 2 – a deviátor-tenzor második invariánsa 1 2 2 2 J2 [( 1 ( 2 ( 3 2) 3) 1) ] 6 1

;

2

;

3

– a főfeszültségek (

1

2

3 ).

A deviátor-tenzor második invariánsával a Huber-Mises-Hencky feltétel így írható fel: J 2 F2 0 , azaz

115


1   [( 1   2 ) 2  ( 2   3 ) 2  ( 3   1 ) 2 ]   F2 6 A Drucker-Prager kritérium az alábbi módon általánosítja a Huber-MissesHencky feltételt:

J 2  k    I1 ahol: k és α – anyagjellemzők. Az oktaéderes feszültségekkel Murell határfeltétele így írható fel: 2  oct 

2   c   oct , azaz 3

  2  3 1 ( 1   3 ) 2  ( 2   3 ) 2  ( 3   1 ) 2   c  1 9 3





A középső főfeszültség hatását érzékelteti a következő ábra (2. ábra), melyen egytengelyű nyomó (σ1>0; σ2=σ3=0), biaxiális (σ1>0; σ2>0; σ3=0), konvencionális triaxiális (σ1>σ2=σ3>0) és poliaxiális (σ1≥σ2≥σ3) kísérletek mérési eredményeit láthatjuk. Az ábra jól szemlélteti, hogy a tönkremenetel nem független a középső főfeszültségtől (σ2) így a Mohr-elméletén alapuló tönkremeneteli kritériumok általános feszültségi állapotokban csak közelítő eredményt adnak. Összehasonlítva a Mohr és a Huber-Mises-Hencky elméletet egytengelyű nyomó igénybevételnél, ha a középső főfeszültség megegyezik valamelyik szélső főfeszültséggel (2=1, vagy 2=3) a két elmélet azonos eredményre vezet. Ha a középső főfeszültség a két szélső főfeszültség számtani középértékével azonos (  2 

1   3 2

), akkor a

Mohr elmélettel számított szilárdsági érték 86,6%-a a Huber-Mises-Hencky szerint számítottnak. A második esetben a legnagyobb a két elmélet közötti különbség, tehát, ha Mohr szerint számítunk, akkor a biztonság javára közelítünk.

116


2. ábra: Mérési eredmények dolomit mintatesteken A tönkremeneteli feszültségek elegendő pontosságú számítása, esetenként viszonylag bonyolult összefüggések alkalmazását teszi szükségessé. A fúrólyukak körüli feszültségállapot leírására például előszeretettel alkalmazzák a módosított Lade kritériumot:

[( ( ahol:

S

1 1

S) ( S) (

2 2

S) ( S) (

3 3

S )]3 S)

27

,

c , és tg 4 (tg 2 ) (9 7 sin ) 1 sin

Nagymélységű fúrásoknál mind a fúrólyuk falának megtámasztása, mind a kőzetrepesztéshez szükséges nyomás meghatározása fokozott körültekintést és pontos számításokat igényel. Ekkor nincs lehetőségünk nagy biztonsági tényezők választásával ellensúlyozni a számítás pontatlanságát, ami indokolttá teszi a

117


viszonylag összetett, de a fúrólyuk körüli feszültségállapotot megbízhatóan közelítő módosított Lade kritérium használatát. A kőzetmechanikai feladatok döntő többségénél azonban nem célszerű, a módosított Lade kritériumhoz hasonlóan összetett kritériumot használni. Ennek legfőbb oka, hogy a laboratóriumi kísérleteket ép kőzetdarabokon végezzük, melyek szilárdsági tulajdonságai lényegesen jobbak a repedezett kőzettesténél. A kőzettest repedezettsége és a repedések tulajdonságai lényegesen nagyobb hatással vannak a kőzetmasszívum szilárdságára, mint a középső főfeszültség. Ennek megfelelően, a gyakorlatban, Mohr tönkremeneteli feltételén alapuló kritériumok használata a leginkább jellemző. Ilyen kritérium a Mohr–Coulomb határegyenes, a különböző parabolikus és hiperbolikus határgörbék és ilyen a Hoek–Brown határgörbe is. Manapság előszeretettel alkalmazzák a Hoek–Brown határgörbét, amely közvetlenül a repedezett kőzettest leírására használható. Hoek és Brown többször módosított határgörbéje egy, a feldolgozott in situ megfigyelésekhez illesztett határgörbe, amely az alábbi alakban írható fel: 1

3

c

m

3

s,

c

ahol m és s a kőzetminőség és a kőzettagoltság, GSI (Geológiai Szilárdsági Index) függvénye. Laboratóriumi vizsgálatoknál: 1

3

c

mi

3 c

1,

ahol mi az épp (intact) kőzettömbre jellemző állandó, értéke 5-35 között változik. Egyszerűsége mellett a Hoek–Brown határfeltétel ilyen széleskörű elterjedése annak köszönhető, hogy a szerzők igen sok tapasztalati adatot dolgoztak fel. Egy új telephelyen való alkalmazásnál azonban mindig felvetődik a kérdés, hogy az eltérő kőzettulajdonságok ellenére, mennyire adaptálható egy más telephelyről származó adatokra épülő, lényegében tapasztalati képlet. A kérdés eldöntésére – alternatív eljárásként – alkalmas a Miskolci Egyetem Bányászati és Geotechnikai Intézetében kifejlesztett módszer, az ME módszer. Az ME módszer Somosvári professzor vezetésével került kidolgozásra. Az eljárás lényege, hogy mérésekre alapozva határozzuk meg azt az ún. redukciós tényezőt, melynek segítségével a laboratóriumban mért adatokból a repedezett kőzetmasszívum szilárdsági jellemzőire lehet következtetni. A rugalmassági modulust meg tudjuk mérni laboratóriumban (statikusan és dinamikusan egyaránt), és szeizmikus módszerekkel közvetlenül a repedezett kőzettestben is. A laboratóriumban és az in situ mért rugalmassági modulusok aránya adja a redukciós tényezőt. A módszer részletes leírását a [10] irodalom tartalmazza.

118


3. A fúrólyukak körüli feszültségállapot leírása A fúrólyukak körüli feszültségállapotot henger-koordinátarendszerben célszerű leírni, hiszen ez a koordinátarendszer illeszkedik a fúrólyukak térbeli alakjához. A gyakorlati alkalmazásoknál – néhány különleges esettől eltekintve – élhetünk azzal a feltételezéssel is, hogy az egyik főfeszültség függőleges irányú és a kőzet önsúlyából származtatható. Álljon tehát a választott koordinátarendszer egy vízszintes polár síkból (R, φ) és egy függőlegesen lefelé mutató lineáris tengelyből (z). Ekkor a fúrólyuk körüli feszültségállapot az alábbi formában írható fel: 2 R 2   H   h   4 R 2 3R 4    H   h  R  r   1  2   p w 2   1  2  4  cos 2    p p 2 r  r 2 r r      R2  R 2     h   3R 4      h     H 1  2   p w 2   H 1  4  cos 2    p p 2 2 r  r r     

 z   v  2 ( H   h ) cos 2    p p , és

 1

K KS

ahol: σz – a függőleges effektív feszültség, σr – a radiális effektív feszültség, σφ – a tangenciális effektív feszültség, σv – a föggőleges (vertikális) primer főfeszültség, σH – a nagyobbik vízszintes (horizontális) primer főfeszültség, σh – a kisebbik vízszintes (horizontális) primer főfeszültség, (σv, σH, és σh totális primer főfeszültségek) R – a fúrólyuk sugara, r – a fúrólyuk tengelyétől mért távolság, pw – a lyuk falát megtámasztó nyomás ( a fúróiszap nyomása), φ – a polár szög, melyet σH irányától mérünk, pp – a kőzetben uralkodó pórusnyomás, β – Biot-koefficiens (rugalmas pórustényező), K – a kőzet kompresszibilitási modulusa, KS – a kőzetet alkotó szemcsék kompresszibilitási modulusa Állékonyság szempontjából mindig a fúrólyuk fala a kritikus, itt ébrednek a legnagyobb alakváltozási feszültségek és innen indulhat meg a tönkremenetel. A lyuk falán ébredő feszültségkomponensek:

119


 r  pw    p p ,     H   h  2 H   h cos 2  p w    p p és  z   v  2 ( H   h ) cos 2    p p . Amint látható a fúrólyuk környezetében ébredő feszültségeket alapvetően a primer feszültségállapot, a lyukfalat támasztó fúróiszap nyomása és a kőzetben uralkodó pórusnyomás-viszonyok határozzák meg.

A primer feszültségállapot kutatása a legutóbbi évtizedekben a gyakorlati kőzetmechanika kiemelt jelentőségű területe. A legtöbb esetben élhetünk azzal a közelítéssel, hogy a függőleges primer főfeszültség a kőzet z

önsúlyából származik (  v    ( z ) gdz ), de a vízszintes főfeszültségek (σH és σh) o

meghatározása koránt sem ilyen egyszerű. Ha a kőzetkörnyezetet homogén, izotróp kontinuumnak tekinthetjük, akkor rugalmas esetben a vízszintes főfeszültségek a Hooke-törvény segítségével kiszámíthatóak. Mivel vízszintes irányban üregnyitás előtt az alakváltozások értéke zérus:

1   v   h   0 v   1  E  1   v   H   0  h   v  1  E  és az anizotrópia miatt:  h   H ,

H 

a vízszintes főfeszültségek az alábbi alakban írhatóak:

H h 



1 

v .

Ahol: εH és εh – a vízszintes főfeszültségek irányába eső alakváltozások, E – a Young-féle rugalmassági modulus és ν – a kőzet Poisson-tényezője. Lényegében hasonló eredményeket kapunk a talajmechanikában, geotechnikában használatos Jáky-féle összefüggésssel:  H   h   v 1  sin   . Az 1960-as évekig általánosan a fenti összefüggésekkel számították a vízszintes primer főfeszültségeket, hiszen – különösen nagy mélységben – nem volt lehetőség a feszültségállapot kimérésére, csak elméleti megfontolásokra

120


hagyatkozhattak. Ma már tudjuk, hogy a fenti összefüggéseket csak üledékes, kis szilárdságú kőzetekben alkalmazhatjuk. Nagy szilárdságú vulkanikus kőzetekben a primer feszültségmérések más eredményt mutattak (3. ábra).

3. ábra: Primer kőzetfeszültség-mérések eredményei Az ábrán k

H

h

v

v

(a geotechnikában használatos nyugalmi nyomás

tényezőhöz hasonlóan értelmezve). Látható, hogy ezekben a kőzetekben a vízszintes primer főfeszültségek lényegesen nagyobbak annál, amit a a Hooke-törvény, vagy a Jáky képlet ad eredményül. Az eltérés a felszín közelében a legnagyobb és a mélységgel fokozatosan csökken. A tendenciából következik, hogy 3-4 ezer méter alatt a Hooke-törvény szerint számított és a mérések alapján prognosztizálható értékek nagyon közel esnek. Megállapíthatjuk, hogy azon tényezők hatása, amelyek a számított és a mért értékek közötti eltérést okozza, a mélységgel fokozatosan csökken. Különböző elméletek vannak az eltérés magyarázatára, úgymint: kőzetlemez mozgások (az egymásra csúszó kőzetlemezek okozzák a vízszintes feszültség-többletet, pl. Skandináviában ebben látják a legfőbb okot) lepusztulások (a lepusztult kőzettömeg önsúlya okozta a vízszintes feszültség-többletet, ami a lepusztulást követően nem tudott leépülni) a magma kihűlése (a kőzet hőmérsékletének változása térfogatváltozással és emiatt feszültségváltozással jár; vertikális irányban ezek a feszültségek le tudnak épülni, de horizontálisan nem) anizotrópia (elsősorban a rugalmassági modulus anizotrópiája lehet jelentős). 121


Valószínűleg még nagyon sok kutatás kell ahhoz, hogy a jelenséget egzakt módon meg lehessen magyarázni. Az is valószínű, hogy nem egyetlen ok, hanem a különböző okok együttesen okozzák a jelentős anomáliákat. Az azonban az eddigi in situ mérési eredmények alapján kijelenthető, hogy különösen nagy szilárdságú magmás kőzetekben, néhány ezer métert meg nem haladó mélységben, az in situ feszültségeket meg kell mérni, vagy az eddigi mérések alapján kell megbecsülni. Laza üledékes kőzetekben, vagy igen nagy mélységben (pl. szénhidrogénbányászat) rugalmas kőzetkörnyezetben a Hooke-törvény közelítőleg helyes eredményre vezet. 4. Az állékonyság számításához szükséges kőzetjellemzők A primer főfeszültségek, a fúróiszap nyomása és a pórusnyomás-viszonyok ismeretében a fúrólyuk falán ébredő feszültségkomponensek az előzőek szerint meghatározhatóak. Az állékonyság megítéléséhez azonban szükség van a kőzetkörnyezet, mégpedig a repedezett kőzetmasszívum jellemző paramétereire is. Továbbiakban a két általunk leggyakrabban használt módszerrel, a Hoek-Brown eljárással és az ME módszerrel foglalkozom. Hoek és Brown olyan határgörbét alkottak amely a repedezet kőzetmasszívumra közvetlenül alkalmazható. Határgörbéjük Mohr típusú, tehát lényegében a nyírási feszültségek maximumát írja le különböző feszültségállapotokban. Számításaikat többször pontosították. A határgörbe (lásd 2.1. fejezet) kiszámításához a következő paraméterekre van szükség: σc – a kőzetminta laboratóriumban meghatározott egytengelyű nyomószilárdsága E – a kőzetminta laboratóriumban meghatározott rugalmassági modulusa mi – a kőzetfajtától függő állandó (értéke közelítően megegyezik ez egytengelyű nyomó- és húzószilárdságok hányadosával, a Brinke számmal) D – zavartsági tényező (az alkalmazott jövesztési technológiától függő érték) GSI – Geológiai Szilárdsági Index (amely meghatározásához a kőzetkörnyezet repedezettségi állapotának in situ ismerete szükséges). A felsorolt paraméterek közül GSI meghatározására a repedezett kőzetfal szemrevételezése alapján, vagy elegendő mennyiségű magminta feldolgozásával van lehetőség. Nagymélységű fúrólyukakból rendszerint igen kevés magminta áll rendelkezésre, így GSI meghatározására nincs lehetőség. Az ME módszer esetében a statikus kőzetjellemzőket a magminták laboratóriumi vizsgálatával határozzuk meg. A laboratóriumban meghatározott jellemzőket egy arányszám segítségével számoljuk át in situ jellemzőkké. Ez az arányszám – a redukciós tényező (R) – az in situ mért szeizmikus rugalmassági modulus (Eszeiz) és a laboratóriumban mért dinamikus rugalmassági modulus (Ed) hányadosa:

122


R

E szeiz  1. Ed

A szeizmikus rugalmassági modulust a fúrólyukban végzett geofizikai mérésekkel, a dinamikus rugalmassági modulust pedig laboratóriumban, a magmintákon végzett akusztikus mérésekkel lehet meghatározni. A redukciós tényező segítségével a laboratóriumi kísérleteken alapuló tönkremeneteli határgörbe a repedezett kőzetkörnyezetre átszámítható. Az eljárás erénye, hogy minden eleme mérési eredményeken alapszik. Az ME módszer alkalmazásánál elvileg lehetőségünk van többféle tönkremeneteli határgörbét használni. Gyakorlati szempontok alapján Mohr elméletén alapuló hiperbolikus határgörbéket határozunk meg. Az ilyen határgörbék viszonylag könnyen kezelhetőek és a teljes igénybevételi tartományban (nyomó és húzó igénybevételek) jól lehet velük közelíteni a mérési eredményeket. A határgörbék felvételéhez szükséges kőzetjellemzők: c, t és különböző palástnyomások mellett tr. A kísérletek során mérjük ill. számítjuk még: F, E és ν értékét. A mérési eredmények különböző feldolgozásával (σ-τ, σ1- σ3)  és c is meghatározható. 5. A kőzetjellemzők laboratóriumi meghatározása és a méréseket legjobban közelítő hiperbolikus tönkremeneteli határgörbe A kőzetjellemzők közül c-t, F-et, E-t és ν-t egytengelyű nyomóvizsgálatokkal (1=c, 2=3=0), t-t közvetett húzóvizsgálatokkal vagy más néven Brasil-vizsgálatokkal (1=-33, 2=0, 3=t<0), a tr értékeket pedig különböző palástnyomás mellett végzett kompressziós triaxiális kísérletekkel (1>2=3>0) határozzuk meg. A kísérletekhez Kármán-féle triaxiális cellát, vagy Hoek cellákat használunk (4. és 5. ábra). Az utóbbi években igen jelentős fejlesztéseket hajtottunk végre a kőzetmechanikai laboratóriumban, így ma már akár 600 bar palástnyomás mellett tudjuk, előre programozott módon, a méréseket végrehajtani. A vizsgálóberendezés a 6. ábrán látható. Minden egyes kőzetparamétert több mérés alapján határozunk meg. A mérések számával növelhető a megbízhatóság, de az eredmények szórása alapvetően nem a mérési pontosságtól, hanem a kőzet inhomogenitásától függ. Ma már lényegesen pontosabb (egy-két nagyságrenddel pontosabb) mérőeszközöket használunk, mint amilyen nagy a kőzetjellemzők természetes szórása. Az előbbiek alapján kijelenthető, hogy megfelelően nagy számú mérés esetén (n>5), a laboratóriumi mérési eredmények szórása jellemzi a kőzettestet.

123


4. ábra: A Kármán cella

5. ábra: A Hoek cellák

Szintén a mérési eredmények szórásából következik, hogy még nagyszámú mérések átlagolásával meghatározott kőzetjellemzők használata esetén sem várható el, hogy a tönkremeneteli határgörbe tökéletesen illeszkedjen a mérési eredményekhez. Ez a gondolatmenet vezetett oda, hogy az ismert matematikai statisztikai módszerekkel keressük a mérési eredményeket legjobban közelítő határgörbét. Az általunk használt határgörbe Mohr elméleten alapuló hiperbolikus határgöbe. Mint ismeretes a Mohr-Coulomb lineáris határgörbe csak a nyomófeszültségek tartományában alkalmazható. A teljes feszültségtartományban (nyomó- és húzófeszültségek) csak legalább másodfokú határgörbét használhatunk a tönkremenetel jellemzésére. A húzófeszültségek és a kis nyomófeszültségek tartományában ez lehet parabola (pl. Griffith-parabola), de az ilyen határgörbék nem adnak jó közelítést nagy nyomófeszültségek esetén, ahol a lineárishoz közeli a kapcsolat a normálfeszültségek és a nyírófeszültségek között. Mindezek alapján a teljes feszültségtartományban a hiperbolikus tönkremeneteli határgörbe alkalmazása adhat jó megoldást.

124


6. ábra: Kőzetmechanikai vizsgálóberendezés Amint a későbbiekben látni fogjuk, az általunk használt hiperbolikus tönkremeneteli határgörbénél egyetlen pontot, a hiperbola „csúcspontját”, fixen az egytengelyű húzószilárdság ( t) helyén vesszük fel. Ilyen megkötés mellett a húzószilárdság pontos meghatározása különösen fontos. A következőkben két igen eltérő mintaanyagon mutatom be a függvényközelítés módszerével meghatározott hiperbolikus tönkremeneteli határgörbe alkalmazhatóságát. Az egyik minta nagy mélységből (~3200m) származó kis szilárdságú kis modulus viszonyszámú (DL), a másik viszonylag kis mélységből. (~200m) származó nagy szilárdságú nagy modulus viszonyszámú (BH) minta. A kőzetminták szilárdság és modulus viszonyszám szerinti osztályozását Deere és Miller ajánlásai szerint az 1. és a 2. táblázat tartalmazza.

125


Osztály A B C D E

c [MPa]  220

Megnevezés Igen nagy szilárdság Nagy szilárdság Közepes szilárdság Kis szilárdság Igen kis szilárdság

110 – 220 55 – 110 27,5 – 55

 27,5

1. táblázat: Kőzetek szilárdsági osztályai az egytengelyű nyomószilárdságok szerint (Deere, Miller) Osztály H M L

E/c [MPa]

Megnevezés

 500 200 – 500

Nagy modulus viszonyszám Közepes modulus viszonyszám Kis modulus viszonyszám

 200

2. táblázat: Kőzetek mudulus viszonyszám (E/c) szerinti osztályozása (Deere, Miller) Az első (DL) mintaanyag kőzetmechanikai paraméterei:  származási mélység: ~3200 m,  egytengelyű nyomószilárdság: c=41,7 MPa,  egytengelyű húzószilárdság: t=3,4 MPa,  Young modulus: E=7,8 GPa,  triaxiális nyomószilárdságok: 3=15 MPa, 1=120,2 MPa,

3=30 MPa, 1=195,9 MPa, A mérési erdményeket és a határgörbét a Mohr-síkon (σ-τ) ábrázolva láthatjuk a 7. ábrán. A mérési eredmények Mohr-köreit legjobban közelítő hiperbola egyenlete: 2

2

 X  11,92   Y      1  8,52   7,61 

126


Nagy mélységbõl származó kis szilárdságú kõzet A hiperbola egyenlete: [(x+11,92)/8,52]2-(y/7,61)2=1 A közelítés relatív hibája: 0,42% A kohézió: 7,4 MPa

[MPa]

150

100

50

0 -50

0

50

100

[MPa]

150

200

250

7. ábra: Nagy mélységből származó DL minta hiperbolikus tönkremeneteli határgörbéje Az második (BH) mintaanyag kőzetmechanikai paraméterei:  származási mélység: ~200 m,  egytengelyű nyomószilárdság: c=126,9 MPa,  egytengelyű húzószilárdság: t=11,4 MPa,  Young modulus: E=66,8 GPa,  triaxiális nyomószilárdságok: 3=7,5 MPa, 1=175,0 MPa, 3=15 MPa, 1=221,8 MPa,

127


A mérési eredményeket és a határgörbét a Mohr-síkon (σ-τ) ábrázolva láthatjuk a 8. ábrán.

Kis mélységbõl származó nagy szilárdságú kõzet A hiperbola egyenlete: [(x+30,13)/18,73]2-(y/18,72)2=1 A közelítés relatív hibája: 0,12% A kohézió: 23,6 MPa

200

[MPa]

150

100

50

0 -50

0

50

100

150

200

250

[MPa] 8. ábra: Kis mélységből származó BH minta hiperbolikus tönkremeneteli határgörbéje

128


A mérési eredmények Mohr-köreit legjobban közelítő hiperbola egyenlete:

X

30,13 18,73

2

Y 18,72

2

1

A bemutatott mérési eredmények igazolják, hogy a tisztán mérési eredményeken nyugvó, a legjobb közelítés elvén meghatározott hiperbolikus határgörbéket a kőzettulajdonságok és az igénybevételek igen széles tartományában használhatjuk. A fúrómagok (kőzettömbök) szilárdsági jellemzésének ez a módszere nagyon jól illeszkedik az ME módszerhez, hiszen így a kőzetmasszívum jellemzésének minden eleme mérési eredményeken nyugszik. A méréseken alapuló tönkremeneteli határgörbék akkor adnak igazán megbízható eredményt, ha a triaxiális vizsgálatoknál alkalmazott palástnyomással eltudjuk érni az in situ horizontális feszültségek tartományát. Ezért van nagy jelentőssége, hogy ma már képesek vagyunk 600 bar palástnyomás mellett végrehajtani a kísérleteket. Ilyen vizsgálatokra csak olyan berendezések alkalmasak, amelyek a palástnyomást pontosan (1%-on belül) képesek tartani a kísérlet teljes ideje alatt. Jelenlegi berendezéseinkkel olyan tönkremeneteli határgörbéket tudunk kimérni, amelyek mintegy 5-6 ezer méteres mélységig megbízhatóan használhatóak. IRODALOM [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9]

Amadei, B.: Importance of Anisotropy when Estimating and Measuring InSitu Stresses in Rock, Int. J. Rock Mech. Min. Sci. No. 33. p. 293-325 (1996). Benz, T. – Schwab, R.: A Quantitatíve Comparison of Six Rock Failure Criteria Int. J. Rock Mech. Min. Sci. No. 45. p. 1176-1186 (2008) Brown E. T. – Hoek. E. Trends in Relationships Between Measured In-Situ Stresses and Depth. Int. J. Rock Mech. Min. Sci. No. 15. p. 211-215 (1978) Colmenares, L. B.-Zoback, M. D.: A Statistical Evaluation of Intact Rock Failure Criteria Constrained by Polyaxial Test Data for Five Differenct Rocks. Int. J. Rock Mechn. Min. Sci. No. 39. p. 695-729 (2002) Debreczeni Á.: Kőzetek tönkremeneteli határgörbéiről, XIII. Bányászati, Kohászati és Földtani Konferencia, Gyergyószentmiklós, Románia (2011) Ewy, R. T.:Wellbore-Stability Predictions by Use of a Modefied Lade Criterion, SPE Drill. & Completion, Vol. 14. No. 2. (1999) Hoek, E. – Brown, E. T.: Practical Estimates of Rock Mass Modulus, Int. J. Rock Mech Min. Sci, No. 34. (1997) Jaeger, J. C. – Cokk, N. G. W.: Fundamentals of Rock Mechanics, Blackwell Publishing Ltd. (2007) Somosvári ZS.: Geomechanika I. Tankönyvkiadó, Budapest, (1987)

129


[10]

[11] [12] [13]

130

Somosvári ZS. – Debreczeni Á.: A repedezett kőzettest szilárdsági paramétereinek meghatározása és repedezett kőzetkörnyezetben nyitott vágatok utólagos megerősítésére irányuló kutatások a Miskolci Egyetem Bányászati és Geotechnikai Tanszékén, Mérnökgeológia Kőzetmechanika 2006, Műegyetemi Kiadó, Budapest (2006) Somosvári Zs.: A földkéreg primer feszültségei, Bányászat és Geotechnika, A Miskolci Egyetem Közleménye, A sorozat, Bányászat, 75. kötet p. 103120 (2008). Somosvári Zs.: Kőzetek képlékeny és tönkremeneteli határállapotainak kritériumai, Bányászat és Geotechnika, A Miskolci Egyetem Közleménye, A sorozat, Bányászat, 76. kötet p. 91-128 (2009) Zoback, M. D. et al.: Determination of Stress Orientation and Magnitude in Deep Wells. Int. J. Rock mech. Min. Sci. No. 40. p. 1049-1076 (2003)


DISZKONTINUITÁSOK BEFOLYÁSA KŐZETFALAK (RÉZSŰK) ÁLLÉKONYSÁGÁRA, ILLETVE A SZÜKSÉGES PARAMÉTEREK MEGHATÁROZÁSA AUTOMATIKUS MÉRÉSI ADATGYŰJTŐ RENDSZER ALKALMAZÁSÁVAL Csuhanics Balázs

doktorandusz Miskolci Egyetem, Bányászati és Geotechnikai Intézet [email protected]

Áttekintés A rézsűszámítások alapvető paraméterei a magasság és rézsűszög mellett a repedezett kőzetmasszívum kohéziója (cmass) és belső súrlódási szöge (Փmass). Ezeknek a meghatározásához egyrészt kőzetmechanikai laboratóriumi vizsgálatokra, másrészt az in situ repedezettségi, tagoltsági állapotot figyelembe vevő átszámítási képletekre van szükség. Ugyanis a laborvizsgálatoknál felhasznált kőzet-mintatestek mindig a repedések közötti kőzettömbökből származnak, ezért a laboratóriumi mérésekkel meghatározott kőzetparaméterek (c,Փ) a kőzettömböket jellemzik. A kőzetfalak állékonyságát pedig a repedezett kőzetmasszívumra jellemző kőzetparaméterek határozzák meg. Laboratóriumban az összeálló szilárd kőzetek tönkremeneteli határgörbéjét egytengelyű- és triaxiális nyomókísérletekkel állapítjuk meg. Az in situ kőzetrepedezettség meghatározására ebben a tanulmányban két alapvető módszer kerül bemutatásra. A Hoek-Brown-féle módszer 1980 után elterjedt a nemzetközi irodalomban. Ez a módszer a kőzet szilárdsági paramétereire (egytengelyű nyomószilárdság, kohézió, belső súrlódási szög) ad becslést a tapasztalat alapján. A kőzetszerkezetet a kőzetrepedezettséget az úgynevezett GSI (Geológiai Szilárdsági Index) alapján veszi számításba a HoekBrown módszer. Sajnos az in situ paramétereket méréssel ellenőrizni nem lehet, mert az in situ kőzetszilárdság méréssel nem meghatározható. Ezért a módszer a biztonság javára igyekszik alábecsülni a kőzetmasszívum szilárdsági paramétereit. Egy másik módszer, amely annak idején a Miskolci Egyetem Bányaműveléstani Tanszéken került kidolgozásra (1991-94) „komplex mérési eljárás”-ként (ma ME módszerként ismert) a rugalmassági moduluson alapul, amely rugalmassági modulus mérhető a laboratóriumban is több módszerrel és in

131

Diszkontinuitások befolyása kőzetfalak (rézsűk) állékonyságára, illetve a szükséges paraméterek meghatározása automatikus mérési adatgyűjtő rendszer alkalmazásával

situ is több módszerrel. A repedezettség nagymértékben érzékenyen befolyásolja a kőzetmasszívum rugalmassági modulusát (Emass). A rugalmassági modulus arányos az egytengelyű nyomószilárdsággal, így át lehet térni a laboratóriumi és in situ mérések alapján a masszívum szilárdsági paramétereinek meghatározására. - A rugalmassági modulus laboratóriumban meghatározható - egytengelyű nyomóvizsgálattal, - geofizikai (akusztikus) méréssel. - A rugalmassági modulus in situ meghatározható - geofizikai szeizmikus méréssel, - fúrólyukban végzett terhelés méréssel. Ilyen módon tehát a ME módszer a kőzetrepedezettséget, a kőzetmasszívum állapotát mérésekkel tudja meghatározni, jellemezni. Kőbányai robbantásoknál a környezet szeizmikus terhelése felmérése érdekében igen gyakran végeznek rezgési sebesség (mm/s) méréseket. Ezekkel a mérésekkel a rezgés terjedési sebességét (km/s) is meg lehet határozni. A longitudinális hullámok terjedési sebessége pedig szoros összefüggésben áll a kőzet rugalmassági modulusával. Így kőbányák kőzetfalainak környezetében kézenfekvő a rezgési terjedési sebességgel jellemezni a repedezett kőzetmasszívumot. Ennek alapján és a laboratóriumi akusztikus mérések alapján jól jellemezhető a kőzetfalak környezetének repedezettségi állapota (MEmódszer). A tanulmányban ezt a módszert mutatjuk be kőzetfalak állékonyságának vizsgálatánál és a Hoek-Brown módszer alapján is értékeljük a kőzetrézsű állékonyságát.

1. Bevezetés A sziklarézsűk stabilitásának meghatározása klasszikus feladatnak tekinthető a geo-mérnöki gyakorlatban, illetve jelentős szerepet játszik gátak, utak, alagutak és más mérnöki műtárgyak tervezése során. Habár világszerte folynak a rézsűállékonyságra koncentráló kutatások, a rézsűkhöz tartozó tervezési feladatok napjainkban is kihívást jelentenek.

1.1 A repedezettség, tagoltság hatása a rézsűállékonyságra A kőzetfalak állékonyságának számítása során elkerülhetetlen feladat a kőzetszilárdság meghatározása. Általánosságban véve a rézsűt magában foglaló kőzetmasszívumok inhomogének, melyeket diszkontinuitásokkal tagolt kőzetanyag épít fel. (1. ábra) Az összeálló nagy szilárdságú kőzetek természetes helyzetükben (in situ állapotukban) repedezettek. A magmás mélységi, de különösen a kiömlési vulkanikus kőzetek a magma lehűlése során nagymértékben összerepedeznek. Andezit és más kiömlési kőzetre települt külszíni bányáinkban a

132

Csuhanics Balázs

kőzetfalakon keresztül tanulmányozhatók a tagoltság, repedezettség különböző típusai.

1. ábra Az üledékes összeálló kőzetek (mészkő, dolomit) is általában repedezettek az őket ért tektonikai hatások következtében. A 2. ábra a tagoltság néhány jellemző típusát mutatja:

2. ábra: A tagoltság néhány jellemző típusa: a) oszlopos-perlit-, b) rendszertelenandezit-, c) táblás-mészkő-, d) tömbös-mészkő-

133


A csak mikrorepedésekkel átjárt ép kőzetet, a kőzettömböt és a repedezett kőzetmasszívum, kőzettest közötti átmenetet az alábbi, 3. ábra szemlélteti.

3. ábra: Ép kőzet – kőzettömb – repedezett kőzetmasszívum átmenete A kőzetmasszívum a rézsűben mutatott azonos kőzettulajdonságai alapján három szerkezeti csoportba sorolhatók: az I. Csoportba, II. Csoportba és III. Csoportba. Az ábra bemutatja az átmenetet egy izotróp ép kőzettől (I. Csoport) az erősen repedezett kőzetmasszívumig (III. Csoport), melynek végső soron a geomechanikai jellemzőit kell tudni meghatározni. A repedezett kőzetmasszívum tulajdonságait egyrészt a repedések által határolt kőzettömbök tulajdonságai határozzák meg. Mintavételkor kőzettömböket, vagy azokból fúrt magmintákat viszünk a laboratóriumba. A laboratóriumi vizsgálatokkal megállapított kőzetparaméterek tehát a kőzettömbökre vonatkoznak. Hoek és Brown kísérletekkel igazolta, hogy a mintatest átmérőjének növekedésével mint jut egyre meghatározóbbá a diszkontinuitások szerepe. A 4. ábra szemlélteti a mintatest méretének befolyását az egytengelyű nyomószilárdságra, [1] az 5. ábra pedig erősen palásodott, 61, 101, 146 és 300 mm átmérőjű szén mintatesteken elvégzett triaxiális mérés eredményét mutatja. [2] A repedezett kőzetmasszívum tulajdonságainak meghatározásához ebből kifolyólag a repedésrendszerek átfogó jellemzése is szükséges, amely segítségével redukáljuk a laboratóriumban meghatározott kőzetparamétereket.

134

Csuhanics Balázs

Mintatest átmérő d - mm

4. ábra

5. ábra

A gyakorlat számára megbízhatóan felhasználható kőzetparaméterek kimunkálásához: - a kőzettömböket jellemző laboratóriumi vizsgálati eredmények, - a repedésrendszert mennyiségi és minőségi szempontból jellemző paraméterek és - egy kiértékelő módszer szükséges. Ha a diszkontinuitásnak, repedezettségnek kitüntetett irányai vannak, azaz a kőzet vállaposodott, akkor ezt tervezés során figyelembe kell venni. Ha a repedések dőlésszögét ρ-val, a rézsűsík dőlésszögét φ-vel jelöljük, a 6. ábrán [3] láthatjuk a legáltalánosabb eseteket.

6. ábra: A rézsű homloka és a kőzetrepedések helyzete

135


2. A kőzetmasszívum szilárdságának meghatározására kifejlesztett eljárások 2.1. Hoek-Brown módszer Széles körben elterjedt számítási módja összeálló kőzetmasszívumok szilárdság számítására a Hoek-Brown törési feltétel. [4] A Hoek-Brown kritérium triaxiális mérési adatokon alapuló empirikus egyenlet látható fizikai háttér nélkül. A módszer első publikálása óta (1980) több módosításon esett át, így az igazodva a közben felmerült igényekhez. Az 1995-ös, általánosított Hoek-Brown tönkremeneteli feltétel (Hoek, Kaiser és Bawden) a korábbi észrevételek figyelembevételével került kialakításra: a 1

3

ci

mb

3

s

ci

ahol: σ1 és σ3 a legnagyobb és legkisebb főfeszültségek a tönkremenetel állapotában; σci az ép kőzet-a kőzettömb- egytengelyű nyomószilárdsága; mb az mi laboratóriumban mért egytengelyű nyomószilárdság/húzószilárdság hányadosát közelítő, a Szerzők által különböző kőzettípusokra összefoglalt anyagállandó csökkentett értéke: mb

mi e

GSI 100 28 14D

s és a kőzetmasszívumra vonatkozó konstansok: s

e

GSI 100 9 3D

,a

1 2

1 6

e GSI / 15

e 20 / 3

A Hoek-Brown tönkremeneteli feltétel 2002-es kiadásában került bevezetésre az előző egyenletekben is szereplő zavartsági tényező-D-, amely a fejtési módszer kőzettestre kifejtett zavaró hatását veszi figyelembe. Zavartalan kőzetkörnyezet esetén 0-t, igen zavart kőzetkörnyezet esetén 1-et vesz fel értékként. (a gyakorlatban pl. nagy volumenű külszíni bányászatban, mechanikai jövesztésnél D=0.7, robbantásos fejtéstechnológia esetén D=1) Ép kőzetek esetén az általánosított Hoek-Brown tönkremeneteli feltétel egyszerűbb formát vesz fel a σ1-σ3 síkon: 0.5 1

3

ci

mb

3

1

ci

Az egytengelyű nyomószilárdság σ3=0 helyettesítéssel alakítva át az a általánosított Hoek-Brown egyenletet: c ci s Az egyenletekben történt változtatásokon felül a szerzők felismerték, hogy az RMR módszer többé már nem megfelelő eszköz a törési feltétel és az in situ

136

Csuhanics Balázs

geológiai megfigyelések összekapcsolásához, kiváltképpen a leggyengébb kőzetmasszívumok esetén. Ez vezetett a Geológiai Szilárdsági Index (Geological Strength Index-GSI) megalkotásához. A jelenleg is használatos táblázatot mutatja a 7. ábra. A mátrix oszlopaiban a kőzettest tagoltsági viszonyai szerepelnek, azaz a kőzettestben lévő tagolófelületek állapota. A mátrix sorai a tagolófelületek kapcsolatát jellemzik. A GSI értéke ezek alapján 0-100 között változhat, minél nagyobb az értéke annál jobb minőségű a kőzettest.

7. ábra: GSI alkalmazása repedezett kőzetekre

137


A GSI osztályozási rendszer azon a hipotézisen alapul, hogy a kőzetmasszívumok elegendő számú véletlenszerűen irányított diszkontinuitást tartalmaznak ahhoz, hogy izotróp masszívumként viselkedjenek. Ennek következtében a GSI rendszer nem alkalmazható azon kőzetmasszívumokon, melyekben a világosan meghatározott, uralkodó szerkezeti irányítottság nagyfokú mechanikai anizotrópiát eredményez. Ha a törésnél a kőzettest nyírószilárdsága helyett a tagoltság nyírószilárdsága hat, figyelmen kívül kell hagyni a GSI-t, azaz vetőzónában nem alkalmazható. A kőzetmasszívum deformációs modulusának megállapításához a Szerzők a σci = 100 MPa-os szilárdsági értéket vették alapul. Ha σci ≤ 100 MPa, akkor: D   ci  Em  1     10GSI 10 / 40 2  100 

σci > 100 MPa esetén: D  E m  1    10 GSI 10  / 40  2 

Ezen összefüggések nélkülözik a kőzettömb rugalmassági modulusának mérési eredményét, amely azért egyik meghatározója a kőzettest deformációs modulusának. A 8. ábra [6] a GSI és az ép kőzettest egytengelyű nyomószilárdságának függvényében mutatja Em értékeit:

8. ábra

138

Csuhanics Balázs

Mivel a legtöbb geotechnikai szoftver még mindig a Mohr-Coulomb-féle tönkremeneteli kritérium alapján íródik, szükséges meghatározni az egyenértékű belső súrlódást és kohéziót a kőzetmasszívumokra [6]: 

6a  mb  ( s  mb   3n ) a 1

  sin 1  

 2(1  a )(2  a )  6a  mb ( s  mb   3n )

c

a 1

  

 ci  1  2 a s  1  a   m b   3 n   s  m b   3 n a 1 (1  a )( 2  a ) 1  ( 6 a  m b ( s  m b   3 n ) a 1 ) /((1  a )( 2  a ))

ahol:  3n   3 max /  ci A c, Ф értékeit GSI függvényében mi figyelembe vételével a 9. és a 10. ábrákról [6] olvashatjuk le, melyeket 30 m-nél nagyobb mélységre fejlesztettek ki, azonban rézsűkkel kapcsolatos számításokra is korlátozások nélkül felhasználhatóak:

9. ábra

10. ábra

Hoek és Brown globális kőzetmasszívum szilárdságnak a Mohr-Coulomb 2c  cos  összefüggésből származtatott értéket ajánl:  cm  1  sin  c és Φ helyettesítésével a σt<σ3<σci/4 feszültségi sorrend alapján:  cm

m mb  4s  amb  8s    b  s   4    ci  21  a 2  a 

a 1

139


A 11. ábra [6] a kőzettest egytengelyű nyomószilárdsága és a GSI közötti összefüggést mutatja be, amelyet 30 m-nél nagyobb mélységre fejlesztettek ki, azonban rézsűkkel kapcsolatos számításokra is korlátozások nélkül felhasználható:

11. ábra A σ3max Bishop-féle módszerrel, számos rézsűgeometriai-és kőzetmasszívum vizsgálat alapján a következő összefüggéssel fejezhető ki: 3 max

0.72

cm

cm

0.91

h

ahol γ: térfogatsúly (=ρ·g) [kg·m-2·s-2], h: a rézsű magassága. A [7] tanulmány Szerzői az iménti összefüggés alkalmazását vizsgálva az egyszerűsített Bishop-eljárással és a SLIDE nevű 2D-s rézsűállékonysági vizsgálatra kifejlesztett szoftver alkalmazásával arra az eredményre jutottak, hogy az összefüggés által adott görbe nem alkalmazható minden rézsűszögre. Helyette az alábbi összefüggések használatát javasolták a Szerzők: 3 max

0.2

cm

3 max cm

140

0.41

1.07

cm

(meredek rézsű esetén ,

h cm

h

45 )

1.23

(lankás rézsű esetén ,

45 )

Csuhanics Balázs

2.2. ME módszer A kőzettest repedezettségére, tagoltságára irányuló vizsgálatainknál nemcsak a repedéseket jellemző mérőszámokra, hanem magára a kőzettest állapotára vagyunk kíváncsiak. Nagy volt az igény tehát egy olyan mérési módszerre, amely fizikai alapokon nyugszik. A Miskolci Egyetem Bányaművelés Tanszékén 1991-től kezdve folytak a repedezett kőzettest kőzetmechanikai alapokon álló, közvetlen méréssel ellenőrizhető értékelésére irányuló kutatások Somosvári Zsolt professzor vezetésével [8]. Az 1994-ben publikált módszer alapja a rugalmassági modulus (E), mely laboratóriumban és in situ állapotban is mérhető mind statikus terheléssel, mind szeizmikus módszerrel is. A laboratóriumban akusztikus mérésekkel kőzetmintákon meghatározott rugalmassági modulust dinamikus rugalmassági modulusnak (Ed), a természetbenin situ- meghatározott rugalmassági modulust szeizmikus rugalmassági modulusnak (Eseis) nevezzük, ahol Eseis < Ed. A laboratóriumban statikus terhelés alatt meghatározott (Young-féle) rugalmassági modulus (E), a repedezett kőzettestre jellemző statikus deformációs modulus (Emass), ahol Emass < E. Igazak továbbá a következő relációk: Emass < Eseis < E < Ed. A kifejlesztett eljárás lényege, hogy a szokásos laboratóriumi kőzetmechanikai méréseken túlmenően laboratóriumi és in situ geofizikai méréseket végzünk, az előbbit a vizsgált kőzetkörnyezetből vett kőzet mintatesten, utóbbit a természetes állapotú kőzetkörnyezetben, mintegy átvilágítva a kőzettestet. A mérések: laboratóriumi kőzetparaméter meghatározás; laboratóriumi akusztikus sebesség mérések; in situ szeizmikus sebesség mérések; repedezettségi kőzetjellemzők (RQD, GSI) meghatározása; 2.2.1. Laboratóriumi kőzetparméterek Kőzetek tulajdonságainak átfogó megismerését teszik lehetővé a Miskolci Egyetem Bányászati és Geotechnikai Intézetének kőzetmechanikai laboratóriumában rendelkezésre álló vizsgáló berendezések. Az átgondolt fejlesztések során beszerzésre került Hottinger-Baldwin Messtechnik fejlesztésű automatikus adatgyűjtési rendszer alkalmazásával leegyszerűsíti a mérési eredmények kiértékelését, meggyorsítja a kísérleteket. Az elvégezhető kísérletek közül a triaxiális kísérletek adják a legátfogóbb képet az adott kőzetről. A (kompressziós) triaxiális nyomókísérletek célja a tönkremenetelhez (maximális terhelhetőséghez) tartozó σ1>(σ2=σ3) kapcsolat meghatározása, illetve a tönkremeneteli határgörbe, képlékenységi határgörbe, rugalmassági modulus (E [GPa]) és a Poisson-szám (m [-]) meghatározása.

141


A rézsűállékonysági vizsgálatokhoz elengedhetetlen továbbá a belső súrlódási szög (Ф [°]), a kohézió (c [MPa]), testsűrűség (ρ [kg/m3]), egytengelyű nyomószilárdság (σc [MPa]) és húzószilárdság (σt [MPa]) ismerete. Ezek azok a paraméterek, amelyek felhasználásával a kőzettömbre és más paraméterek felhasználásával a repedezett kőzettestre vonatkozóan jellemző kőzetparamétereket, illetve tönkremeneteli határgörbéket adhatunk meg. A laboratóriumi egytengelyű nyomószilárdság és húzószilárdság hányadosa a Brinke-féle szám (B). Értéke 5-35 között, tág határok között változik, de gyakran 8-12 körüli; nagy értéke a kőzet erős repedezettségére utal. 2.2.2. Laboratóriumi akusztikus sebesség mérések A mérések fizikai hátterét a rugalmas homogén izotróp közegben érvényes hullámterjedési összefüggések adják [11]: E (1  ) 2G (1  ) E G  Vp   és V s   (1   )(1  2 )  (1  2 )  2  (1   ) Továbbá rugalmas állapotban érvényesek az alábbi összefüggések: G

E E 9 KG 3K  2G ,K  , E  3K (1  2 ) , E  2G (1   ) , E  ,  21    3  (1  2 ) 3K  G 2(3K  G )

továbbá ahol:

Vp Vs



2(1 )  2 (1 2 )

Vp – kompressziós hullám terjedési sebessége [km/s]; Vs – nyírási hullám terjedési sebessége [km/s]; E – Young-féle rugalmassági modulus [GPa]; G – csúsztató rugalmassági modulus [GPa]; ν – Poisson-tényező (0 < ν <0.5); ρ – anyagsűrűség [g/cm3]; K – térfogatváltozási-kompresszibilitási- modulus [GPa]

Vp és Vs mérését követően az alábbiak szerint számíthatók a rugalmassági paraméterek: Ed 

2   (1   )  V s2

, Ed 

  (1  2 )  V s2

,G 

  V s2

, valamint  

0.5(V p V s ) 2  1 (V p V s ) 2  1

2.2.3. In situ szeizmikus sebesség mérések A kőzetekben terjedő rugalmas hullámok sebessége és amplitúdója – többek között – a kőzetekben uralkodó feszültség, illetve annak megváltozásának, valamint a repedezettségnek függvénye. A kőzetben növekedő feszültségek növekedő sebességet, csökkenő abszorpciót okoznak. A víztelítettség növekedésének hasonló jellegű a hatása.

142

Csuhanics Balázs

Néhány hazai összeálló szilárd kőzet előfordulásnál mért longitudinális hullámterjedési sebesség (Vpmass) értékeit mutatja be az 1. táblázat (andezitnél Vp=6.5 km/s, bazaltnál Vp=5.5 km/s, mészkőnél Vp=4.5 km/s érték került behelyettesítésre). [9] Ezen terjedési sebességek jellemzik a repedezett kőzetmasszívum repedéssűrűségét, töredezettségét. A hullámterjedési sebesség négyzete arányos a repedezett, tagolt kőzetmasszívum rugalmassági modulusával (Emass). Nagy hullámterjedési sebesség kisebb repedezettséget, nagyobb masszívumbeli rugalmassági modulust jelent. Az R redukciós tényező: R

E seis Ed

E mass E

V pmass

2

1

Vp

segítségével a kőzettömbökre jellemző laboratóriumi szilárdsági adatokat a kőzetmasszívum szilárdsági adataira lehet redukálni. [10] Vpmass [km/s]

V pmass

Mérési hely

Kőzet

repedések csapásirányban

repedések csapásirányra merőlegesen

Bercelbánya Komló

andezit andezit

4.22 5.0

4.15 3.3

0.41-0.42 0.26-0.59

Szandabánya

andezit

2.37

2.37

0.13

Szob Tarcal Uzsabánya

andezit andezit bazalt

6.24 3.3 3.26

4.03 3.3 2.06

0.38-0.92 0.51 0.35-0.14

Uzsabánya

bazalt

5.09

3.59

0.86-0.43

Uzsabánya Vindornyaszőlős Dorog Bélapátfalva Lábatlan Nagykőmázsa Vác

bazalt bazalt mészkő mészkő mészkő mészkő mészkő

5.42 3.63 2.85 3.25 3.0 4.0 2.875

4.87 3.35 1.8 2.7 2.36 3.3 1.95

0.97-0.78 0.44-0.37 0.4-0.16 0.52-0,36 0.44-0.28 0.79-0.54 0.41-0.19

R

Vp

2

Megjegyzés tömbös nagytömbös igen repedezett tömbös repedezett repedezett közepesen repedezett homogén repedezett lemezes lemezes repedezett tömbös repedezett

1. táblázat A redukciós tényező andezitnél 0.13-0.92 között, bazaltnál 0.14-0.97 között, mészkőnél 0.16-0.79 között változik az egyes szilárd összeálló kőzet előfordulásoknál, amely széles intervallum a vizsgált repedezett kőzetmasszívumok (előfordulások) lényeges eltéréseit jelzi a repedezettség tekintetében. Tekintettel arra, hogy a kőzettömb minőségére jellemző az E/σc ill. σc/E hányados, célszerűen ezt a repedezett kőzettest minőségére kiterjesztve írhatjuk, hogy 143


 cmass E mass



c E

ahol:  cmass : a kőzetmasszívum egytengelyű nyomószilárdsága; E: a repedezett kőzettest alakváltozási modulusa. Így a kőzetmasszívum egytengelyű nyomószilárdsága kifejezhető a következő formában:  cmass 

E mass  c  R  c E

ahol R: redukciós tényező (R<1) A kőzetrepedezettség magát a belső súrlódási szöget alig befolyásolja, ezért nem követünk el nagy hibát, ha фmass ≈ ф értékkel számolunk a mellett, hogy фmass < ф. A repedezett kőzettestre jellemző további szilárdsági paraméterek az alábbiak szerint redukálhatók, ill. számíthatók: σcmass = R·σc cmass ≈ R·c és σtmass = R·σt Mint azt megállapíthatjuk, a repedezett kőzettestnek igen lényeges paramétere a deformációs modulus (Emass). Ennek becslése többféle módszer alapján lehetséges, ebben a tanulmányban a Kayabasi-féle számítást részletezzük. A képletekben szereplő redukciós tényező számításához (R=Emass\E) szükséges Emass értékére a következő összefüggést kapta Kayabasi (2003) [11]:

E mass

 E     c  0.001  

    (1  RQD / 100)      WD  

1.5528

Kayabasi Emass számításánál a laboratóriumban meghatározott rugalmassági modulust (E), RQD értékét és a kőzet mállottsági fokát (WD-Weathering Degree) veszi figyelembe. Kőzetmechanikai szempontból az RQD (Rock Quality Designation - Deere, 1963) az egyik legelterjedtebb mutató 0-100%-ig terjedő skálájával magfúrások értékelésére és a kőzettest tagoltságának számszerűsítésére. A mérőszám a vizsgált maghosszúság százalékában adja meg azoknak a magdaraboknak az összesített hosszát (Σh10), amelyek legalább 100 mm (4 inch) hosszúságúak. Matematikailag n

kifejezve: RQD  100

xi

 L % i 1

ahol: xi: az L hosszúságú fúrólyukszakaszból kinyert 10 cm (≈4 inch) vagy ennél hosszabb fúrómag-darabok összegezett hossza [m]; n: a szakaszok száma;

144

Csuhanics Balázs

L: a vizsgálat tárgyát képező fúrólyuk vagy fúrólyukszakasz teljes hossza [m] Felszíni bevágásban történő meghatározásának lehetőségével részletesen foglalkozó Priest és Hudson (1976) által meghatározott összefüggés alapján az RQD érték a következőképpen fejezhető ki: RQD = 100e-0.1λ (1+0.1λ) ahol: λ repedésfrekvencia értéke [m-1]. Kőzettest minősítése az RQD értékeket alapul vevő EUROCODE 7-1 alapján: No. 1. 2. 3. 4. 5.

RQD [%] <25 25-50 50-75 75-90 90-100

Kőzet minőség Nagyon gyenge Gyenge Kielégítő Jó Kiváló

Az RQD érték előnyei ellenére számos korláttal rendelkezik: érzéketlen a 0.1 m-nél rövidebb maghosszakra, azaz ugyanúgy 0%-nak tekinti a teljesen szétaprózódott kőzetanyagot, mint a 0.1 m-nél kicsivel rövidebb darabokból állót, illetve akkor is 100% az értéke, ha a kőzetanyag csupa 0.1 m-t meghaladó darabból áll, illetve ha az néhány jóval hosszabból áll. Irányfüggő, azaz nem képes figyelembe venni a fúrással, illetve a rézsűfalon kijelölt vizsgálati egyenessel párhuzamos tagoltságokat. A WD értékei: 1, 2, 3, 4. WD = 1 a legkevésbé mállott, üde kőzetet, a WD = 4 legnagyobb mértékben mállott kőzetet jelöli. A 12. ábra (11) mutatja, hogy kis rugalmassági modulus viszonyszám (E/σc) esetében RQD alig változtatja a kőzettest deformációs modulusát (E mass), míg nagy viszonyszám esetében RQD befolyása lényeges. Megfigyelhető továbbá a léptékváltozás a négy eltérő mállottsági fok esetében. Ugyanazon modulus viszony és RQD érték mellett hozzávetőleg nyolcszoros az Emass értéke WD = 1 esetén WD = 4-hez viszonyítva.

145


12. ábra: Emass becslése a rugalmassági modulus viszony, RQD és a kőzetmállási fok alapján

3.

Összeálló, szilárd kőzetekben kialakított rézsűfalak állékonyságvizsgálata a Cullmann-féle sík csúszólapos elmélet alkalmazásával

A fenti számítások alapján, illetve a helyszínen mért rézsűhajlásszög (a rézsűsík esésvonalának a vízszintessel bezárt szöge, β) már végezhetünk rézsűállékonysági számításokat. A legegyszerűbb számítás a Cullmann-féle rézsűállékonysági számítás (1866), mely sík csúszólapot feltételez [12]. A Cullmann-féle rézsűelmélet szerint a rézsű akkor állékony, ha kőzetanyagának kohéziója (cmass) meghaladja az állékonysághoz szükséges kohézió (cszüks) értékét, azaz cmass>cszüks. A szükséges kohézió: c szúks 

146

  g  h 1  cos     , ahol    4 sin   cos  

Csuhanics Balázs

ahol : β a rézsű dőlésszöge [°] Φ a kőzet belső súrlódási szöge [°] ρ az anyagsűrűség [kg/m3] h a rézsű magassága [m] Nagy szilárdságú összeálló kőzeteknél a valóságos görbe csúszólapja közel sík, ezért a Cullmann-féle elmélet jó közelítéssel alkalmazható. Taylor (1937) egy könnyen kezelhető grafikont alkotott a terheletlen felszínű, homogén rézsűk vizsgálatára. A módszerrel az egyensúlyi helyzetben lévő (ν=1,0) rézsű összetartozó nyírószilárdsági paraméterei (tgφ, c) határozhatóak meg. A grafikont Taylor egy eredményvonallal két zónára osztotta: a jobb oldali I. zónában (nagy- β>45°- rézsűszög) kizárólag talpponti csúszólap a veszélyes, így a nagy szilárdságú, összeálló kőzetek szempontjából ez a tartomány releváns. A kapott eredmények dimenzió nélküli kifejezésére Taylor bevezette az állékonysági tényező fogalmát, melyet a következőképpen definiált [13]: Nc

c mass h

c mass h g

ahol Nc: állékonysági tényező, [-]; h: rézsűfal magassága [m]; γ: térfogatsúly (=ρ·g) [kg·m-2·s-2] ν: biztonsági tényező [-] Szabad rézsűk állékonyság vizsgálatára (Φ ≠ 0, c ≠ 0) Jáky (1944) a Taylorféle súrlódási körös megoldást fejlesztette tovább. Gyakorlati szempontból a Jákyféle eljárást közelítő 1 Nc

4

4

1.6 0.04

egyenletű hiperbola kínál egy lehetséges megoldást [14]. A következő diagramon az iménti összefüggésből számítható Nc értékeinek és a Cullmann-féle rézsűállékonysági számításból kifejezhető Nc

1 cos( ) 4 sin cos

értékeinek összehasonlítása látható ν=1,0-es biztonsági tényező β=15°…90°-os és Φ=15°…55°-os tartományokon ábrázolva (13. ábra):

mellett,

147


13. ábra: A görbék számozásának jelentése: 1-es görbepár: Φ=15°, 2-es: Φ=20°,…, 9-es görbepár: Φ=55° A kapott görbék közül folytonos vonal jelöli a Cullmann-féle rézsűállékonysági számítással kapott pontpárokra, szaggatott vonal a Jáky-féle eljárással számolt pontpárokra illeszkedőt Φ=15°-tól Φ=55°-ig, 5°-nként

148

Csuhanics Balázs

megjelenítve. A kapott eredményeket elemezve megfigyelhető, hogy az azonos belső súrlódási szöghöz tartozó, eltérő módszerrel számított Nc tényezők által kirajzolt görbék Nc=0 pont és a metszéspontjuk által közrezárt területe csökkenő tendenciát mutat. Ebből következően a Φ=50°-hoz tartozó görbék β=50° és β=75° között, a Φ=55°-hoz tartozó görbék β=55° és β=77° között kis elhanyagolással azonos értéket adnak az állékonysági tényezőre. Az azonos belső súrlódási szöghöz tartozó értékek közül az Nc=0 és a metszéspontjuk által határolt szakaszon a Cullmann-féle rézsűállékonysági számítással, míg a közös ponttól a növekvő rézsűszög felé távolodva a Jáky-féle eljárással kapott eredmények adnak tartalékot a biztonság javára. Az azonos belső súrlódási szöghöz tartozó görbék β=90°-hoz (függőleges rézsűfalhoz) tartozó Nc értékeiknek aránya a belső súrlódási szög növekedésével növekszik. Ebből levonható az a következtetés, hogy összeálló szilárd kőzetek esetén (jelentős Φ-értékeknél) az eredetileg laza kőzetekre kidolgozott Jáky-féle módszer nem használható.

4. Gyakorlati példa összeálló szilárd kőzetben kialakított sziklarézsű dőlésszögének számításához 4.1. Az ME módszer alkalmazása Repedezett és erősen repedezett (mállott) andezit kőzetmasszívumban kialakítandó generálrézsű dőlésszögének számításához a következő adatok állnak rendelkezésre:

h = 200m c = 60MPa (labor) Φ = 43° (labor) ρ = 2.8 g·cm-3 ν=6 c = 9 MPa (labor)

A fenti értékekből meghatározzuk BΦ értékét: B

tg 2 45

2

, melyből BΦ = 5.29

Repedezett andezit kőzetmasszívumra a következő szilárdsági értékeket kapjuk R

V pmass Vp

2

0.3 értékkel számolva:

Φmass = 38° cmass = 2.7 MPa cmass = 18 MPa 2700000 Nc 2800 9.81 200 6

0.082

149


A fenti táblázatból ezen állékonysági tényezőhöz Φmass = 38° esetén akár 80° is lehet βgenerál. Igen repedezett andezit kőzetmasszívumra a következő szilárdsági értékeket kapjuk R

V pmass

Φmass = 35° cmass = 1.35 MPa cmass = 9 MPa 1350000 Nc 2800 9.81 200 6

2

Vp


0.041

A fenti táblázatból ezen állékonysági tényezőhöz Φmass = 35° esetén 62°-64°-os βgenerál tartozik. Igen repedezett, mállott andezit kőzetmasszívumra a következő szilárdsági értékeket kapjuk R Φmass = 30° cmass = 0.9 MPa cmass = 6 MPa 900000 Nc 2800 9.81 200 6

V pmass Vp

2


0.027

A fenti táblázatból ezen állékonysági tényezőhöz Φmass = 35° esetén 50°-52°-os βgenerál tartozik.

4.2. GSI meghatározása R = 0.3, 0.15 és 0.1 redukciós tényezők alapján Repedezett kőzet esetén a laboratóriumban mért húzószilárdság értékét σt = 5 MPa-nak véve σc = 60 MPa egytengelyű nyomószilárdság érték mellett mi anyagállandó mi = 12-nek adódik. Ezen értéket felhasználva a 10. ábráról az R = σcmass/σc = 0.3 alapján leolvasható GSI értéke 70-re adódik. Az 5. ábra alapján GSI = 70 esetén blokkos illetve nagyon blokkos a kőzetszerkezet tűrhető felületi minősséggel. Igen repedezett kőzet esetén a laboratóriumban mért húzószilárdság értékét σt = 5 MPa-nak véve σc = 60 MPa egytengelyű nyomószilárdság érték mellett mi anyagállandó mi = 12-nek adódik. Ezen értéket felhasználva a 10. ábráról az R = σcmass/σc = 0.15 alapján leolvasható GSI értéke 41-44 közötti értékre adódik. Az 5. ábra alapján GSI = 41-44 esetén blokkos a kőzetszerkezet jó/tűrhető felületi minősséggel, illetve nagyon blokkos a kőzetszerkezet tűrhető felületi minősséggel. Igen repedezett, mállott kőzet esetén a laboratóriumban mért húzószilárdság értékét σt = 2 MPa-nak véve σc = 60 MPa egytengelyű nyomószilárdság érték mellett mi anyagállandó mi = 30-nak adódik. Ezen értéket felhasználva a 10. ábráról az R = σcmass/σc = 0.05 alapján leolvasható GSI értéke 1-10 közötti értékre

150

Csuhanics Balázs

adódik. Az 5. ábra alapján GSI = 1-10 esetén lemezes/deformált, illetve mállott a kőzetszerkezet nem meghatározható felületi minőség mellett.

4.3. Emass meghatározása különböző mállottsági fokok esetén A laboratóriumi mérések alapján az andezit (Young-féle) rugalmassági modulus értéke 20-40 GPa közötti értéket vehet fel. Az előbbi példánál maradva repedezett kőzet esetén a laboratóriumban meghatározott rugalmassági modulusnak 30 GPa-t, az egytengelyű szilárdságnak 60 MPa-t mérve a modulus viszonyszám E/σc = 500-ra adódik. Repedezett, gyenge minőségű kőzetek RQD értéke 50-25% közé esik. RQD = 30-cal számolva a Kayabasi-által megszerkesztett grafikonról -11. ábra- WD=1 esetén (legjobb minőség, legkevésbé mállott kőzet) Emass = 32 GPa, WD=2 esetén 8GPa, WD = 3 esetén 4 GPa, WD = 4 esetén (legrosszabb minőség, erősen mállott kőzetösszlet) 2.5 GPa értéket olvashatunk le. Ezzel összehasonlításban az ME módszer alapján meghatározott R = 0.1 (igen repedezett kőzet) redukciós értékkel számolva Emass = R·E = 0.1·30 = 3 GPa adódik, azaz a Kayabasi-féle diagramról leolvasott rugalmassági modulus értékek igen jó közelítést adtak.

Összefoglalás A hatályos rendelkezések alapján a bányafalak (rézsűk) magasságát és dőlésszögét geológiai, hidrogeológiai és kőzetmechanikai jellemzők figyelembevételével kell megállapítani, a megengedett legnagyobb magasságát és dőlésszögét a műszaki üzemi tervben kell meghatározni. A hatályos rendelet alapján szálban álló, szilárd kőzetek esetén a rézsű dőlésszöge legfeljebb 90° lehet. [15] A rendelkezés alapján tehát a kőzetmechanikai jellemzőkön belül a repedezettséget, mint az egyik legfontosabb figyelembe veendő paramétert nem hagyhatjuk figyelmen kívül a szilárdsági paraméterek meghatározásánál. A rézsűszámítások alapvető paramétereinek meghatározásához egyrészt kőzetmechanikai laboratóriumi vizsgálatokra, másrészt az in situ repedezettségi, tagoltsági állapotot figyelembe vevő átszámítási képletekre van szükség ahhoz, hogy a laboratóriumi szilárdsági paramétereket a kőzetmasszívumra is kiterjeszthessük. Kőzetmechanikai szempontból a Hoek-Brown-módszer az egyik legteljesebb kőzettest értékelés, mert egyrészt magába foglalja laboratóriumi triaxiális mérések alapján a kőzettömb tönkremeneteli határgörbéjét és szilárdsági paramétereit, másrészt a GSI segítségével – amely a kőzet diszkontinuitásait jellemzi annak minőségével együtt – származtatja a repedezett kőzetmasszívum, a kőzettest tönkremeneteli határgörbéjét és szilárdsági paramétereit. A repedezett kőzettestre redukált értékek azonban nem meggyőzőek, mert a repedezett kőzetmasszívumban nem lehet ezeket a paramétereket „in situ” megmérni, ezért nincs mód mérésekkel történő ellenőrzésre.

151


A repedezett kőzettest kőzetmechanikai alapokon álló, közvetlen méréssel ellenőrizhető értékelése iránti igény járult hozzá az ME módszer megalkotásához. A ME (Miskolci Egyetem Bányászati és Geotechnikai Tanszék) módszer hasonlóan jár el, mint a Hoek-Brown módszer, de fizikai tartalommal bíró formulákkal végzi a kőzettömb szilárdsági paramétereinek redukcióját a repedezett kőzettestre.

Köszönetnyilvánítás A kutató munka a TÁMOP 4.2.1.B 10/2/KONV 2010 0001 jelű projekt részeként – az Új Magyarország Fejlesztési Terv keretében – az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg.

IRODALOM: [1.] [2.] [3.] [4.] [5.] [6.] [7.] [8.] [9.] [10.]

[11.]

152

Hoek, E., Brown,E. T. (1997): Practical Estimates of Rock Mass Strength. International Journal of Rock Mechanics and Mining Science Vol. 34, No. 8., p. 1165-1186 Medhurst T.P. and Brown E.T. (1996): Large scale laboratory testing of coal. In Proc. 7th ANZ Conf. Geomech., (Edited by Jaksa M.B., Kaggwa W.S. and Cameron D.A.), 203-208, Canberra, IE Australia Benedek Dénes: A kőzetrepedések és vállapok helyzetének legjobban megfelelő külfejtési homlokirány meghatározása Bányászati és Kohászati Lapok-Bányászat 114. évfolyam, 1981.5.sz. Hoek, E. and Brown, E.T. 1980. Empirical strength criterion for rock masses. J. Geotech. Engng Div., ASCE 106 (GT9), 1013-1035. Hoek, E. 1983. Strength of jointed rock masses, 23rd. Rankine Lecture. Géotechnique 33 (3), 187-223. Paul Marinos, Evert Hoek (2000): GSI: A Geologically Friendly Tool For Rock Mass Strength Estimation. Li, A. J., Merifeld, R. S., Lyamin, A. V. (2007):Stability charts for rock slopes based ont he Hoek-Brown failure criterion. International Journal of Rock Mechanics and Mining Science Vol. 45, p. 689-700 Somosvári Zsolt (1994): Komplex mérési eljárás geotechnikai feladatok megoldásához. Geotechnika ’94 Konferencia kiadvány, p. 1-5., Ráckeve Földesi János (1988): Bányászati Robbantástechnika I. Tankönyvkiadó, Budapest Somosvári Zsolt-Földesi János (1995): A kőzetkörnyezet diszkontinuitásának befolyása a geotechnikai feladatok megoldásánál. Miskolci Egyetem Közleményei, Miskolc, A. Sorozat – Bányászat 50.kötet, Bányászat és Geotechnika I. füzet, p. 129-145. Somosvári Zsolt: A repedezett kőzettest (kőzetmasszívum) geomechanikai paramétereinek meghatározása (Oktatási segédlet)

Csuhanics Balázs

[12.] [13.] [14.] [15.]

Somosvári Zs. (1989): Geomechanika II. Budapest, Tankönyvkiadó Kézdy Árpád (1959): Talajmechanika I., Tankönyvkiadó, Budapest, p. 466-468. Taylor, D. W. ~1937. Stability of Earth Slopes. J. Boston Soc. Civil Eng., 24~3. Reprinted in: Contributions to Soil Mechanics 1925 to 1940, Boston Society of Civil Engineers, 337–386.) Bányászati Közlöny XII. Évfolyam 1. szám, 2004. szeptember p. 106.

153


MÉLYFÚRÁSOK ÁLLÉKONYSÁGA ÉS A HIDRAULIKUS KŐZETREPESZTÉS GEOMECHANIKÁJA Dr. Somosvári Zsolt

egyetemi tanár Miskolci Egyetem, Bányászati és Geotechnikai Intézet [email protected] Függőleges fúrólyukakkal, mélyfúrásokkal foglalkozunk, amelyek ma már akár 5-6 km hosszúak, a fúrás közben a mélységgel pedig jelentősen változnak a fúrólyuk talpa közelében az állékonyság feltételei. Látni fogjuk, hogy a mélyfúrások kőzetköpenyének feszültségállapotát az üregnyitás előtti un. primer (geo-sztatikus) feszültségek alapvetően meghatározzák. Másrészt a hidraulikus kőzetrepesztést előidéző lyuknyomást is alapvetően a primer feszültségek határozzák meg. Így hidraulikus repesztés segítségével meg lehet a primer feszültségeket mérni. Ezért elöljáróban röviden a földkéreg primer feszültségállapotával foglalkozunk.

1.

A földkéreg primer feszültségei

Ma már számos „in situ” mérés bizonyítja, hogy a földkéreg egy pontjában a függőleges irányú primer feszültség z

 v  zg , ill. pontosabban  v  g   (z)dz ahol: Pl.:

z – külszín alatti mélység,  - a fedükőzetek átlagos testsűrűsége, g – nehézségi gyorsulás.  = 2400 kg/m3 testsűrűség esetén

o

 z  0,024 z, MPa ; ha z-t m-ben helyettesítjük. Azaz a feszültséggradiens 24 MPa/km. A vízszintes feszültségek:

 h  k v   H  K v ; K / k  q  1 alakban írhatók,

155


ahol:

k, K – feszültséghányadosok q – a vízszintes feszültség aszimmetria hányadosa. Az „in situ” primer feszültségmérések azt mutatják, hogy: 1. Kisebb külszín alatti mélységek esetében H>h>v, K>1, k>1. (Rátolódásos vetős feszültségtér, RF) 2. Közepes külszín alatti mélységek esetében H>v>h, K>1, k<1. (Eltolódásos vetős feszültségtér, SSF) 3. Nagy külszín alatti mélységek esetében v>H>h, K<1, k<1. (Normál vetős feszültségtér, NF) A mélység növekedésével a K, k paraméterek egyre kisebbek. A kőzetkörnyezet rugalmassági modulusának, szilárdságának, belső súrlódási szögének növekedése viszont növeli K, k értékeit. A földkéreg primer feszültségeivel részletesebben az [17] alatt idézett irodalomban foglalkoztunk. Az 1.1. ábrán mérési eredményeket mutatunk be a z=0-5,2 km mélységintervallumban k-értékeire [1]. Furólyukak állékonysági kérdéseinél fontos tényező a vízszintes síkban ébredő feszültségek aszimmetriája is, azaz a

q

K 1 k

hányados értéke. A K és k értéke bizonyos korlátok között változik, ezért q-nak is korlátai vannak. Az 1. feszültségi relációban (H>h>v) a Mohr-Coulomb tönkremeneteli feltételből következően

K max 

H   B , B  tg 2 (45  ) v 2

ahol:  - a kőzet belső súrlódási szöge Pl. =31°, B=3,1 homokkövekre jellemző értékeknél Kmax<3,1, kmin=1. Így

q max 

K max  3,1 k min

A 2. feszültségi relációban (H>v>h) a Mohr-Coulomb tönkremeneteli feltételből következően

q A fenti paraméterekkel:

156

H  B h

Mélyfúrások állékonysága és a hidraulikus kőzetrepesztés geomechanikája

q max  3,1 A 3. feszültségi relációban (v>H>h) a Mohr-Coulomb tönkremeneteli feltételből következőn

1 k min



v 1  B , k min  , K max  1 h B

Így

q max 

K max  B k min

A fenti paraméterekkel: q max  3,1 Mindegyik feszültségi relációban érvényes tehát, hogy

1  q  B abban az esetben, amikor nem kell pórusnyomással (pp) számolni. , ill. B értéke a példában felhozottnál nagyobb is lehet, pl. =40°-nál B=4,6. Ennek ellenére mivel pórusnyomás jelenléténél az előbbi intervallum jelentősen szűkül, ezért általában 1q<3. (Lásd a [17] alatt idézett irodalmat.) Hangsúlyozandó, hogy pórusnyomás jelenléténél, amikoris megkülönböztetünk totális és effektív feszültségeket a v, H, h jelölések totális feszültségeket jelentenek. A pórusnyomás (telepnyomás) gradiense túlnyomásos tárolóknál általában 10 MPa/km
2.

Mélyfúrások kőzetköpenyének feszültségállapota

Függőleges helyzetű fúrólyukak kőzetköpenyének feszültségállapotát célszerűen hengerkoordináta (r, , z) rendszerben vizsgáljuk, ahol a henger függőleges tengelye (z) egybeesik a fúrólyuk tengelyével. A kőzetköpenyben ébredő szekunder feszültségek: r – sugárirányú feszültség,  - tangenciális feszültség, z – függőleges feszültség. R sugarú fúrólyuk kőzetköpenyének feszültségei (sekunder feszültségek) rugalmas esetben az alábbiak (Kirsch):

157


H  h 2 

 R 2    H   h  4R 2 1  2    1  2 2 r   r       h  R 2    H   h  3R 4    H 1  2    1  4 2 2 r   r     z   v  2 ( H   h ) cos 2

r  

 r 



3R 4 r4

  cos 2 

  cos 2 

 H h  2

R2 R4  1  2 2  3 4  sin 2 r r  

ahol:

 - Poisson-tényező (<0,5) r - csúsztató feszültség A -szög a 2.1. ábra szerint a nagyobbik főfeszültség (H) irányától mérendő. A szekunder feszültségek =0-nál és =90°-nál főfeszültségek, egyébként nem azok.

2.1. ábra: Függőleges tengelyű körszelvényű üreg körüli primer feszültségek és a koordináta-rendszer

158


A fúrólyuk falán, r=R helyen a legkedvezőtlenebb tönkremenetel szempontjából a feszültségállapot, (biaxiális feszültségállapot), ahol

r  0     H   h  2( H   h ) cos 2

 z   v  2 ( H   h ) cos 2 A 2.2. ábrán a tangenciális (gyűrűs) feszültségek és a függőleges (axiális) feszültségek eloszlását látjuk a  függvényében. A 2.3. ábra ezen feszültségek értelmezését mutatja.

2.2. ábra:Tangenciális és axiális (függőleges) feszültségeloszlás függőleges tengelyű fúrólyuk kerületén

2.3.ábra:Függőleges tengelyű fúrólyuk falán ébredő normálfeszültségek (effektív feszültségek)

159


A fúrólyuk falán r=R helyen =90°-nál jelentkeznek a maximális feszültségek:

r  0   max  3 H   h

 z max   v  2 ( H   h ) A H=qh, q=K/k helyettesítéssel a maximális feszültségek:

r  0   max  (3q  1) h

 z max   v  2 (q  1) h A , z feszültségek itt (=90°) minden esetben nyomófeszültségek és annál nagyobbak, minél nagyobb q. A  feszültség különösen érzékeny q értékére. A r=R helyen az üreg felületén =0-nál jelentkeznek a minimális feszültségek:

r  0   min 3 h   H

 z min   v  2 ( H   h ) A H=qh, q=K/k helyettesítéssel a minimális feszültségek:

r  0   min  (3  q ) h  z min   v  2 (q  1) h A q=K/k1 értékeitől függően az üregfelületen =0 helyen a tangenciális feszültség () q<3 esetében nyomófeszültség, q>3 esetében húzófeszültség, q=3 esetében zérus. Általában q<3, ezért a tangenciális feszültség általában nyomófeszültség. A függőleges feszültség (z) a =0 helyen lehet nyomófeszültség, húzófeszültség vagy zérus. Ha a Poisson-szám m  2(K  k )  2(q  1)k ill.



1 1  2(K  k) 2(q  1)k q

m 1 1  1 2k 2k

akkor a függőleges feszültség z=0.

160


Ha a Poisson-szám m  2(K  k )  2(q  1)k ill. 

1 1 ,  2(K  k) 2(q  1)k q

m 1 1  1 2k 2k

akkor a függőleges feszültség z>0, nyomófeszültség. Ha m  2(K  k )  2(q  1)k ill.  

q

1 1 ,  2(K  k) 2(q  1)k

m 1 1  1 2k 2k

akkor a függőleges feszültség z<0, húzófeszültség. Minél nagyobb a horizontális feszültségek aszimmetricitása, annál nagyobb az eltérés z és v között. Ha m=3, =0,33 gyakran előforduló értékkel számolunk, akkor (K-k)=(q1)k=1,5 esetében zérus a függőleges feszültség, (K-k)=(q-1)k<1,5 esetében a függőleges feszültség nyomófeszültség, (K-k)=(q-1)k>1,5 esetében a függőleges feszültség húzófeszültség. A r=R, =0 helyen a főfeszültségek sorrendjét illetően a k, q,  paraméterek függvényében tehát igen változatos a helyzet. Mélyfúrásoknál (rotari fúrásoknál) fontos szerepe van az öblítőiszapnak, a folyamatos öblítőkörnek. Az öblítőiszap főbb feladatai: a rétegnyomás (telepnyomás, pórusnyomás) ellensúlyozása, a furadékszemek kiszállítása, a lyukfal védelme, biztosítása beomlás ellen. A pórusnyomás (telepnyomás) normális, ha gradiense grad pp=10 MPa/km, túlnyomásos, ha gradiense grad pp> 10 MPa/km, de általában grad pp<25 MPa/km. Ennek megfelelően az öblítőiszapok sűrűsége i=800-2500 kg/m3 között mozog. Fúrástechnikai szempontból a lehető legkisebb fúróiszap sűrűség biztosítása előnyös, de fontos, hogy időben felismerjék, mikor szükséges az öblítés sűrűségének növelése. A fúróiszap nyomásának, a lyuknyomásnak (pw) egyrészt nagyobbnak kell lennie a pórusnyomásnál (pw>pp), másrészt nagyobbnak kell lenni egy kritikus értéknél (pw>pwc), amely a lyukstabilitást biztosítja. Ugyanakkor kisebbnek kell lennie a hidraulikus kőzetrepedést okozó nyomásnál (pw
161


Ha az üreg felületét pw lyuknyomás (öblítőiszap-nyomása, kútnyomás) támasztja, akkor a kőzetköpenyben ébredő normálfeszültségek (tercier feszültségek):

 H  h 2 

R 2     h  4R 2  R 2  1  2   p w 2   H 1  2 2 r  r r    R 2     h  3R 4     h  R 2     H 1  2   p w 2   H 1  4 2 2 r  r r      z   v  2 ( H   h ) cos 2

r  



3R 4 r4

  cos 2 

  cos 2 

A fúrólyuk felületén r=R helyen a tercier feszültségek (polyaxiális feszültségállapot):

 r  pw     H   h  2( H   h ) cos 2  p w  z   v  2 ( H   h ) cos 2 A fúrólyuk falán r=R helyen =90°-nál a maximális nyomófeszültségek ébrednek:

 r  pw   max  3 H   h  p w

 z max   v  2 ( H   h ) H=qh, q=K/k helyettesítésekkel a maximális nyomófeszültségek:

 r  pw   max  (3q  1) h  p w

 z max   v  2 (q  1) h

Minél nagyobb a vízszintes főfeszültségek aszimmetricitása (q) annál nagyobb a  és z főfeszültség. Amennyiben pw<v, akkor általában 3=r=pw, azaz r a legkisebb főfeszültség. A pw lyuknyomás a tangenciális feszültséget csökkenti, a radiális feszültséget növeli, a függőleges feszültséget nem változtatja. Ezért nagyobb pw-nél nagyobb az esély arra, hogy zmax=1 legyen.

162


Ha

pw

kq(3  2 )  2  1 

 2   1    max

v   z max ,

Ha

kq(3  2 )  2  1 

 2   z max ,  1    Ha

pw

v ,

 1,

(1. eset)

 1,

pw

v

akkor (2. eset)

max

kq(3  2 )  2  1 

akkor

 1,

 2    max ,  1   z max ,

akkor (3. eset)

A r=R helyen az üreg felületén =0 helyen a minimális feszültségek ébrednek:

 r  pw   min  3 h   H  p w  z min   v  2 ( H   h ) A  H  q h  K / k  h helyettesítéssel =0-nál a minimális feszültségek:

 r  pw   min  (3  q ) h  p w  z min   v  2 (q  1) h A lyuknyomás (pw) növelése a minimális feszültségek vonatkozásában a tangenciális feszültséget csökkenti, a radiális feszültséget növeli, a függőleges feszültséget nem befolyásolja. A lyuknyomás növelésével elérhető, hogy a tangenciális feszültség húzófeszültség legyen (<0) és az üregfelület törést szenvedjen. Ez a hidraulikus repesztés, amellyel a későbbiekben részletesen foglalkozunk.

163


A kőzetek pórusait sokszor nyomás alatt álló víz, olaj vagy gáz tölti ki. Ilyen esetben ismerni szükséges a pórusnyomást (pp), valamint effektív () és totális (t) feszültségeket kell megkülönböztetni egymástól. A kőzetmátrixban effektív feszültségek keletkeznek. Terzaghi – aki talajokkal, nagy porozitású (n  30-40 %) laza kőzetekkel foglalkozott – adta meg a háromfajta feszültség (t, pp, ) közötti kapcsolatot:

t=+pp =t-pp

A szilárdsági összefüggésekben a kőzetmátrixban ébredő effektív feszültségnek kell szerepelnie, ezért a Mohr-Cuolomb-féle tönkremeneteli feltétel pórusnyomás jelenléténél:

=c+tg=c+(t-pp)tg

c – kohézió   belső súrlódási szög. Azaz a pórusnyomásnak szilárdságcsökkentő hatása van, annál nagyobb mértékben, minél nagyobb a belső súrlódási szög. Kis porozitású, tömött kőzeteknél a pórusnyomás korlátozottabban csökkenti a kőzetszilárdságot, ilyenkor ahol:

t=+pp,

=t-pp.

=c+tg=c+(t-pp)tg ahol:  - rugalmas pórustényező (Biot-koefficiens, 0≤≤1). A Biot-koefficiens () szerepe a porozitás változásban (n):

n=-(-n) ahol:

n – kezdeti porozitás (>n)  - hidrosztatikus külső terhelés pp – pórusnyomás K – kompresszibilitási modulus. A Biot-koefficiens:

  1

  pp K

;

K E 1 ,K ,  Ks 3(1  2 ) m

E – rugalmassági modulus  - Poisson-tényező K – a kőzet kompresszibilitási modulusa (bulk modulusa) Ks – a kőzetalkotó szemcsék (kőzetmátrix) kompresszibilitási modulusa (Ks>K)

164


Üledékes, kis porozitású kőzetekben általában 0,7 körüli érték. Pórusnyomás (pp) jelenléténél a fúrólyuk falán r=R helyen ébredő effektív feszültségek:

r=pw-pp

=H+h-2(H-h)cos2-pw-pp z=v-2(H-h)cos2-pp A v, H, h primer feszültségek totális feszültségek! A pórusnyomás mindegyik effektív feszültségkomponenst csökkenti. A fúrólyuk falán r=R helyen =90°-nál a maximális effektív feszültségek:

r=pw-pp max=3H-6h-pw-pp zmax=v+2(H-h)-pp H=qh, q=K/k helyettesítésekkel a maximális effektív feszültségek:

r=pw-pp max=(3q-1)h-pw-pp zmax=v+2(H-h)-pp A fúrólyuk falán r=R helyen =0-nál a kőzetmátrixban ébredő minimális effektív feszültségek:

r=pw-pp min=3h-H-pw-p zmin=v-2(H-h)-pp H=qh, q=K/k helyettesítésekkel a minimális effektív feszültségek:

r=pw-pp min=(3-q)h-pw-pp zmin=v-2(q-1)h-pp

165


3.

A függőleges tengelyű fúrólyukak állékonysága

Üregek állékonysági vizsgálatainál az üregfelület kritikus pontjában jelentkező főfeszültségeket (1, 2, 3) kell tudnunk meghatározni. A kritikus pont a tönkremenetel szempontjából legkedvezőtlenebb feszültségállapotú hely. A kőzet tönkremenetele szempontjából elsősorban a két szélső főfeszültség (3, 1) érdekes, bár a középső főfeszültség (2) is befolyásolja a tönkremenetelt. A Mohr-féle tönkremeneteli feltétel csak a két szélső főfeszültséggel számol (3, 1) a középső főfeszültség (2) hatást elhanyagolja. Az elhanyagolás a biztonság javára történik, ezért üregállékonysági vizsgálatoknál a Mohr-féle tönkremeneteli elméletet, a Mohr-Coulomb-féle tönkremeneteli határgörbét (határegyenest) alkalmazhatják általában a nyomóigénybevételek tartományában.

3.1.

Fúrólyuk állékonysága szimmetrikus horizontális feszültségeknél (h=H, q=1)

Ez az eset üledékes kőzetekben áll elő, amikor a külszínhez közelfekvő rétegek a földtörténeti múltban letarolódtak. Így új, a megváltozott önsúlynak megfelelő kisebb primer vertikális feszültség (v) képződik. A h=H horizontális primer feszültségek azonban maradtak a régi takaráshoz tartozó mértékűek, így kisebb felszín alatti mélységeknél h=H>v, majd h=H=v, nagyobb külszín alatti mélységeknél h=H<v relációk fordulhatnak elő a primer feszültségek vonatkozásában (3.1.1. ábra). A r=R helyen ébredő feszültségek (bármely -nél):

 r  pw    2 h  p w vagy

Ha

166

 z   v  zg  r  pw ,    2 k v  p w z  v k>0,5 és pw=(2k-1)v


akkor a feszültségek sorrendje:

 3   r ,  2   1      z (1. eset) Ha

k>0,5 és pw<(2k-1)v akkor a feszültségek sorrendje:

 3   r ,  2   z ,  1    , (2. eset) Ha

k<0,5 és pw
 3   r ,  2    ,  1   z (3. eset)  1   F  B  3

A

Mohr-Coulomb-féle tönkremeneteli elmélet alkalmazásával az 1. esetben (  r      z ) a képlékenység feltétele:

 v   F  B p wc A kritikus lyuknyomás:

p wc 

 v  F B

, v F

A 2. esetben (  r   z    ) a képlékenység feltétele:

2k v  pw   F  B pw A kritikus lyuknyomás:

p wc 

2k v   F 2 h   F  , 2k v   F , 2 h   F B  1 B  1

167


A 3. esetben (  r      z ) a képlékenység feltétele:

 v   F  B p wc

A kritikus lyuknyomás:

p wc 

v F B

, v  F

pwpwc lyuknyomások alkalmazásával elérhető, hogy a fúrólyuk fala ne kerüljön képlékeny állapotba, ill. ne szenvedjen tönkremenetelt.

3.2. Fúrólyuk-állékonyság aszimmetrikus horizontális feszültségeknél (H>h) H>h vízszintes főfeszültségek esetében az üregfelületi (r=R) kritikus pont a =90° hely, ahol a maximális  és z keletkezik. Ebben a pontban kell vizsgálnunk a képlékenység feltételét. A maximális nyomófeszültségek (r=R, =90°):

r=pw max=3H-h-pw zmax=v+2(H-h)

ill.

r=pw max=(3q-l)h-pw zmax=v+2(q-1)h Az 1. esetben (  r      z ) a képlékenység feltétele:

 v  2 (q  1) h   F  B p wc A kritikus lyuknyomás:

p wc 

168

 v  2 (q  1) h   F B


A 2. esetben ( r   z    ) a képlékenységi feltétel:

(3q  1) h  p wc   F  B p wc A kritikus lyuknyomás:

p wc 

(3q  1) h   F B  1

A 3. esetben ( r      z ) a képlékenységi feltétel:

 v  2 (q  1)   F  B p wc A kritikus lyuknyomás:

p wc 

 v  2 (q  1) h   F B

Természetesen q=1, h=H szimmetrikus horizontális feszültségek mellett vissza kell kapnunk a 3.1. pont összefüggéseit. pwpwc lyuknyomások alkalmazásával elérhető, hogy a fúrólyukak fala ne kerüljön képlékeny állapotba, ill. ne szenvedjen tönkremenetelt. Pórusnyomás (pp) jelenléténél a maximális effektív feszültségek kisebbek. A r=R, =90° helyen az effektív feszültségek:

r=pw-pp;

pw>pp

max=3H-h-pw-pp zmax=v+2(H-h)-pp ill.

r=pw-pp max=(3q-1)h-pw-pp zmax=v+2(q-1)h-pp Az 1. esetben (r<=z) a képlékenység feltétele

v+2(q-1)h-pp=F+B(pwc-pp)

169


A kritikus lyuknyomás:

p wc 

 v  2 (q  1) h  p p (B  1)   F B

A 2. esetben (r<z<) a képlékenységi feltétel:

(3q-1)-h-pw-pp=F+B(pwc-pp) A kritikus lyuknyomás:

p wc 

(3q  1) h  p p (B  1)   F B  1

A 3. esetben (r <<z) a képlékenységi feltétel:

v+2(q-1)h-ppF+B(pwc-po) A kritikus lyuknyomás:

p wc 

 v  2 (q  1) h  p p (B  1)   F B

A pórusnyomás jelenléte tehát növeli a kritikus lyuknyomás értékét. Ezért pórusnyomás jelenléténél nagyobb lyuknyomást (fúróiszap-nyomást) kell alkalmazni a tönkremenetel elkerüléséhez. Az állékonyság biztosításához szükséges lyuknyomást (pwc) azonban nem szabad túlságosan meghaladni, mert felrepeszthetjük a fúrólyuk falát (hidraulikus repesztés). Itt jegyezzük meg, Mohr-féle tönkremeneteli kritérium mellett általános, a 1, 2, 3 főfeszültségekkel egyaránt számoló kritériumok is léteznek. Ezek a feszültségtenzor ill. a deviátor tenzor invariánsaival, ill. az ezekkel arányos un. oktaéderes feszültségekkel fejezik ki a tönkremeneteli határállapotot [3, 4, 14, 15, 16, 18]. Ezek közül a LADE-féle tönkremeneteli kritérium [5, 6] kimondottan fúrólyukak stabilitásának vizsgálatát szolgálja. A LADE-kritérium a 2 középső főfeszültség hatását a Mohr-kritériuménál nagyobb mértékben, a Drucker-Prager kritériuménál (amely túlbecsli 2 szerepét) kisebb mértékben veszi számításba. Jól közelíti különféle kőzeteken (mészkő, dolomit, homokkő, agyagpala, amfibolit) végzett polyaxiális, triaxiális és biaxiális terhelési kísérletek eredményeit. Biaxiális terhelési kísérletek szerint szilárd kőzeteknél a biaxiális nyomószilárdság cb(1,5-2,5)c, ahol c – egytengelyű nyomószilárdság. cb-nél 2=1, 3=0.

170


A LADE kritériumhoz tartozik egy speciális laboratóriumi kísérlet, amelynél az átfúrt hengeres kőzetmintát sugárirányban nyomóterhelésnek teszik ki a fúrás köpenyének tönkremeneteléig. Ezzel a modell-kísérlettel határozzák meg a LADEkritérium egyik alapvető paraméterét. Amikor a mélyfúrás talpa nagy telepnyomásos (pórusnyomásos, pp) térben halad, akkor szükségképpen nagy lyuknyomást (pw>pp) kell alkalmazni. Ilyenkor különösen fontos, hogy a fúrás stabilitásához szükséges minimális lyuknyomást (pwc) pontosan határozzuk meg, nehogy szándékunk ellenére hidraulikus repesztés jöjjön létre. Ilyen esetekben feltétlenül indokolt a LADE-kritérium alkalmazása.

3.3. A fúrólyuk állékonyság számszerű paraméterei Az alábbiakban nézzünk meg néhány számszerű eredményt h=H, k=K, q=1 esetében hidrosztatikus telepnyomásnál (grad pp=10 MPa/km) z=4 km külszín alatti mélységben, ahol F=30 MPa, =0,33. A 1=B3 tönkremeneteli feltétel h>v (rátolódásos vetős) feszültségtér esetében

k max v  p p  B ( v  p p ) Ebből

k max  B 

p p (B  1) v

Grad v=2,5 MPa/m, grad pp=10 MPa/km, =0,7, B=3 paraméterek esetében z=4 km-nél v=100 MPa, pp=40 MPa, kmax=2,44. A 1= B3 tönkremeneteli feltétel h<v (normálvetős) feszültségtér esetében

 v  p p  B (k min v  p p ) Ebből

k min 

1 p p (B  1)  B B  v

A már rögzített paraméterekkel z=4 km-nél kmin=0,52. Az adott paraméterek mellett 0,52≤k≤2,44. Előbb számoljunk k=1 paraméterrel (eltolódásos vetős feszültségtér), így z=4 km-nél h= v=100 MPa. A már rögzített paraméterekkel a kritikus lyuknyomás

171


pwc=56,5 MPa-ra adódik. Ez a lyuknyomás megfelelő, hiszen 56,5 MPa>pp=40 MPa. A pw=565 bar lyuknyomás z=4 km mélységben i=1,628/cm3 sűrűségű fúróiszappal érhető el. =90°, r=R helyen a főfeszültségek:

 z   v  p p  72 MPa   2  r  p w  p p  28,5MPa   3    2 h  p w  p p  155 MPa   1 A továbbiakban k=1,5 paraméterrel (rátolódásos feszültségtér) számoljunk, így h=1,5v, z=4 km-nél h=150 MPa. A már rögzített paraméterekkel a kritikus lyuknyomás pwc=81,5 MPa-ra adódik. Ez a lyuknyomás megfelelő, hiszen 81,5 MPa>pp=40 MPa. A pw=815 bar lyuknyomás z=4 km mélységben i=2,37g/cm3 sűrűségű fúróiszappal érhető el. =90°, r=R helyen a főfeszültségek:

 z  72MPa   2  r  53,5MPa   3    190,5MPa   1 A továbbiakban k=0,7 paraméterrel (normál vetős feszültségtér) számoljunk, így h=0,7v, z=4 km-nél h=70 MPa. A már rögzített paraméterekkel a kritikus lyuknyomás pwc=41,5 MPa-ra adódik. Ez a lyuknyomás megfelelő, hiszen 41,5 MPa>pp=40 MPa. A pw=415 bar z=4 km mélységben c=1,04 g/cm3 sűrűségű fúróiszappal érhető el.

 z  72MPa   2  r  13,5MPa   3    70,5MPa   1 Mindhárom vizsgált esetben a főfeszültségek sorrendje ugyanaz (>z>r), így mindhárom esetben a

p wc  képlet érvényesül.

172

(3q  1) h  p p ( B  1)   F B  1


Az alábbiakban az előbbi paraméterekkel, de túlnyomásos, a hidrosztatikus feszültség 1,5-szeresét kitevő telepnyomással, grad pp=15 MPa/km-rel számoljunk. Ebben az esetben k-értéke 0,61≤k≤2,16 intervallumban változhat. Előbb számoljunk k=1 paraméterrel, így z=4 km-nél h=v=100 MPa, pp=60 MPa. A már rögzített paraméterekkel a kritikus lyuknyomás pwc=63,5 MPa-ra adódik. Ez a lyuknyomás megfelelő, hiszen 63,5 MPa>pp=60 MPa-nál. A pw=635 bar lyuknyomás z=4 km mélységben i=1,59g/cm3 sűrűségű fúróiszappal érhető el. A =90°, r=R helyen a főfeszültségek:

 z   v  p p  58MPa   2  r  p w  p p  21,5MPa   3    2 h  p w  p p  94,5MPa   1 A főfeszültségek sorrendje >z>r. A továbbiakban k=1,5 paraméterrel számoljunk, így h=1,5v, z=4 km-nél h=150 MPa. A már rögzített paraméterekkel a kritikus lyuknyomás pwc=88,5 MPa-ra adódik. Ez a lyuknyomás megfelelő, hiszen 88,5 MPa>60 MPa-nál. A pw=885 bar lyuknyomás z=4 km mélységben i=2,21 g/cm3 sűrűségű fúróiszappal érhető el. A =90°, r=R helyen a főfeszültségek:

 z  58MPa   2  r  46,5MPa   3    169 MPa   1 A főfeszültségek sorrendje >z>r. A továbbiakban k=0,7 paraméterrel számoljunk, így h=0,7v, z=4 km-nél h=70 MPa. A már rögzített paraméterekkel a kritikus lyuknyomás pwc=51,3 MPa-ra adódik. Ez a lyuknyomás azonban nem megfelelő, mert 51,3 MPa
 z  58MPa   1  r  18MPa   3    38MPa   2

173


A főfeszültségek sorrendje itt z>>r, ezért itt a

p wc 

 v  2 (q  1) h  p p ( B  1)   F B

képlet érvényesül. Normál vetős feszültségtérben (k<1) túlnyomásos telepnél (grad p p>10 MPa/km) tehát megvan az esélye annak, hogy helyesen beállított lyuknyomás esetén a fúrólyuk falán a r<<z feszültségi reláció érvényesüljön. Ezzek az az oka, hogy a pórusnyomásnál nagyobb lyuknyomást kell alkalmazni, amely a k<1 miatt nem nagy tangenciális feszültséget () csökkenti, a függőleges feszültséget (z) viszont nem változtatja.

3.4. A fúrólyuk-állékonyság laboratóriumi mérései A különleges laboratóriumi vizsgálatok sorába tartoznak azok a terheléses vizsgálatok, amelyek egy függőleges tengelyű fúrólyukban a lyuk falán előálló tönkremenetelt modellezik [8, 9]. A fúrólyuk falán 3=r=0, , z biaxiális feszültségállapot uralkodik. A fúrólyuk modellezéséhez 127x127x178 mm, vagy 153x153x229 mm méretű prizmatikus kőzetmintát használnak. A kőzetprizmát hosszanti irányban 22 mm átmérőben központosan átfúrják, majd biaxiális nyomócellába helyezik, amely alkalmas H, h feszültségek (terhelések) előállítására. A prizma két végfelületét pedig hidraulikus préssel terhelik (v). Így bármilyen v, h, H reláció előállítható. Gránitokat, mészköveket, homokköveket terheltek és vizsgálták különböző v, h, H relációkban a fúrólyuk tönkremenetelt. A kísérleti tapasztalatok az alábbiak:  =90° helyen jött létre  maximumánál a fúrólyuk falán nyomóigénybevétel hatására tönkremenetel „V” alakú tönkremeneteli zónával.  A kezdeti tönkremenetelhez tartozó biaxiális nyomószilárdságok (1,4-3,7) c-re adódtak. Ezek reális értékek.  Sokszor (2,7-7,1) c biaxiális nyomószilárdságokat állapítottak meg, mert a kísérleteknél nem érzékelték a kezdeti tönkremenetelt. Ezért ezek a reálisnál jóval nagyobb biaxiális nyomószilárdságok.  A kísérleteknél érződött „gyűrű”-hatás, az hogy a nem kezdeti tönkremenetelnél r=R+r helyen <max és r>0, ezért csak nagyobb igénybevétel esetén jön létre tönkremenetel, mint r=R helyen létrejövő kezdeti tönkremenetelnél.

174


 

4.

A =90°-nál képződött repedés hossza a lyukátmérőhöz viszonyítva q-val növekszik. A kísérletek többször q>3 mellett történtek. =0 helyen mégsem számolnak be húzásos törésről. Ez azt jelenti, hogy ezek a kísérletek nem egészen hűen adják vissza a valóságot.

Primer feszültségmérések hidraulikus kőzetrepesztéssel

Fúrólyukakban, mélyfúrásokban végzett folyadékos (hidraulikus) kőzetrepesztést az olaj- és gáziparban az 1940-es évektől rendszeresen alkalmazzák a tároló termelékenységének növelésére, fluidumbesajtolásos kitermelés hatásfokának növelésére, a kútkörnyék károsodásának megszüntetésére. Mészkő, dolomit, homokkő, konglomerát tárolókban sikeresen alkalmazzák a folyadékos kőzetrepesztést. A fúrólyuk falának repedését előidéző folyadéknyomás (Pb) alapvetően a horizontális primer feszültségek (h, H) függvénye. Ezek ismerete feltétlenül szükséges a folyadékos kőzetrepesztés mint technológia tervezéséhez. A folyadékos kőzetrepesztés kőzetmechanikai-geomechanikai összefüggéseinek kimunkálása aztán egy, a primer feszültségek „in situ” mérésére alkalmas mérési módszert eredményezett, amelyet az 1960-es évek végétől rendszeresen alkalmaznak a primer feszültségek meghatározására. Ezek a mérések tették lehetővé a primer feszültségek törvényszerűségeinek megismerését a k, K feszültséghányadosok nagyságának meghatározását egészen z=5-6 km külszín alatti mélységig.

4.1. A kőzetfeszültség-mérések elmélete Az „in situ” feszültségméréseknél a hidraulikus mikro-repesztést alkalmazzák, amelynek elrendezési sémáját a 4.1.1. ábrán látjuk.

175


4.1.1. ábra Két sajtoló packerrel először lezárják a fúrólyuk 1-1,5 m hosszú mérő szakaszát, ahová ezután olyan nagy nyomással folyadékot nyomnak, amely a fúrólyuk falát felrepeszti. A mérést kevésbé repedezett kőzettartományban lehet megvalósítani, mert nagy repedezettségű kőzettartományban a benyomott folyadék elszökik, nem lehet előállítani a repesztő nyomást. Ilyenkor az un. tokrepesztéses megoldást alkalmazzák. A tokrepesztéses (sajtoló-packeres) kőzetfeszültség mérés elrendezésének sémáját az 4.1.2. ábrán látjuk.

176


4.1.2. ábra Itt a nagy folyadéknyomást, amely a fúrólyuk falát felrepeszti egy rugalmas sajtoló-packerben (tokban) állítják elő. Függőleges fúrólyukban végzett „in situ” feszültségmérés elméleti alapjai az alábbiak szerint foglalhatók össze.

177


Először számoljunk a vízszintes síkban szimmetrikus esettel, azaz H=h. Ebben az esetben a függőleges tengelyű fúrólyuk falán (r=R) az alábbi szekunder feszültségek ébrednek:

r=0 =2h z=zg Ha a fúrólyuk falára folyadéknyomás (pw) hat, akkor a tercier feszültségek a lyuk falán (r=R) az alábbiak:

r=pw =2h-pw z= zg Amikor a mérés során a folyadéknyomást pw=P>2h értékre növelik, akkor a tangenciális feszültségből húzófeszültség lesz. Ebben az esetben a szélső feszültségek a vízszintes síkban:

3==2h-P<0 1=r =P A tangenciális húzófeszültség növekedésének a kőzetköpeny húzószilárdsága (T) szab határt.

3 =  = -T = 2h-Pb 1=r=Pb ahol: Pb – repesztési lyuknyomás A horizontális feszültség:

h 

Pb   T 2

A repesztő folyadéknyomás

Pb=2h+T Tt ahol: T – a mérési szakaszon a kőzet „in situ” húzószilárdsága

178


t a kőzet laboratóriumban meghatározott húzószilárdsága. Pontosabban

tT>tmass ahol:

tmass a repedezett kőzettest húzószilárdsága. Általánosabb, nem szimmetrikus esetben (h, H, v) a következő a helyzet. A tangenciális feszültségek minimum helyén (r=R, =0) van szükségünk a tercier feszültségállapotra. Itt

r  0   min   h (3  q ),  z min   v  2 (q  1) h Ha fúrólyuk falára pw folyadéknyomás hat, akkor a tangenciális feszültségek minimum helyén a tercier feszültségek:

 r  pw   min   h (3  q )  p w

 z min   v  2 (q  1) h A lyuknyomás (pw) növekedésével a tangenciális feszültség () csökken. A függőleges feszültséget nem befolyásolja a lyuknyomás. Amikor a mérés során a folyadéknyomást P>h(3-q) értékre növelik, akkor a tangenciális feszültség húzófeszültség lesz. A szélső feszültségek:

 3    min   h (3  q )  P  0 1   r  P

A tangenciális húzófeszültség növekedésének a kőzetköpeny „in situ” húzószilárdsága (T) szab határt,

 3    min   T   h (3  q)  Pb ,  1   r  Pb

Ebből a repesztő folyadéknyomás (lyuknyomás):

Pb   h (3  q)   T  3 h   H   T ,

A nagyobbik vízszintes feszültség:

 H  3 h   T  Pb ,

179


Ilyen általános esetben (H, h) a kisebbik vízszintes primer feszültséget (h) a felrepedt köpeny visszazáródásához tartozó folyadéknyomásból (Ps
 h  Ps

Ps D ,  D  L 1 L / D

ahol D a fúrólyuk átmérője, azaz hPs. Amennyiben a repedés hossza a fúrólyuk átmérőhöz képest kicsi, L/D0, akkor valóban hPs. A repesztő folyadéknyomás (Pb) és a repedés visszazáródáshoz tartozó folyadéknyomáson (Ps
Pr=3h-H
T=Pb-Pr A primer horizontális főfeszültségek:

h=Ps H=3Ps-Pr Amennyiben a mérés helyén a kőzetköpenyben pórusnyomás (pp) uralkodik, úgy az effektív feszültségek egyenlőségét kell felírnunk:

 H  p p  3( h  p p )  (Pb  p p )   T Így:

 H  3 h  Pb   T  p p  h  Ps Pb  3 h   H   T  p p Pr  3 h   H  p p

180


Másrészről kiindulhatunk a korábban felírt egyenletekből. A pórusnyomás jelenléténél a minimális effektív feszültségek (r=R, =0):

 r  p w  p p   min  3 h   H  p w  p p ill.

 r  p w  p p   min  (3  q) h  p w  p p Ezekből az egyenletekből is megkapjuk a fenti összefüggéseket:

 3    min   T   h (3  q)  Pb  p p Pb   h (3  q)   T  p p Pb  3 h   H   T  p p A repesztő folyadéknyomás (Pb) a horizontális feszültségek aszimmetricitásának (q) növekedésével csökken. q>1 esetében vizsgálni kell, hogy P b
Pb' 

3 h   H  2 p p   T 2(1   )

 Pb

ahol:

 (1  2 ) 2(1   ) 3 h   H  2 p p Pr'   Pr 2(1   )



A kisebb repesztő nyomás (P'b) érvényesülésének az az oka, hogy a repesztő folyadék már a repesztés előtt a pórusokba jut, csökkenti a kőzetszilárdságot.

181


Az alábbiakban néhány mérési eredményt mutatunk be [10, 11]. A 4.1.3. ábra egyrészt a testsűrűség integrálásával kapott vertikális feszültséget (v), másrészt a kisebbik horizontális feszültséget (h) és a becsült nagyobbik horizontális feszültséget (H), továbbá a pórus-nyomás (pp) értékeit mutatja az Északi-tenger alatt.

4.1.3. ábra: Mért horizontális (h ,H) feszültségek és pórusnyomások a mélység függvényében az Északi-tenger alatt A 4.1.4. ábra egy ausztráliai medencében (Cooper) 4000 m mélységig mutatja a vertikális feszültségeket (v) a testsűrűség integrálásának eredményeként. Továbbá mutatja az ábra a kisebbik horizontális feszültséget (h), amely közel egyenlő a vertikális feszültséggel. Továbbá mutatja az ábra a pórusnyomást, amely 2800 m mélységig hidrosztatikus.

182


4.1.4. ábra: A kisebbik horizontális feszültség h és a pórusnyomás mérési eredményei Az ausztráliai Cooper-medencében (Cooper Basin) számos hidraulikus mérés eredményeként rendelkezésre állnak az „in situ” főfeszültségek (h, H, z) csaknem 4 km külszín alatti mélységig [10, 11]. A vertikális főfeszültség gradiense

z=1 km-nél v/z=16,8-19,8 MPa/km z=3 km-nél v/z=19,9-22,6 MPa/km A kisebbik horizontális főfeszültség gradiense:

h/z=13,6-24,9 MPa/km

183


A nagyobbik horizontális főfeszültség gradiense:

H/z=37,9-38,6 MPa/km ill. H/z=41,9 MPa/km. A medencére jellemző, Brazil-kísérletekkel meghatározott húzószilárdságok t=3,8-15,1 MPa között változnak. A medencében három tároló (rezervoir) típust különböztetnek meg. Az 1. típus-nál az átlagos kisebbik feszültséggradiens h/z=22,4 MPa/km, alsó határ h/z=18,2 MPa/km, vertikális feszültség gradiense v/z=21,5 MPa/km, a húzószilárdság a laborban t>7 MPa, „in situ” T=0 a kőzetrepedezettség miatt. Az átlagos nagyobbik feszültséggradiens H/z=32,1 MPa/km. A 2. típus-nál t>7 MPa, h/z=18,6-19,0 MPa/km. A 3. típus-nál t<4 MPa, h/z<17 MPa/km. A kisebbik horizontális főfeszültség (h) tehát az 1. típusú tárolónál a legnagyobb, a 3. típusúnál a legkisebb a medencében. A kisebbik horizontális főfeszültség mérési eredményeit a mélység függvényében a 4.1.5. ábrán látjuk, pontosabban a hidraulikus repesztésnél mért repedés visszazáródáshoz tartozó lyuknyomást (Ps), amely Ps=h. Az ábra a mérési eredmények nagy szóródását mutatja a három féle tárolótípusnak megfelelően. Itt jegyezzük meg, hogy a mérésnél megkülönböztetnek pillanatnyi repedés bezáródási nyomást (Ps – shut-in pressure) és bezáródási nyomást (Pc-fosure pressure). Ezek a nyomások nem pontosan egyenlők egymással, de közelítőleg igen. A kisebbik horizontális feszültség hPsPc.

184


4.1.5. ábra:A repedés záródási lyuknyomás (Pc) változása a mélységgel, ill. a kisebbik horizontális feszültség (h=Pc) változása a mélységgel

185


4.2. A repedések iránya (síkja) a függőleges tengelyű fúrólyuk kőzetköpenyében A hidraulikus repesztésnél lényeges kérdés a repedés iránya, mert ez a horizontális főfeszültségek (h, H) irányát meghatározza. Normál esetben függőleges repedéspár keletkezik a függőleges tengelyű fúrólyuk falán a =0°180° helyen. A repedések függőleges síkja a kisebbik horizontális feszültségre (h) merőleges, a nagyobbik horizontális feszültséggel (H) párhuzamos. A keltett repedések helyzetének meghatározásával így ismertté válik a horizontális főfeszültségek iránya.

4.2.1. Tengelyirányú (axiális) repedés A hidraulikus repesztéssel keltett repedés a függőleges tengelyű fúrólyuk falán legtöbbször függőleges (axiális) irányú. Ehhez az kell, hogy repesztéskor a fúrólyuk falán =0 helyen az effektív főfeszültségek sorrendje

r>z> legyen, ahol <0 húzófeszültség,

1=r=Pb 2=z 3== T Ilyenkor a szélső feszültségek (r, ) a vízszintes irányúak, a kőzettönkremenetel síkja a Mohr tönkremeneteli elmélet szerint erre merőleges, tehát a tönkremeneteli sík függőleges irányú. A húzásos törés síkja merőleges a feszültség irányára. A fenti feszültség sorrend kialakulásának azonban feltételei vannak. Az effektív feszültségek a fúrólyuk falán hidraulikus repesztéskor:

3==3h-H-Pb-pp= T<0 2=z=v-2(H-h)-pp 1=r=Pb=3h-H-pp+T

186

Csuhanics Balázs

adódik. Az 5. ábra alapján GSI = 1-10 esetén lemezes/deformált, illetve mállott a kőzetszerkezet nem meghatározható felületi minőség mellett.

4.3. Emass meghatározása különböző mállottsági fokok esetén A laboratóriumi mérések alapján az andezit (Young-féle) rugalmassági modulus értéke 20-40 GPa közötti értéket vehet fel. Az előbbi példánál maradva repedezett kőzet esetén a laboratóriumban meghatározott rugalmassági modulusnak 30 GPa-t, az egytengelyű szilárdságnak 60 MPa-t mérve a modulus viszonyszám E/σc = 500-ra adódik. Repedezett, gyenge minőségű kőzetek RQD értéke 50-25% közé esik. RQD = 30-cal számolva a Kayabasi-által megszerkesztett grafikonról -11. ábra- WD=1 esetén (legjobb minőség, legkevésbé mállott kőzet) Emass = 32 GPa, WD=2 esetén 8GPa, WD = 3 esetén 4 GPa, WD = 4 esetén (legrosszabb minőség, erősen mállott kőzetösszlet) 2.5 GPa értéket olvashatunk le. Ezzel összehasonlításban az ME módszer alapján meghatározott R = 0.1 (igen repedezett kőzet) redukciós értékkel számolva Emass = R·E = 0.1·30 = 3 GPa adódik, azaz a Kayabasi-féle diagramról leolvasott rugalmassági modulus értékek igen jó közelítést adtak.

Összefoglalás A hatályos rendelkezések alapján a bányafalak (rézsűk) magasságát és dőlésszögét geológiai, hidrogeológiai és kőzetmechanikai jellemzők figyelembevételével kell megállapítani, a megengedett legnagyobb magasságát és dőlésszögét a műszaki üzemi tervben kell meghatározni. A hatályos rendelet alapján szálban álló, szilárd kőzetek esetén a rézsű dőlésszöge legfeljebb 90° lehet. [15] A rendelkezés alapján tehát a kőzetmechanikai jellemzőkön belül a repedezettséget, mint az egyik legfontosabb figyelembe veendő paramétert nem hagyhatjuk figyelmen kívül a szilárdsági paraméterek meghatározásánál. A rézsűszámítások alapvető paramétereinek meghatározásához egyrészt kőzetmechanikai laboratóriumi vizsgálatokra, másrészt az in situ repedezettségi, tagoltsági állapotot figyelembe vevő átszámítási képletekre van szükség ahhoz, hogy a laboratóriumi szilárdsági paramétereket a kőzetmasszívumra is kiterjeszthessük. Kőzetmechanikai szempontból a Hoek-Brown-módszer az egyik legteljesebb kőzettest értékelés, mert egyrészt magába foglalja laboratóriumi triaxiális mérések alapján a kőzettömb tönkremeneteli határgörbéjét és szilárdsági paramétereit, másrészt a GSI segítségével – amely a kőzet diszkontinuitásait jellemzi annak minőségével együtt – származtatja a repedezett kőzetmasszívum, a kőzettest tönkremeneteli határgörbéjét és szilárdsági paramétereit. A repedezett kőzettestre redukált értékek azonban nem meggyőzőek, mert a repedezett kőzetmasszívumban nem lehet ezeket a paramétereket „in situ” megmérni, ezért nincs mód mérésekkel történő ellenőrzésre.

187


q

krit

1 q

1,0

0,5

1

1,2

0,59

0,83

1,4

0,71

0,71

1,6

0,91

0,62

1,8 2,0 2,2

1,25 2,0 5,0

0,55 0,5 0,45

Feszültség-mező típus

1 ) q 1 NF(k< ) q 1 NF(k= ) q 1 SSF(k> ) q NF(k<

RF(k>1) RF(k>1) RF(k>1)

Tehát a szóban forgó feltétel igen gyakran kielégül normál vetős (NF) primer feszültség mezőnél (v>H>h), valamint rátolódásos vetős (RF) primer feszültségmezőnél (H>h>v), ritkán eltolódásos vetős (SSF) feszültségmezőnél (H>v>h) is, azaz tehát az esetek túlnyomó többségében fennáll, hogy r=R helyen =0-nál hidraulikus repesztésnél

1=r 2=z 3=<0 effektív feszültségi sorrend. Ehhez a feszültségállapothoz pedig tengelyirányú (axiális) repedés tartozik a függőleges tengelyű fúrólyuk falán. A 4.2.1.1. ábrán a fúrólyuk falán ébredő tangenciális effektív feszültségeloszlást látunk.

188


4.2.1.1. ábra:Axiális (függőleges) repedést okozó tangenciális feszültség ( < 0) a  = 0 helyen és a feszültség eloszlása =0 helyen <0, axiális (függőleges) húzási repedések keletkeznek. Ilyen repedéspárt látunk az 4.2.1.2. ábrán.

189


4.2.1.2. ábra:Axiális (függőleges) repedések a fúrólyuk falán

4.2.2. Vízszintes irányú (tranzverzális) repedés Az ausztráliai West Tuna régióban (Cooper-medence) horizontális (tranzverzális) repedés képződött függőleges fúrólyukban fúrás közben. Itt a primer feszültségekre jellemző, hogy H=2hv (q=2, k1) azaz a feszültségviszonyok az

190


eltolódásos vetős (SSF) és rátolódásos vetős (RF) határán vannak. A primer totális feszültségek H40,5 MPa/km>hv=21 MPa/km értékűek. A tranzverzális (horizontális) repedés képződésének két feltétele van:  A r=R, =0 helyen a függőleges (axiális) effektív feszültség z≤0.  A függőleges effektív feszültség kisebb, mint a tangenciális (gyűrűs) feszültség z≤. Tehát 3=z, 2=, 1=r, az effektív feszültségek sorrendje a fúrólyuk falán =0 helyen. A feltételek:

3=z=v-2(H-h)-pp≤0 és

v-2(H-h)-pp≤=3h-H-pw-pp Ezt az állapotot tehát a v, H, h, , pw paraméterek determinálják. v21 MPa/km hv, H2h, a telepnyomás hidrosztatikus (pp=10 MPa/km), 0,26, a lyuknyomás pw=10 MPa/km. Az alábbi fúrásokban kaptak tranzverzális (vízszintes) repedést:

West Tuna W39

z=2672-2686 m

West Tuna W08

z=3191-3194 m

2,675 km mélységben v=h=21 MPa/km, H=42 MPa/m, pw=pp=10 MPa/km, =0,26 paraméterek érvényesülnek. Ezekkel az értékekkel itt

v=h=56,17 MPa H=112,34 MPa, (q=2) pp=pw=26,75 MPa feszültségek jellemzőek (r=R, =0). Így a r=R, =0 helyen

z= 0,21 MPa<0 a fúrólyuk falán a vertikális effektív feszültség húzófeszültség,

=2,67 MPa>z Azaz a fentebb leírt kritériumok teljesülnek. A feszültségállapotot a fúrólyuk falán a 4.2.2.1. ábrán látjuk.

191


4.2.2.1. ábra:Vízszintes (transzverzális) repedést okozó függőleges feszültség (z < 0) a  = 0 helyen és a feszültségek eloszlása Az ábra mutatja a tangenciális és axiális (függőleges) effektív feszültségek eloszlását a fúrólyuk kerületén. =0 helyen z<0, ezért vízszintes repedések keletkeznek.

4.3. Mért folyadéknyomások (lyuk-nyomások) hidraulikus repesztéskor Hidraulikus repesztéskor az 4.3.1. ábra diagramja szerint alakul időben a mért lyuknyomás (pw).

192


4.3.1. ábra: Nevezetes lyuknyomások hidraulikus repesztésnél A folyadéknyomás (pw) egyenletes fokozásával elérik a lyukfal repedését Pb – repesztő nyomásnál. Ezután hirtelen csökken a folyadéknyomás, mert a keletkezett repedéseken lyukfolyadék távozik. A lyukfolyadék nyomásának csökkenése miatt záródni kezd a repedés és bezáródáskor a folyadéknyomás állandó értéken marad, ez Ps – a pillanatnyi zárónyomás. Ez után csökkentik, majd újra növelik a lyuknyomást. Pr – repedés újranyitási nyomásnál nyílnak a bezáródott repedések. A repedés helyén ilyenkor a lyukfalnak már zérus a húzószilárdsága (T=0), ezért pb>pr>ps reláció érvényesül. Ezután csökkenő lyuknyomás mellett újból záródnak a repedések (Ps), majd leállítják a szivattyúzást és a tovább csökkenő lyuknyomás beáll Po – a formáció pórusnyomásának értékére.

193


IRODALOM [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7]

[8] [9] [10]

[11] [12]

[13]

194

Amadei B. et al.: Gravity-induced Stresses in Stratified Rock Masses. Rock Mechanics and Rock Engineering 21, 1-20 (1988). Amadei B.: Importance of Anisotropy When Estimating and Measuring. Insitu Stresses in Rock. Int. J. Rock Mech. Min. Sci. 33, 293-325 (1996). Benz, T.-Schwab, R: A quantitatíve comparison of six rock failure criteria. Int. J. Rock Mech. Min. Sci. 45(2009) 1176-1186. Colmenares, L. B.-Zoback, M. D.: A statistical evaluation of intact rock failure criteria constrained bí polyaxial test data for five differenct rocks. Int. J. Rock Mechn. Min. Sci. 39(2002) 695-729. Ewy, R. T. et al.: Wellbore-Stability Predictions bí Use of a Modified Lade Criterion. SPE Drill. & Completion 14 (2), June 1999. Ewy, R. T. et. al.: Openhole Stability and Sanding Predictions by 3D Extrapolation from Hole-Collapse Tests. SPE Drilling & Completion. December 2001. Haimson, B. C.–F. H. Cornet: ISRM Suggested Methods for rock stress estimation – Part 3: hydraulic fracturing (HF) and/or hydraulic testing of preexisting fractures (HTPF). International Journal of Rock Mechanis & Mining Sciences 40 (2003) 1011-1020. Haimson, B.-Lee, H.: Borehole breakouts and compaction bands in two highporosity sandstones. International Journal of Rock Mechqanics & Mining Scineces 41 (2004) 287-301. Haimson, B.: Micromechanisms of borehole instability leading to breakouts in rocks. International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences 44 (2007) 157-173. Nelson, E. J. et al.: Transverse drilling-induced tensile fractures int he West Tuna area, Gippsland Basin, Australia: implications for the in situ stress regime. International Journal of Rock Mechanis & Mining Sciences 42 (2005) 361-371. Nelson, E. J, et al:. The relationship between closure pressures from fluid injection tests and the minimum principal stress in strong rocks. International Journal of Rock Mechanis & Mining Sciences 44 (2007) 787-801. Schmitt D. R.- Zoback M.D.: Poroelastic Effects int he Determination of the Maximum Horizontal Principal Stress in Hydraulic Fracturing Tests – A Proposed Breakdown Equation Employing a Modified Effective Stress Relation for Tensile Failure. International Journal of Rock Mechanis & Mining Sciences & Geomech. Abstr. Vol. 26. No. 6, 499-506, 1989. Zoback M. D. et al.: Determination of stress orientation and magnitude in deep wells. Int. J. Rock Mech. Min. Sci. 40, 1049-1076 (2003).


[14] Somosvári Zs.: Geomechanika II. (Kézirat) Tankönyvkiadó Bp., (1989.) [15] Somosvári Zs.: A kőzetek képlékenységi és tönkremeneteli határállapotai II. rész. Bányászati és Kohászati Lapok – BÁNYÁSZAT 123. évf. (1990) 3. sz. p. 159-168. [16] Somosvári, Zs.: A kőzetek képlékenységi és tönkremeneteli határállapotai III. rész. Bányászati és Kohászati Lapok – BÁNYÁSZAT 123. évf. (1990) 4. sz. p. 226-234. [17] Somosvári Zs. A földkéreg primer feszültségei. Bányászat és Geotechnika. A Miskolci Egyetem Közleménye. A sorozat, Bányászat, 75. kötet (2008). p. 103-120. [18] Somosvári, Zs.: Kőzetek képlékeny és tönkremeneteli határállapotainak kritériumai. Bányászat és Geotechnika. A Miskolci Egyetem Közleménye. A sorozat, Bányászat, 76. kötet (2009). p. 91-128.

195


VÍZTELENÍTŐ KUTAK HOZAMVÁLTOZÁSA LIGNITKÜLFEJTÉSEKBEN Dr. Kovács Ferenc

egyetemi tanár, MTA rendes tagja Miskolci Egyetem,Bányászati és Geotechnikai Intézet [email protected] A lignitkülfejtések nyitását megelőzően és a művelés során a víztartó fedő rétegeket és a telepeket vízteleníteni, a fekürétegekben a nyomást csökkenteni kell. A külfejtés területét határkútsorok védik, a homlok előrehaladását un. ejtőkutak biztosítják. A víztelenítés hatásfoka, a kútsorok-kutak paramétereinek meghatározása érdekében – különösen ha az emelt vizek külső vízellátást szolgálnak – ismerni kell, hogy a kutak működési (üzem) idejének előrehaladásával milyen mértékben változik/csökken a kutak vízhozama. A kutatások eredményei alapján a hozam változás vonatkozásában számottevő hatása van a kutak kezdő vízhozamának is. A Mátra- és Bükkalja-i területen működő külfejtések – Visonta Keleti-II. bánya, Bükkábrány bánya és a tervezett Keleti-III. bányaterület – a bányászati feltáró és termelő tevékenység biztonsága érdekében, a fekü víztároló rétegek vízszint csökkentése/víztelenítése, a feküben települt rétegekben uralkodó hidrosztatikus nyomás csökkentése céljából, már hosszabb idő – az 1970-80-as évek – óta jelentős vízmennyiséget emelnek, jelen időszakban is évi 40-42 millió m3-t. Ez a vízemelés, a széntermelés szinten tartása, avagy erőmű bővítés okán, a műveletek DK-i irányú kiterjesztése/mélyülése folytán még tovább emelkedhet, meghaladva az 50 Mm3/év értéket is. A Mátra-Bükkalja-i bányászati tevékenység vízemelése a Tarna, illetőleg a Bükk és Borsodi-mezőség vízgazdálkodási tervezése alegység területén döntő módon a sekély porózus (sp.2.9.1) és porózus (p.2.9.1) víztesteket érinti, amely víztestekből történő összes (ivóvíz- mezőgazdasági- ipari) vízemelésnek 75-85%-át teszik ki, a jövőt érintő fontos kérdés a vízemelés-vízgazdálkodás természet/környezet-védelmi szempontból történő vizsgálata. Mivel a külfejtéses bányászati tevékenység műszaki-biztonsági szempontok miatt a víztelenítés/vízemelés fentebb említett mértéke nélkül aligha folytatható, a vízgazdálkodási célok megvalósítása érdekében arra kell törekedni, hogy az elővíztelenítés és a külfejtési üregek védelme érdekében hosszabb távon is emelendő víz más irányú (ivóvíz, öntözés, halgazdaság, stb.) hasznosításával az

197

Víztelenítő kutak hozamváltozása lignitkülfejtésekben

egyéb célú vízemelés mérsékelhető legyen, javítva ezzel a jelenleg a VízgyűjtőGazdálkodási Terv-ben „nem jó” állapotú sp2.9.1 és p.2.9.1 víztestek természeti állapotát. A bányászati tevékenység vitele során az elővíztelenítésben, illetőleg a külfejtési térségek védelmében (határvédő kutak) emelt működő kutakból emelt víz (hozam) „külső” hasznosítása során, az ellátás biztonsága érdekében, egyik alapvető kérdés a kutak vízhozama, a kutak működési/üzemeltetési időtartama, továbbá a vízhozam időbeli alakulása. A külfejtések „előkészítése” során egyrészt a művelésre tervezett terület elővíztelenítése (depressziós terület létrehozása), másrészt a letakarítási/termelési homlok-rézsűk víztelenítése, harmadrészt a nyitott üregek, majd bizonyos ideig a hányótér védelme a feladat. A regionális védelmet, illetőleg a határokat/nyitott üreget védő un. határkútsorok kútjai hosszabb időn át (10-15-20 év) üzemelnek, a homlok előrehaladását, a jövesztett rétegek (anyag víztartalmának csökkentését szolgáló un. ejtőkutak azonban csak rövidebb (max. 3-5 év) ideig üzemelnek. Ezt figyelembe véve a külső vízszolgáltatásba való bekötés műszaki- gazdasági célszerűsége elsődlegesen a hosszabb élettartamú határvédő kutaknál lehet meg. A határvédő kutak vízhozam alakulását a Visonta bánya Déli bánya és Keleti-II. bánya, továbbá Bükkábrány bánya kútjai adatai alapján elemeztük. A kút telepítés éve

Kútszám db

Induló vízhozam l/perc

1994 1995 1998 1999 Összes/átlag

3 3 11 19 36

185,0 210,8 192,1 444,8 326,4

Vízhozam 2010-ben l/perc 191,8 138,9 95,3 180,4 287,6

A 2010 évi hozam a kezdő érték %-ában % 106,1 75,6 54,4 53,6 60,1

1. táblázat: A Déli bánya K-i és ÉNy-i határvédő kutak vízhozam adatai A Déli bánya víztelenítése során először a K-i és ÉNy-i kútsorok üzemeltek. A területen 1994-2000 években üzemelt 47 kút adatait az 1. táblázat adja. A korábban üzembe állított kisebb kezdő vízhozamú kútjai 2010-es „maradó” vízhozama magasabb arányú (106%-os), mint a később telepített magasabb kezdő hozamú (445 l/perc) kutak 2010-es maradó hozama (54%). A vízhozam alakulás/csökkenésnek a kezdő vízhozam függvényében való alakulását az 1. ábra szemlélteti.

198

Dr. Kovács Ferenc

Az elemzés eredménye: A viszonylag alacsony (200 l/perc) vízhozamú kutak vízhozama 12-16 év alatt az induló év vízhozamának „csak” 80%-ra csökkent, nagyobb vízhozam (445 l/perc) mellett 11 év alatt is jelentősen nagyobb (54%-ra) hozamcsökkenés jelentkezett. A Déli bánya D-i határkútsor üzemelő 68 kút 2001-2010 években adódó vízhozam alakulását is elemeztük. A bánya D-i oldalán a nagyobb mélységben, nagyobb vastagságú víztartó rétegeket csapoló kutak (62 db) átlagos kezdő vízhozam 544 l/perc, a 2010 évi átlagos hozam 257 l/perc, a kezdő érték 51,4%-a.

1. ábra: A Déli bányaüzem K-NY-i határkútsor 1994 (□), 1995 (O), 1998 ( ) és 1999 ( ) években indított kútjai 2010 évi vízhozam %-os aránya a kezdő vízhozam függvényében (16, 15, 12 és 11 év üzemelés után) A 2. ábrán bemutatott adathalmaz, a változás tendenciája is határozottan mutatja, hogy nagyobb kezdő vízhozam mellett nagyobb a hozamcsökkenés mértéke.

199


2 ábra: A déli bánya D-i határkútsor kútjai kezdő vízhozama függvényében a 2010. évi egyedi vízhozamok %-ában. (2001-2009-ben mélyített kutak adatai együtt) A 3. ábra azt is szemléletesen mutatja, hogy a működés előrehaladtával a csökkenés mértéke nő, a régebbi (2001-2002-2003 évi) kutaknál 2010-ben „már csak” a kezdő hozam 32-45%-a maradt meg, a 2007 és 2008-ban épített kutaknál 50-90% ez az arány. A három kútcsoport jellemző adatait külön is leírom. A kutak induló éve helye 1994,1995,1998 K-i, ÉNy-i

Kezdő vízhozam

2010 évi vízhozam a kezdő hozam arányában

l/perc

%

200

68

1999 K-i, ÉNy-i

445

54

2001-2007 D-i

544

51

200

Dr. Kovács Ferenc

3. ábra: A Déli bánya D-i határkútsor kútjai évi átlagos kezdő vízhozama %-ában a 2010. évi átlagos vízhozam Hasonló módon vizsgáltuk a Bükkábrány bánya D-i határkútsor jellemzőinek alakulását is. Összesen 42 kút havi adatai alapján évi átlagos hozamokat határoztunk meg, elemeztünk. A vizsgálat az 1997 után telepített kutak adatai elemzésére terjedt ki. A különböző években telepített kutak hozam adatait, ill. a hozam csökkenés mértéket, a telepítés évétől függően 6 csoportban elemeztük. A 2. táblázat adatai szerint a kezdő évek átlagos hozama (a 2002-2007-ben telepített 39 kútnál) 504 l/perc, a „beüzemelés” második évében az átlagos hozam 506 l/perc-nek adódott.

201


A kút telepítés éve

Az adott években telepített kutak száma

646 517 430 361 506 564

A kutak átlagos vízhozama a második évben [l/perc] 588 480 428 456 507 576

504

506

A kutak átlagos kezdő vízhozama [l/perc]

2002 5 2003 6 2004 6 2005 6 2006 8 2007 8 A 39 db kút átlagos vízhozama [l/perc]

2. táblázat: Az egyes években telepített kutak átlagos vízhozama a vízemelés kezdő (1.) és második (2.) évében A 3. táblázat a kutak telepítési éve (2002, 2003,…2007), ill. az üzemeltetés évei (2., 3., …, 8.) „függvényében” mutatja a hozamcsökkenés mértékét. A szemléletesen „beszédes” adathalmaz lényegét, az utolsó sor adatait a 4. ábrán bemutatva lényeges megállapítás tehető: a határvédő kutak 350-650 l/perc, átlagosan 500 l/perc kezdő vízhozama az üzemidő6. – 8. éve után átlagosan a kezdő hozam 60%-ára csökken. (Visonta Déli bánya D-i határkútjai 544 l/perc vízhozama 3-10 év átlagában 51%-ra csökkentek, a K-i és ÉNy-i kutak 200 l/perc vízhozama azonban 14-16 év után is csak az eredeti hozam 68%-ára csökkent.) A kút telepítési éve

A vízemelés ideje [év]

2002 2003 2004 2005 2006 2007 A vízhozam csökkenés %-os aránya

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

91 93 100 126 100 102

65 82 84 131 79 93

63 71 70 115 59 59

54 76 85 87 52 -

58 66 76 76 -

63 60 58 -

53 67 -

102

89

72

71

69

60

60

3. táblázat: A kutak átlagos vízemelésének %-os alakulása a kezdő vízhozam (1. év) %-ában.

202

Dr. Kovács Ferenc

4. ábra: A Bükkábrány-i H-7 jelű kutak vízhozam %-os aránya a kezdő vízhozam csökkenés arányának (%-a) alakulása a vízemelés időtartamának (a kezdő évtől számított működési idejének) függvényében Kérdés természetesen, hogy a nagyobb kezdő vízhozamú (500-650 l/perc) kutak vízhozama 8-10 év után milyen mértékben csökken, a 4. ábrán látható tendencia alapján milyen mértékű/időtartamú extrapoláció engedhető meg.

IRODALOM Miskolci Egyetem Bányászati és Geotechnikai Intézet: A víztelenítő kutak vízhozamának elemzése, a várható értékek meghatározása. Kutatási részjelentés a Mátrai Erőmű Zrt. részére, Miskolc, 2011.

203

Miskolci Egyetem Közleményei, A sorozat, Bányászat, 80 . kötet (2011), p.205-228.

SELMECI BÁNYÁSZOK MINAS GERAIS ÁLLAMBAN, BRAZÍLIA EGYIK LEGJELENTŐSEBB BÁNYAVIDÉKÉN ÉS A SZAKMAI KAPCSOLATOK ALAKULÁSA A 18-19. SZÁZAD FOLYAMÁN Borbély Anikó

Politológus, PhD hallgató Pécsi Tudományegyetem, Földrajz tanszék Földtudományok Doktori Iskola [email protected] A magyarországi bányászati akadémia a hozzá kapcsolódó Born - metódus révén kiterjedt és értékes latin-amerikai szakmai kapcsolatokkal rendelkezik, jelentős hatása volt a régió bányászat - és technikatörténetére, annak egyik fejezetére, elsősorban spanyol nyelvterületen. Ugyanakkor ez a jelenlét, ha kisebb mértékben is, de Brazíliában is érzékelhető. A dél-amerikai ország jelentős szerepet tölt be a kialakult kapcsolati hálóban, mivel földrajzi értelemben is tovább szélesíti, megnöveli az akadémia kapcsolatait a térséggel. A selmeci bányászok brazíliai gyakorlati és szakmai munkája révén az Akadémia már latin-amerikai vagy naprakészebben és még pontosabban fogalmazva ibero-amerikai kapcsolatokkal rendelkezik. Míg Spanyol-Amerikában a selmecbányai bányászok-kohászok kezdetben fő célként elsősorban az ezüskitermelési munkákba tudtak aktívan bekapcsolódni már (bár nem kizárólagosan) a gyarmati korszak idején, a Brazil Császárság területén Minas Gerais államban leginkább az aranybányászat munkáját segíthették. Ezáltal is gyarapítva az akadémia közvetett, tágabb értelemben vett szakmai kapcsolatait. Rövid tanulmányomban a legfontosabb tényezőket és jellemzőket mutatom be, melyek befolyásolták, alakították a közép-európai szakemberek brazíliai lehetőségeit, és összefoglalom a kinti tevékenységükkel kapcsolatos jelenlegi ismereteinket. Emellett fontos kiemelnünk azt is, hogy brazil-portugál szakemberek is megfordultak a magyarországi bányákban a 18. század folyamán, hogy szélesítsék szakmai látókörüket, kiegészítsék tanulmányaikat. Kulcsszavak: Brazília, Minas Gerais, arany- és gyémántbányászat, Carl Hocheder, Bernhaus Ferenc, Selmecbánya, Imperial Brazilian Mining Association (IBMA),

205

Borbély Anikó

Manuel Ferreira da Câmara, José Bonifácio de Andrada e Silva, Joaquim Pedro Fragoso. A 16. század során a spanyolok fejlett bányászati-kohászati ismeretekkel rendelkeztek, melyet elsősorban a gyakorlati tapasztalatok alapján gyűjtöttek össze a kitermelés során. [CSERNA, de Gömbös Zoltán: La evolución de la geología en México ~1500-1929. UNAM, Instituto Geología, Revista, vol. 9., 1. szám, 1990. pp. 2-3.] Mindezt megalapozták a konkviszta idején itt talált fejlett társadalmak, és az őslakosok által végzett bányászati eljárások. A spanyol expedíciók elsősorban Mexikóban és Peruban olyan fejlett, indián civilizációkat találtak, melyek már nagy tapasztalattal és ügyességgel bírtak a fémek (réz, arany, ezüst) megmunkálásában. Így a hispánok az amerikai megérkezésük után szinte azonnal kincsekkel térhettek haza az anyaországba, ami tovább erősítette a misztikus El Dorado legendáját is. Emellett tovább vihették azokat a technikákat, amelyeket már az őslakosok is használtak, azonban ezek a társadalmak még nem ismerték az olvasztást és a vasat sem. A gyarmatosítás után kötelezték az indiánokat, hogy munkájukkal segítsék és biztosítsák az értékes fémek kitermelését az anyaország, valamint elöljáróik számára. Az elnyomó jellegű adózás és a szigorú kereskedési szabályozás révén lényegében hosszú időre Spanyolország kezébe került a gyarmati nyersanyagok bányászata, feldolgozása és kereskedelme is. [HABASHI, Fathi: Química y Metalurgia en Nueva España y las Colonias Españolas en América del Sur. Revista Informativa. No. 1. 1986. április, Ingeniería, Universidad de Atacama, Chile. p. 5. (Spanyolra fordította a szerző irányításával José Palacios G.) Mindez biztosította a gyarmatok kizsákmányolását, mint negatív tényt (gazdasági, kulturális, természeti stb. értelemben egyaránt). Azonban, amennyire lehetséges, ha tisztán a felvilágosult uralkodók tudománypolitikáját vizsgáljuk, melynek fontos céljává vált, hogy a korszak legmodernebbnek tartott technikáit alkalmazzák minél szélesebb körben, hogy expedíciók indításával felderítsenek ismeretlen területeket, segítsék az oktatást stb., mindez tudománytörténetileg hatalmas fejlődést hozott magával, pozitív tendenciának tekinthető, ha ennek hátterében különféle érdekek (gazdasági, politikai stb.) is álltak, és a gyarmatok kiaknázásával párhuzamosan történtek meg.] Amerikában nagy volumenű ezüstöt először a „patio módszerrel” tudtak elérni, amit a spanyolok fejlesztettek ki és terjesztettek el a gyarmatokon a 16. század folyamán. Fathi Habashi szerint az amalgamáció még a 18. századi kohászatban is uralkodó módszernek számított. A higany ugyanolyan fontossággal bírt a korszakban, mint napjainkban a kőolaj, hiszen ezt az anyagot használták az ezüst és az arany kivonásához, így a pénzveréshez is. (HABASHI, Fathi: Schools of Mines. TRAUX, Vol. 30. 2003. No. 34. Hungarian National Committe of

206

Selmeci bányászok Minas Gerais államban, Brazília egyik legjelentősebb bányavidékén és a szakmai kapcsolatok alakulása a 18-19. század folyamán

ICSOBA at the Hungarian Mining and Metallurgical Society „OMBKE”, Budapest, 2003. p. 162.) Az öreg kontinensen a közép-európai bányák a modern kor kezdetétől a fémkitermelés és a hozzá kapcsolódó technológiák fejlődésének fontos színterei voltak (Sánchez, 1995). Szászország, Csehország és Magyarország térségére koncentrálódtak a kohászati szektor legfontosabb fejlesztései. Ez az elsőbbség annyira vitathatatlan és megkérdőjelezhetetlen volt, hogy a hosszú gyarmati bányászati múlt, az elért eredmények ellenére is Spanyolország az 1780-as évek elejétől fontos szerepet játszó kapcsolatokat kezdett el kiépíteni az említett térséggel, hogy továbbfejlesszék a szakterületet. (SÁNCHEZ, Picón Andrés: Modelos tecnológicos en la minería del plomo andaluza durante el siglo XIX. Revista de Historia Industrial, No.7, 1995. pp. 13-14.) Az itt megszerzett tapasztalatok annyira fontos szerepet játszottak, hogy az anyaország területén, számos régióban még a 19. század elején is használt bányászati-kohászati technikák, és a 16-18. században megvalósított kisebb fejlesztések is közép-európai örökségnek tarthatók. Az Akadémia nemzetközi kapcsolatrendszerére erősen pozitívan ható tudományos esemény volt a Born Ignác-féle európai amalgamáció módszerének kifejlesztése, ami lényegében döntő lökést adott a Magyarországgal meginduló konkrét, hatásában évtizedekig tartó spanyol szakmai kapcsolatoknak a közép-európai térségen belöl. Az amerikai amalgamációt úgy alkalmazták a hispánok hosszú időn át, hogy komolyabb fejlesztését a módszernek nem tudták általánosan bevezetni, nagyüzemi módon elterjeszteni, bár voltak próbálkozásaik a technika továbbfejlesztésében. Az alapmódszer pedig egyre kevésbé volt hatékony, ahogy a földfelszínhez közeli nemesfémkészletek kimerültek. Ezért kapóra jött a spanyoloknak az európai amalgamáció világhírneve, hiszen úgy gondolták, ha ezt meg tudják honosítani a gyarmatokon, viszonylag kis anyagi ráfordítással, rövidebb idő alatt újra még több ezüsthöz tud majd jutni az anyaország. Megvalósítható lesz az amerikai nemesfém készletek újabb növekvő mennyiségű kitermelése a gyarmatok legfontosabb bányászati régióiban, vagyis egy gazdasági konjunktúra indítható el, fokozható a gyarmatok kizsákmányolása. A közép-európai régióban, ill. a Monarchián belől is Magyarországnak évszázadokon át egyedüli vezető szerepe volt a szektor szakembereinek oktatásában, ezenkívül egy fontos tudományos központ is volt a Selmecbányai Bányászati Akadémia (eredeti nevén k. u k. Bergakademie, Academia Montanistica) révén. Ezért a Monarchia uralkodójának engedélyére hazánkban szervezték meg az új, európai metódus pontosítását, és bemutatását. Magyarország így egy technikai innováció prezentációs központjává vált néhány hónapra, ennek kapcsán is számos kíváló tudós számára jelentett úticélt, ahol

207

Borbély Anikó

tudományos-szakmai tevékenységet végezhetett és részt vehettek a világ első bányászati-kohászati nemzetközi konferenciáján 1786-ban. [Lásd Borbély Anikó: A Selmeci Bányászati Akadémia spanyol és latin-amerikai kapcsolatai. Acta Scientiarium Socialium. (Historia, oeconomia, paedagogia, philosophia, sociologia). Szerk. Horváth Gyula. XXV. Kötet/2007, Kaposvári Egyetem, pp. 149-169. A korszak egyik legfontosabb tudományos-oktatási centrumaként Selmecbánya hosszú évtizedek alatt számos kutatót és ösztöndíjast, világlátott utazókat látott vendégül hosszabb-rövidebb ideig Európa számos országából. Az iskola fénykorához, vagyis a 18. század második feléhez kapcsolható az európai amalgamáció és az ehhez kapcsolódó spanyol érdeklődés megindulása is. A spanyol Korona révén kialakult latin-amerikai szakmai jelenlét, majd a brazil kapcsolat is jól példázza, ill. tovább erősítette Selmecbánya, ezzel Magyarország szerepét a nemzetközi bányászati-kohászati kapcsolatokban, ill. a természettudományok területén meginduló fejlődésben. Meglátásom szerint, az eddigi ismereteink alapján is kijelenthető, hogy az évek alatt elmélyült iberoamerikai kapcsolat az akadémia legszerteágazóbb, legjelentősebb nemzetközi hatását eredményezte.] Az Akadémia spanyol- és latin-amerikai kapcsolati hálóját, hálózatát, későbbi szakmai hatását az ibero-amerikai térséggel két nagy szakaszra oszthatjuk, melyek egymással összefüggnek, és időben követik egymást, egymásra épülnek: A közvetlen kapcsolatok lényegét, tartalmát az európai ötvözési eljárás, tehát a Born-féle amalgamáció kifejlesztése, annak megismerésére irányuló anyaországi törekvések, a magyarországi szklenófürdői szakmai prezentáció és kongresszus, valamint ennek az új metódusnak a gyarmatokon való meghonosítási kísérletei adják. A próbálkozások három fő helyszínen: Új-Spanyolországban, ÚjGranadában és a Perui Alkirályságban folytak a spanyol Korona által leszerződtetett, ill. az anyaországi adminisztrációban tevékenykedő kimagasló szakemberek vezetésével. A latin-amerikai kapcsolati háló közvetlen, elsődleges szakasza lényegében az anyaországot és Spanyol-Amerikát érinti, elsősorban bányászati-kohászati jellegű, a műszaki tudományok területéről indult ki. Az új metódus meghonosításának próbálkozása beleilleszkedett, bekapcsolódott az anyaország, a Bourbon uralkodók gyarmatokat érintő reformtörekvéseibe, a gyarmati korszak végére meginduló fejlesztésekbe, az általános természettudományos haladásba, ezáltal kiszélesítette Selmecbánya hatását. Ennek révén már újabb területeken, vagyis az oktatás, a kultúrtörténet, a tudománytörténet és egyéb természettudományok meggyökeresedésében is fontos szerepet tudott játszani Európa egyik legrégibb bányászati iskolája. [Több magyar szerző szerint az Akadémia az első felsőfokú intézmény Európában és a világon is, mivel elődintézményének az 1735-ben induló Bergschule (Berg-Schola) tekinthető,

208


majd ebből fejlődve tovább, már 1762-ben megszületett a döntés arról, hogy akadémiává fejlesszék az intézményt, ami ténylegesen 1770-ben nyitotta meg a kapuit, bár első tanszékét már 1762-ben létrehozták. Lásd többek között: Dr. Bőhm József: A felsőfokú bányászati szakemberképzés fejlődése és átalakulása, Bányászati Kohászati Lapok (BKL)-Bányászat, 2006. 1. szám, p. 3; Dr. Vitális György: Száz éve lett főiskola a selmecbányai m. kir. Bányászati és Erdészeti Akadémia. BKL-Bányászat, 2005. 1. szám, p. 5; A másik világhírű, kiemelkedő jelentőségű európai akadámiát Freibergben 1765-ben alapították. A legtöbb külföldi tanulmány ezt az intézményt tekinti Európa első bányászati felsőoktatási intézményének, bár vannak tanulmányok, melyek külföldön is az 1762-es dátumot jelölik meg a selmeci akadémia indulási évszámának.] Ezt a folyamatot tükrözi a Real Seminario de Minería megszervezése és ezzel a tudományos-műszaki oktatás főiskolai szintű megindulása ÚjSpanyolországban. A tudatosan európai példák nyomán megszervezett Szeminárium működése, és tanárainak tudományos–oktatói tevékenysége révén is Mexikóváros egy fontos fordítói és kiadói központja lett a korszakban született nagy tudománytörténeti jelentőséggel bíró, a kémia és az ásványtan területén íródott művek spanyolra fordításában, illetve publikálásában. [HABASHI, Fathi: Química y Metalurgia en Nueva España y las Colonias Españolas en América del Sur .pp. 5-6.] A példák sorába tartoznak a teljesség igénye nélkül például Lavoisier, Chaptal, Berzelius vagy del Río könyvei, munkái, melyek több esetben a kémia tudományához kapcsolódtak, hiszen ez az időszak egybeesett a „kémiai forradalommal” is. A gyarmatokon Mexikóban tudott leginkább elmélyülni Selmecbánya hatása, az újszerű európai megközelítések, ismeretek itt találtak leginkább termékeny talajra az anyaország által kiküldött európai szakemberek, közöttük sokszor spanyolok irányításával. (Ebben a folyamatban megnyílvánuló magyar-osztrák, német ill. közép-európai hatásról, Selmecbánya szerepéről lásd a szerző egyéb tanulmányait.) A direkt kapcsolatok előmozdítói és működtetői kiváló szakemberek és tudósok voltak, akiknek munkáját az anyaországi uralkodók, és a gyarmatok előljárói, egyéb felvilágosult nemesemberek is sok esetben támogatták, ugyanakkor a történelmi események erősen meghatározták tevékenységük lehetőségeit. A selmeci akadémia ibero-amerikai kapcsolatainak fontos szakmai működtetői voltak másokkal együtt, többek között az Elhuyar testvérpár, Andrés Manuel del Río és a selmecbányai intézmény oktatói, különösen Ruprecht Antal, a korszak világhírű magyarországi születésű kémikusa. A személyükhöz kötődő Latin-Amerikát, Spanyolországot érintő oktatói, oktatásszervezői és publikációs tevékenység, mely

209

Borbély Anikó

tanulmányok, cikkek megszületését is eredményezte, és ezáltal segítette a tudományok terjedését, megalapozták az új metódus meghonosításának kísérletét, szintén a közvetlen kapcsolatok területére sorolhatjuk be. Ezek a külföldi tudósok személyesen részt vettek a szklenófürdői bemutatón, jártak Magyarországon, munkájuk (egyik) központi témája volt az amalgamáció. Általánosságban is elmondható, hogy több spanyol résztvevő szakmai karrierjének csúcsa a gyarmatokhoz kötődik. A folyamatokat katalizálta, a kapcsolati háló további fejlődését alapozta meg a Societät der Bergbaukunde, a világ első tudományosbányászati egyesülete, ami megnövelte, kitágította a lehetséges kapcsolatok színterét. Keretet adott ahhoz, hogy a konferencia résztvevői, közöttük a spanyolok is túllépjenek az érdekorientáción és meginduljon a tudományosszakmai eszmecsere is. [Lásd még Borbély Anikó: A Selmeci Bányászati Akadémia spanyol és latin-amerikai kapcsolatai. Acta Scientiarium Socialium. (Historia, oeconomia, paedagogia, philosophia, sociologia). Szerk. Horváth Gyula. XXV. Kötet/2007, Kaposvári Egyetem, pp. 149-169.] A létrejött bányászati társaság, a tudományos kapcsolatok fóruma lett, majd Bergbaukunde néven két évkönyvet is megjelentettek 1789-ben és 1790-ben, ami publikációk, vélemények megjelentetésének lehetőségét biztosította. Nézetem szerint ezek közül azok a cikkek, amelyek közvetlenül a bemutatón résztvevő spanyolok tollából születtek meg és az európai, valamint az amerikai amalgamáció történetével, értékelésével foglalkoznak, azok a közvetlen, szorosan vett szakmai kapcsolatok körébe sorolhatóak. A Selmecen megfordult további spanyol ösztöndíjasok által írt (általuk írhatott) egyéb levelek, jelentések, beszámolók, melyek az új metódusról szólnak, más kiadványban, könyvben megjelenhettek, vagy napjainkban különféle levéltárakban találhatók, ezek szintén a közvetlen kapcsolatok körébe tartoznak. Az általánosabb témájú, gyakran a bányászattal, a (magyarországi) bányavidékekkel, geológiai feltárásokkal, munkaszervezéssel foglalkozó levelek, tanulmányok, melyek szerzői Selmecbányához kötődnek (tehát, akik itt születtek, itt tanultak, vagy megfordultak az akadémián), vagy az újspanyolországi bányászati iskolához kötődnek, átvezetnek bennünket az általánosabb, közvetett kapcsolatokhoz. Azok az ösztöndíjasok, tudósok, akik az akadémián a Born metódus megismerése céljából jártak, ugyancsak a direkt kapcsolatok megjelenéséhez járultak hozzá. Egyéb témákat érintő írásaik, ill. azon hispán diákok, akik a bemutató utáni évtizedekben tanultak az akadémián már szintén a közvetettebb időszak szereplőinek tarthatóak. A közvetett kapcsolatok keretében az Akadémia hatása tovább szélesedik, másrészt plasztikusabbá válik. Alapvetően az első szakasz lezárulása környékén indul el, bár a két szakasz között vannak időbeli, tartalmi és térbeli átfedések. Már nem kizárólag a kohászatot, az amalgamáció területét érintik a szakmai hatások,

210


hanem még általánosabb értelemben és még erősebben kapcsolódnak a bányászat, mint iparág általános történetéhez, a technika- és tudománytörténethez, a kultúrtörténethez. Ezek a területek veszik át az indirekt kapcsolatokban az elsődleges szerepet, bár az indirekt hatásokhoz sorolom az amalgamációról írott publikációk további nyelvekre való lefordítását, más kiadványokba való beszerkesztését is. Az európai amalgamáció amerikai kudarca miatt az egyéb természettudományos, kulturális hatások lesznek igazán életképesek az Újvilágban. Ha a közvetlen hatások, kapcsolódási pontok néhány év múlva kudarccal is végződtek, a közvetett kapcsolatok szálai szinte a jelenbe érnek. Az 1790-es évek elejére-közepére teljesen nyilvánvalóvá vált, hogy a Born-metódus (legalább is eredeti változatában) nem vezethető be a gyarmatokon, egyik helyszínen sem lett igazán sikeres. [Ennek okairól, körülményeiről lásd Borbély Anikó: Selmeci szakemberek a gyarmati Mexikóban a 18. század második felében. Acta Scientiarium Socialium. (Historia, oeconomia, paedagogia, philosophia, sociologia). Szerk. Horváth Gyula. XXVI. Kötet/2008, Kaposvári Egyetem] Ennek következtében a kapcsolatokat alakító legkiemelkedőbb hispán szakemberek is legfontosabb tevékenységüknek az új, fiatal szakembergárda kinevelését tartották, munkájukkal az oktatás és az általánosabb tudományos tevékenységek felé is fordultak. Kettős szerepüknek megfelelően e tevékenységeiket úgy gyakorolták, hogy mindvégig megmaradtak a spanyol Koronát képviselő hivatalnokoknak, tehát végezték a gyakorlati és hivatali munkájukat is. Az indirekt kapcsolatok további főszereplői a selmecen járt spanyol ösztöndíjasok, a fiatal, tanulmányaik elején járó diákok, akik az 1790-es évek közepétől jelentek meg az akadémián, vagy Európa más iskoláiban is (Bécs, Freiberg, Párizs említhető még meg). Ők már elsődleges célként, kiegészítő, egyéb hasznos ismereteket hallgattak Selmecbányán, általános bányászati, ásványtani, kémiai kurzusok formájában. A kapcsolati háló közvetett szálainak másik fontos aktorai a Selmecbányához (az Akadémiához) köthető bányászok voltak. Munkájuk, tudásuk külföldi hasznosítása, megbecsülése a mai Latin-Amerika területén is megjelent, nemcsak spanyol nyelvterületen, hanem Brazíliában is. Érkezésük újabb hullámai azok voltak, amikor nagyobb számú szakembergárda keretében ismét érkeztek ill. feltételezhetően érkezhettek az Újvilágba már a függetlenné váló egykori gyarmati területekre is, pontosabban Mexikóba az 1820-as években, majd később a 19. század további évtizedeiben. Gyakran kerültek itt is angol bányászati vállakozások alkalmazásába. Ebben a korszakban egy újabb csoport a Brazil Császárság legfontosabb bányavidékén, Minas Gerais államban kezdett el dolgozni. Míg az előbbinél általánosságban elmondható, hogy már nevet szereztek magunknak a Selmecbányai Akadémiához kapcsolódó szakemberek, megvolt a jó

211

Borbély Anikó

hírneve a közép-európai szakmai tudásnak, hiszen annak részeként a selmeciek (vagyis az Akadémiához köthető szakemberek) már kisebb-nagyobb tisztségeket láttak el a gyarmati spanyol-amerikai területeken, részt vettek a gyakorlati és tudományos fejlesztésekben. A hispán nyelvű területeken való csoportos megjelenésük kezdete (legalább is az általunk vizsgált kapcsolati hálóban) az európai amalgamálás amerikai bevezetéséhez kapcsolódik, legföképpen az ezüstbányászathoz, kisebb mértékben a rézkitermeléshez, majd ezután válik munkájuk amerikai alkalmazása általánossabbá. Brazíliában más az alaphelyzet, itt eredendően a selmeciek szaktudásának kezdetektől fogva egy általánosabb hasznosítása történik, elsősorban az aranybányászat területén, esetleg kiegészítőleg a gyémántkitermelésben is. Ezzel egy új kultúrkörben, a luzitán-brazil körülmények között kell bizonyítaniuk, munkájukat ellátniuk, már kezdetektől fogva külföldi, angol irányítás alatt álló vállalkozások alkalmazottaiként, vezetőiként. [Dolgozatomban a selmeci szakemberek alatt, elsősorban azok a bányamérnökök és bányászok értendőek, akik a Bányászati Akadémia megalakulása utáni évtizedekben jutottak ki az Újvilágba ill. Európa más részeibe, az akadémia ibero-amerikai kapcsolatainak segítségével, vagy az iskola hírneve, a Born módszer ismertsége révén (is) kerültek külföldi alkalmazásba. Az 1760-as 70es évek előtti (esetleges) szakmai kapcsolatok Selmecbánya mint bányaváros és bányavidék nemzetközi hírnevéhez kapcsolódnak, melyekről még kevesebb tudományos forrás áll rendelkezésünkre. A kettő természetesen a gyakorlatban összefonódik.]

A brazil és portugál szakmai kapcsolatok Pedro Álvares Cabral vezetésével az első portugál expedíció 1500-ban lépett Dél-Amerika földjére a mai Porto Seguro helyén, Északkelet-Brazíliában. [A Tordesillas-i Szerződés már 1494-ben megtervezte az Újvilágban Spanyolország és Portugália pozícióit, felosztotta a déli kontinenst a két nagyhatalom között. Ebből kifolyólag lényegében ez a vonal jelentette Brazília első határvonalát az európaiak számára, habár formális felfedezése csak 1500-hoz kötődik. http://www.embajadabrasil.org/pe/pdf/Brasil%20en%20Sintesis.pdf p. 13.] Itt a felfedezőket nem fogadta nagy gazdagság, arany és drágakövek, a ritkán lakott partvidéken még a rabszolga-munkára fogható indiánok is kevesen voltak. A gyarmatosítók a 16. század elején honosították meg a cukornádat, ami szinte két évszázadon át a gazdálkodás alapját jelentette. Így a cukor lett a legfontosabb exporttermék, amelyet a brazilfa, különféle bőrök, a dohány és a gyapot egészítettek ki. (PROBÁLD Ferenc: Amerika regionális földrajza. Trefort Kiadó, 2005. p. 316)

212


A 17. század derekára a Holland- és Angol-Antillák is jelentős cukortermelővé léptek elő, mindez magával vonta a termék világpiaci árának visszaesését, és csökkentette a piacokat a portugál gyarmat számára. Az ipar 18. század végéig tartó visszaesése új térségek feltárására és új ágazatok fejlesztésére ösztönözte a gyarmatosítókat. Csak ekkor került igazán előtérbe a bányászati tevékenység. A mai Minas Gerais és Goiás államok arany-és gyémántbányái válltak a gazdaság fókuszpontjaivá. ( Uo. p. 316.) Az értékes nemesfémek az addig jelentéktelen Rio de Janeiro felé özönlöttek, ezzel gyors fejlődést hozva a város számára. A 18. század elejéig a portugál és spanyol gyarmatokról kivitt aranymennyiségnek több mint fele Brazíliából származott. A század végére azonban itt is válsághelyzet alakult ki, mivel a felszínközeli aranylelőhelyek kimerültek. Amikor a folyami arany elfogyott, sok esetben csak fáradságos gépi munkával lehetett volna a hegyek mélyéből kibányászni az aranyat. Sok esetben ennek még nem következett el az ideje, még nem fejlődött odáig az ország [ZWEIG, Stefan: Brazília a jövő országa. Ford. Halász Gyula. Béta Irodalmi Rt., 1941, p. 117.] Így a bányászat hanyatlásával újra a mezőgazdaság felé terelődött a figyelem. A cukornád mellett a gyapot termesztése is elterjedt. A korán kibontakozó exportorientált árutermelés hatására a 19. század közepére Brazíliát ellentétben LatinAmerika spanyol gyarmataival-, diverzifikáltabb gazdasági szerkezet, nagyobb fokú belső integráció jellemezte. (PROBÁLD Ferenc: Amerika regionális földrajza. Trefort Kiadó, 2005. p. 317.) Ebben a gazdaságban a bányászat csak az egyik szegmense volt a termelésnek. A gyarmati rendszer elleni küzdelem Brazíliában „felülről” indult el és fegyveres harcok nélkül is elérte a függetlenséget (1822). Az ország majd 1889ben tér át a szövetségi köztársasági államformára, lép át az államiság egy újabb fejlődési szakaszába. 1888-ban törlik el a rabszolgaságot, tovább erősödik az exporttevékenység, aminek alapját elsősorban a kávétermesztés teremtette meg. A mai latin-amerikai területeken egyedül a portugálok kezén lévő Brazíliára volt jellemző a tengerparti városok kiemelkedő gazdasági és területszervezési szerepe. ( Uo. p. 21.) A luzitán-brazil relációk két oldalról közelíthetők meg, mint ahogy ez a hispán területek esetében is megjelenik a közvetett kapcsolatokban: egyrészt ezen térségek szakembereinek szakmai utazásai a magyar bányavidékeken, sokszor ez magában foglalja a selmecbányai bányászati akadémián tett látogatásaikat; másrészt a selmeci bányamérnökök, vagyis akik itt végezték tanulmányaikat, tényleges külföldi tevékenysége, és szakmai életútjuk amerikai állomásainak történései.

213

Borbély Anikó

Selmecbánya és az Akadémia brazil és portugál kapcsolatainak egyik leggazdagabb időszaka eddigi ismereteink alapján körülbelül a 18. század utolsó évtizedére és a 19. század első harmadára tehető, vagyis a gyarmati időszak végére, valamint az első és a második császárság időszakára. Ebben az időszakban a brazil és portugál szakemberek is megfordultak Magyarországon, ugyanakkor selmeci bányamérnökök is dolgoztak Brazíliában. Ezzel együtt is nagyon fontos hangsúlyoznunk, amit már más szerzők is megemlítettek munkáikban, vagyis, hogy bizonyos szakmai kapcsolatoknak a jelenléte már a gyarmati korszak során korábban is elindult, elindulhatott, azonban eddig erről nincsennek részletes információink. Azt sem tudjuk pontosan, hogy a portugál Korona esetleges selmeci kapcsolatai mennyiben érinthették gyarmatait, mennyiben lehettek hatással az ottani, ill. az anyaországi technikai fejlődésre. Nincsenek forrásaink arról, hogy a portugál Korona képviselői közvetlenül részt vettek volna a Born-metódus szklenófürdői bemutatóján, ami ennek ellenére természetesen tudományosan ma még nem kizárható. Ugyanakkor az is elmondható, hogy sem a portugálok, sem a gyarmataik képviselői nem szerepelnek a Societät Bergbaukunde alapító tagjai között, nem hoztak létre ehhez a régióhoz kötődő igazgatóságot a társaság szervezetén belől, alapvetően hivatalosan semmi sem utal a prezentáción való részvételükre. A technika- és tudománytörténetet Brazíliában tágabban értelmezve beilleszthetjük a gyarmati országok tudománytörténeti fejlődésének témakörébe. Elmondható, hogy a koloniális Amerika természeti kincseinek kiaknázása megkövetelte és egyben magával is hozta a térség tudományos felemelkedését. Ezt az európai hajósok, tengerészek indították el, így szerezve újabb földrajzi ismereteket, ami elvezetett a kartográfia elindulásához. Mindez folytatódott a kontinens növény- és állatvilágának felfedezésével, később az ásványok felé is meginduló érdeklődéssel. [CARNEIRO, S. Henrique: História de Ciência, da Técnica e do Trabalho no Brasil. Nuevo Mundo Mundos Nuevos, Bibliografías, 2005. http://www.nuevomundo.revues.org/index573.html (2008. július 18.)] Az amerikai területek elsősorban az információk és ismeretek forrásául szolgáltak, mindez hozzájárult az európai tudományosság formálódásához, és ezzel együtt magával hozta a gyarmati területek tudománytörténetének Európacentrizmusát is (a kezdetekben mindenképpen). Hiszen sok latin-amerikai kutató, tudós a gyarmati korszaktól kezdve európai családi gyökerekkel rendelkezett, vagy az anyaország megbízásából járt a gyarmatokon tudományos céllal, esetleg európai iskolákban végezte tanulmányait stb. Például az atlanti-szigeteken (Kanáriszigetek) fejlesztették tovább a cukornád ültetvények technikáját, amit tovább terjesztettek a trópusokon, majd a későbbi gyarmatosítással egész sor európai újítást ültettek át ill. adaptáltak itt is a gyarmatokra, mint Spanyol-Amerikában. A

214


technikai innováció, a természettudományok fejlődése a 18. század második felétől indult el, igazi lendületet itt csak a századfordulón kapott. (A 18. század folyamán fontos történések voltak többek között, melyek hatással voltak a tudományostechnikai fejlődésre, hogy 1759-ben kiűzték a jezsuitákat, 1772-ben újraszervezték a Coimbrai Egyetemet Portugáliában, mint a tudományos ideák „otthonát”, majd elindították az első portugál tudományos expedíciókat Brazíliába. Ezek közül talán a legismertebb Alexandre Rodrigues 1783-1791-ig tartó amazóniai expedíciója. Útjával kapcsolatban tudományos gyűjtéseket végzett, és publikációkat is írt. Forrás: http://www.nuevomundo.revues.org/index573.htm és PARANHOS, Clarete da Silva: Uma contribuicão para a divulgacão da memória científica do Brasil. Revista Técnica IPEP, São Paulo, SP., 2006. augusztus-december, 2. szám, p. 77.) A 18-19. század átmenetének időszakában Portugál-Amerika (is) a tudományos kutatások forgószinpadává vált. Számos expedíció indult el a természettudományokhoz kapcsolódóan, az ásványok, a növény- és állatvilág tanulmányozására, melyek kutatását nagyra értékelték a társadalom és az állam prosperitásában. (PARANHOS, Clarete da Silva: Uma contribuicão para a divulgacão da memória científica do Brasil. Revista Técnica IPEP, São Paulo, SP., 2006. augusztus-december, 2. szám, p. 75.) Ezek a tudományos (vagy filozófiai) utazások („viagens filosóficas”) beleolvadtak az anyaország azon törekvéseibe, hogy a gazdasági erőforrások hatékonyabb kiaknázása érdekében területének természeti kincseit minél jobban megismerjék és minél hatékonyabban hasznosítsák. Ezáltal a két földrész közötti tudományos kapcsolatokba a portugál birodalmat is bekapcsolták a hispán expedíciók mellett (kisebb késéssel). (Uo.: p. 727.) 1808-ban a luzitán királyi udvar Rio de Janeiroba települése számított mérföldkőnek, ez indította el az igazi szellemi fejlődést, annak egyik fontos hullámát. Ez már az az időszak, amikor régóta és egyértelműen nyilvánvalóvá vált a spanyol-amerikai területeken, hogy az európai metódus nem igazán életképes az Újvilágban. Emellett a 18. század végének reformtörekvései, a meginduló innovációk gyakran más iparágakat érintettek első körben, nem a bányászatot, valamint azt is elmondhatjuk, hogy a portugál nyelvű területeket bizonyos tekintetben a tudományos és kulturális lemaradás bélyegezte meg. Ezenkívül a legintenzívebb az arany- és gyémánt kitermelése volt, így az ezüstbányászat elenyésző mértékű, ill. egyáltalán nem volt jellemző, mindez a spanyol gyarmati területekhez viszonyítva egyértelműen megállapítható. (Az ezüstbányászat témájához fontos megjegyezni, hogy a 16. századtól szórványosan megjelenő tudományos expedícióknál gyakori cél volt az arany, ametiszt vagy gyémánt lelőhelyek, egyéb értékes ásványok és ércek mellett az ezüstlelőhelyek kutatása is Brazíliában. Emellett a bányászati szabályozásban is

215

Borbély Anikó

találhatunk ezüstkitermelésre vonatkozó szabályokat, tehát bizonyos területeken az ezüstkitermeléssel is próbálkozhattak, de ez nem olyan nagy volumenben történt mint Spanyol-Amerikában. A bányászatban az arany és gyémánt kitermelése vált uralkodóvá. Brazília Portugáliával együtt a spanyol Korona fennhatósága alá tartozott 1580-1640 között, ami szintén elősegíthette az ezüst iránti érdeklődést. Forrás: MACHADO, Iran F. – FIGUEIRÔA, Silvia F. de M: 500 years of mining in Brazil: a brief review. Resources Policy, 2001, január, p. 11.) Born Ignác és a Monarchia vezetői elsősorban gazdasági érdekek miatt a higanyos ezüstkitermelés fellendítésére szánták az új metódust, hogy a Monarchia higanybányái jobban jövedelmezzenek. (Lásd a szerző egyéb munkáit a témával kapcsolatban.) Ezenfelül a portugál gyarmatokon az anyaország sokkal erősebben tudta visszatartani a haladó, felvilágosult, európai eszmék terjedését, hosszabb ideig tudta visszavetni gyarmatai szellemi fejlődését. Mindezt jól jelzi, hogy a felvilágosodás sem érte el a fejlettebb spanyol gyarmatok színvonalát és a 19. század elejéig még nyomda sem volt Brazíliában. Az anyaországi kultúra is elmaradt a Spanyolországitól. Mind a kereskedelemben, mint az iparban a leghatározottabb tilalmi rendszert vezették be, ami erősen megkötötte a brazil vállalkozók kezét. (WITTMAN Tibor: Latin-Amerika története, Gondolat, 1971, pp. 202-203.) Brazília csak Portugálián keresztül érintkezhetett a külpiaccal, ugyanakkor az angol befolyásolás, az angol ipari áruk beözönlése a 18. században itt még jobban akadályozta az ipar fejlődését, mint a spanyol gyarmatokon. A brazil felvilágosodásra is jellemző hasznos ismeretek terjesztésére „akadémiák” jöttek létre, melyek kezdetben a történetírásban jeleskedtek. 1772-ben alapították a Rio de Janeiro-i Tudományos Társaságot, ami a természettudományokat hivatott terjeszteni és gazdasági kérdésekkel is foglalkozott. A század végére azonban az „akadémiák” gyanússá váltak, így a hatóságok inkább akadályozták a tevékenységüket, de üldözték a szabadköműves páholyokat is, mert azok a portugál abszolutizmusban látták a haladás fő akadályát. (Uo. p. 204.) A gyarmati monopóliumok, a monokultúrák, az alacsony népsürűség és más körülmények sem kedveztek a brazil gazdasági életnek (Wittman T). (Uo. p. 203.) A termelés súlypontja egyik termékről a másikra, az egyik vidékről a másikra tolódott át. Virágzó területek elhagyatottá váltak vagy éppen fordítva, az ősi állapotból kiemelkedve gyorsan felvirágoztak, ami a bányászati szektorra is igaz volt. Ha egy bánya kimerült, elhagyták a lakosai, visszefejlődött a körülötte kialakult település és új területeken próbálkoztak a kitermeléssel, ami leggyakrabban aranymosással valósult meg, vagy más termelési szektorokhoz fordultak. (Mindez talán erősebben jellemezte a portugál területeket, mint SpanyolAmerikát. Portugália sokáig a tudományos élet perifériáján helyezkedett el, míg politikai szerepe meghatározóbb volt.)

216


Az anyaország, Portugália a 18. század idején még a spanyolnál is egyoldalúbb és fejletlenebb gazdasággal rendelkezett. Lényegében a felsorolt körülmények hozzák magukkal, hogy a Born metódus nem igazán jelenhetett meg közvetlenül Brazíliában, ill. a luzitán területeken, habár elméleti szakmai hatása itt is kikristályosodik. Meglátásom szerint mindezek a hiányos szakirodalmi források ellenére is már kijelenthetőek, azonban végleges, tudományos megerősítésükhöz további kutatásokra lesz szükség a jövőben. Ebből következőleg Brazília szerepe inkább a közvetett kapcsolatokban tudott megnyílvánulni, mindazonáltal meg tudta jeleníteni a Selmeci Akadémia és Magyarország szellemi kisugárzását a portugálbrazil kultúrkörben is.

Az amalgamáció elméleti hatásai és gyakorlati alkalmazása Brazíliában A bányászat történetéről nagyszámú könyv és tanulmány született már meg, jelen van a brazil történettudományban, mivel alapvető szerepet játszott az ország megszületésében. (SERRANO, Pinto Manuel: Aspectos da história da mineraçao no Brasil colonial. In.: Brasil 500 anos. A Construçao do Brasil e da América Latina pela Mineração. CETEM-Centro de tecnologia mineral kiadványa. pp. 2729.) Az arany felfedezése Brazíliában 1560-as években indult el, amit újabb aranylelőhelyek felfedezése követett a későbbiekben. Kezdetben nem készítettek semmiféle feljegyzést a kitermelésről. Manuel Serrano Pinto tanulmányában olvashatjuk, hogy az első hiteles adataink 1699-ből származnak, amelyből megtudjuk, hogy 725 kg aranyat küldtek Lisszabonba abban az évben. A 17. században megkezdődik a bányászat törvényi szabályozása, és elkezdték a kitermelés adminisztrációját is. 1700 és 1822 között Minas Gerais volt a legfontosabb bányászati régió, kiemelkedő jelentőségre tett szert, majd mellé Goiás, Mato Grosso és São Paulo is felzárkózott a későbbiekben. Ezt a periódust „aranyciklusnak” („ciclo do ouro”) is nevezik. A gyémántbányászat 1730-1740 között teljesen nyitottan folyhatott, 1740-1771-ig lényegében a portugál Korona kezében volt az irányítása. Ezután a császárság idején a bányászati tevékenység újra nyitottá, szabaddá vált. Minas Gerais és Goiás régiók voltak a legfontosabb gyémántkitermelési helyek a 18. század folyamán. A következő században Bahía is bekapcsolódott a drágakőkitermelésbe. A 19. század elején az anyaországnál nyolcvanszor nagyobb Brazília azonban gyakorlatilag kicsúszott Portugália ellenőrzése alól. Nagymértékben csökkent a lisszaboni import és a Portugáliába irányuló kivitel, a brazil kereskedelem jelentős része angol kézbe került. (WITTMAN Tibor: Latin-Amerika története, Gondolat, 1971. p. 205.) 1808tól London vette át Lisszabon szerepét, a brazil áruk fő lerakodó helye lett. Az angol

217

Borbély Anikó

tőkétől való függés a függetlenség elnyerése után is jellemző maradt, az országnak jelentős államadóssága is volt. Majd a 20. század idején indul el az iparosodási folyamatban, ami a bányászati szektort is komolyan érintette. (MACHADO, Iran – FIGUEIRÔA, Silvia F de M.: 500 years of mining in Brazil: a brief review. Resources Policy, 2001, január, p. 9.) Ha a Born módszer, úgy tűnik nem is igazán jutott el a portugál Korona területeire, azonban az amalgamáció és az olvasztás itt is ismert és elismert bányászati technikának számított és bizonyos régiókban alkalmazták is vagy megpróbálták alkalmazni az értékes fémek kinyerésére a folyami aranymosás mellett. Megemlíthető, hogy az aranykohászatban az ún. Casas de Fundição elnevezésű, a kormány ellenőrzése alatt álló bányászati intézményekben folyt higanyos amalgamáció az arany kinyerésére a 19. század folyamán, amit pontatlanul és kisebb hatásfokkal végeztek. Néhány luzitán gyarmati tudós feljegyzéseiben viszont utal brazíliai ezüstkohászat létére is a 17-18. század idején. Majd az angol bányászati vállalkozások megjelenésével és munkájával a 19. század folyamán indul el egy komolyabb technikai és szakmai fejlődési folyamat, egy „innovációs hullám”, mely (újra) magával hozza külföldi szakemberek csoportos megjelenését a térségben, melyek között Selmecbányán tanult bányamérnökök is előfordultak. Ezáltal egy nemzetközi alapokon nyugvó technológiai és technikai fejlesztési próbálkozásba kapcsolódnak be a csoportokban megérkező bányászok, egy politikailag független, de gazdaságilag és pénzügyileg erősen Angliától függő ország aranybányászatában. Ugyanakkor az amalgamáció, mint az ibero-amerikai bányászat egyik meghatározó bányászati technikája a luzitán-brazil tudományos reflexiókban is helyet kapott, a tudományos értekezések témájául szolgált évszázadokon át. Többek között Alonso Barba „A fémek művészete” (Arte de los metales) című 1640-ben megjelent munkája, vagy Georgius Agricola Re de Metallica című műve a luzitán-brazil tudományban és bányászatban is éreztette hatását. Ismerték ezeket a tudományos munkákat.

Brazilok és portugálok a 18. századi Magyar Királyság területén és selmeci bányamérnökök Brazíliában A Felvilágosodás időszakának ösztöndíjasai, megbízottjai, utazói úgy tanultak, szereztek új ismereteket, hogy mindeközben eszközei voltak az új tudományos eredmények terjesztésének, az újítások bevezetésének Spanyolországban vagy másutt is. (GARCÍA, Belmar Antonio – BERTOMEU, Sánchez José Ramón: Viajes a Francia para el estudio de la química, 1770 y 1833. Asclepio-Vol. LIII-1-2001. pp. 95-96.) A személyes kapcsolatok és a tudományos jellegű utazások fontos csatornái voltak a gyakorlati és elméleti ismeretek terjesztésének, melyeket gyakran nehéz

218


volt írásban rögzíteni. Így terjedtek szét többek között az intézményszervezési modellek is, (Uo.: p. 100.) itt említhetjük meg példaként egyik résztémánkat, a selmeci akadémia oktatás- és tudománytörténeti hatását, ill. szakmai kizugárzásának megjelenését az amerikai gyarmatokon. A spanyol utazók, ösztöndíjasok egyik legnagyobb kiáramlása az 1780-as évek közepére-végére tehető. A Sociedad Vascongada nevű társaság (Ez a társaság, melyet 1764-ben alapítottak ma is létezik. A társaság segítette a tehetséges fiatalok külföldi tanulmányait, hogy a francia felvilágosult eszmék szerint tevékenykedjenek. Többek között támogatták Juan José Elhuyar európai utazásait is a kormányzati segítség mellett.) támogatta kiváltképpen ezeket a tanulmányutakat, elsősorban acélból, hogy az ösztöndíjasok legfőképpen bányászati-kohászati technikákról szerezzenek ismereteket. Ezért sok diák utazott Freibergbe és Selmecbányára, hogy az ottani iskolákban tanuljanak tovább. III. Károly kormányzata szintén anyagilag támogatta ezeket az utazásokat, ugyanakkor néhány esetben különböző kémkedési célokat is becsempésztek a tudományfejlesztési elképzelésekbe. (Uo.: pp. 106-107. Lásd a szerző további tanulmányait a témában.) Antonio García Belmar és José Ramón Bertomeu Sánchez tanulmányában is olvashatjuk, hogy többek között José Miaja, Manuel de Angulo és Enrique Schenellenbühel Selmecre érkeztek 1788. júliusában, később Freibergbe utaztak, ahol találkoztak José Ricartéval és Andrés M. del Río-val. Ennél a csoportnál tudjuk megemlíteni még Juan López de Peñalvert, aki miután Selmecbányán tanult, utána Párizsban foglalkozottt hidraulikával Agustín de Betancourt (1758-1824) vezetésével több spanyol társával egyetemben. Azonkívül, hogy tanulmányokat folytattak, Schenellenbühel, a spanyol Korona szolgálatába állt német fiatalember elkészített egy „teljes rajzkollekciót és leírást minden alkalmazott gépről, szerkezetről, olvasztókohóról”, melyeket karintiai útja során látott. Angulonak felajánlották azt a megbízást, hogy szerezzen információkat az új amalgamációs eljárásról. Később 1791 tavaszán elrendelték, hogy látogassa meg AlsóMagyarországon a legfontosabb bányákat, gyárakat és olvasztókat azzal a céllal, hogy tájékozódjon a különböző munkafolyamatokról, azok költségeiről, a kitermelésről. Ősszel Szászországba ment tanulmányait folytatni, majd Csehországban a réz- és ónbányászat területén szerzett újabb tapasztalatokat. (Uo.: p. 108. A szerzőpáros több más tanulmányhoz hasonlóan azon az állásponton van, hogy ezen információk megszerzése a mai értelemben vett ipari kémkedésnek felel meg. p. 109. Ezáltal egyre nyilvánvalóbbá válik, hogy az anyaországi elképzelésekben keveredhettek a titkosabb jellegű információszerzési és a valóban tudományos jellegű célok. Selmecbánya itt is kiemelhető abban a tekintetben, hogy a hispán kutatók körútjában ezen a helyszínen volt legkevésbbé szükséges a

219

Borbély Anikó

kémkedési tevékenység, a szívélyes vendéglátást Fausto Elhuyar is többször kiemeli leveleiben.) A Selmecbányán is tanult Andrés Manuel del Río, aki később kimagasló mexikói karriert ért el, egy feljegyzésben számolt be hazánkban szerzett tapasztalatairól, Értekezés egy gépről, amellyel a selmecbányai bányákból, AlsóMagyarországon, kiemelik a vizet címmel (Memoria sobre una máquina con la cual se extraen las aguas de las minas de Shemnitz, en la baja Hungría). (1788. július 25-e a feljegyzés dátuma, megtalálható az Archivo General de Indias levéltárban, Mapas y Planos, Minas, 48, e Indiferentes. URIBE, Salas José Alfredo: Labor de Andrés Manuel del Rio en México: Profesor en el Real Seminario de Minería. Asclepio, 2006. vol. LVIII, n. 2, július-december. p. 250.) A legkevésbé ismert ösztöndíjasok közé tartozik Francisco Antonio Codón, aki azt állította, hogy 14 évig utazgatott III. Károly és IV. Károly megbízásából Franciaországban, a Brit-szigeteken, majd Észak-és Közép-Európában (többek között Selmecen is). (Uo.: p. 113.) Azt is érdemes megemlítenünk, hogy a hispán utazók, ösztöndíjasok Európa számos területére érkeztek a 18. század második harmadától, többek között NagyBritanniába, Svédországba, Hollandiába, Franciaországba, Olaszországba, valamint a német nyelvterületekre, így Freibergbe és Selmecbányára is. Az utazások témái is változatosak voltak, foglalkoztak bányászati technológiákkal, kohászati ismeretekkel, tüzérségi technikákkal (ágyúöntéssel), kémiával, orvostudományokkal, természettudományokkal, gyógyszerészettel stb. A francia felvilágosodással megjelenő „haszonelvű tudományos kutatással” Spanyolország tehát igyekezett minél hatékonyabban kihasználni természeti erőforrásait, fejleszteni a tudományos állapotokat. Ebbe az elméleti-tudományos áramlatba, a tudományos peregrinációba a Portugál anyaország és gyarmati területei is többékevésbe be tudtak kapcsolódni, habár úgy tűnik nem olyan nagy volumenben, mint a hispánok. Példaként említhetőek a térség tudományos utazói közül néhányan, akik szakmai képzésük egyik állomásaként látogattak a Magyar Királyság területére. Mindegyikük tanult a portugáliai Coimbrai Egyetemen természettudományokat, majd európai körútba kezdtek, melynek befejezése után az anyaországi vagy a gyarmati adminisztráció alkalmazottaiként lettek sikeresek vagy a bányászati kitermelés vezető szakembereivé váltak. (A portugál gyarmatokon általánosságban is elmondható, hogy a tudományos karrier és a gyarmati adminisztrációban való alkalmazás menetéhez tartoztak hozzá a coimbrai tanulmányok, majd az azt követő többéves európai tudományos tanulmányutak, tapasztalatszerzések, a képzések során megszerzett gyakorlati tapasztalatok bővítése, a kapcsolatrendszerek kiépítése, tudományos eredmények elérése. Majd ezen lépcsőfokok elérése után kerültek pozíciókba a korabeli értelmiségi fiatalok az anyaországban vagy a brazil területeken egyaránt.)

220


Joaqium Pedro Fragoso de Sequeira Portugáliából, tehát az anyaországból származott, míg José Bonifácio de Andrada e Silva (1763-1838) és Manoel Ferreira de Câmara de Bittencourt e Sá (1762-1835) brazíliai születésűek voltak. Mindkét brazil járt a legfontosabb európai oktatási-gazdasági centrumokban, így Párizsban, Freibergben, Magyarországon, Skandináviában stb. Elsődlegesen a tudományos és technikai újítások, az oktatási módszerek érdekelték őket. Tíz év múlva tértek vissza Lisszabonba és azonnal az anyaországi adminisztrációban kerültek alkalmazásba. Andrada az anyaországban maradt, míg Câmara Minas Gerais állam gyémánt kitermelésében dolgozott. (MACHADO, Iran – FIGUEIRÔA, Silvia F de M.: 500 years of mining in Brazil: a brief review. Resources Policy, 2001, január, p. 16.) Az is elmondható, hogy a portugál Korona is támogatta külföldi szakemberek, elsősorban németek alkalmazását a gyarmati bányavidékeken a 1819 század fordulója környékén vagy már előbb is. [Uo. p. 16 Például WilhelmChristian Gotthelft von Feldner, Friedrich-Ludwig-Wilhelm Varnhagen vagy a brazil geológia megteremtésében kulcsfontosságú szerepet játszó Wilhelm-Ludwig von Eschwege (1775-1855) említhető meg. Német szakemberek megjelenése a gyarmatok kitermelésében, mely tényleges tudományos eredményekkel is járt a 18. század közepétől indult el (de jelenlétük, vagy technikai eredményeik megjelenése előbb is elképzelhető). A portugál Koronának voltak kapcsolatai a német nyelvű tudományos szakemberekkel, azonban egyelőre nincsenek forrásaink arról, hogy közvetlenül a Born-metódus meghonosítására lettek volna kísérleteik.] Câmaráról tudjuk, hogy tudományos munkákat jelentetett meg a Lisszaboni Királyi Akadémiában, közép-és észak-európai útjai során feljegyzéseket készített a legfontosabb bányászati régiókról, gyakorlati és tanácsosi munkája során lejegyezte tapasztalatait a különféle bányászati és kohászati ügyekről. Külön megemlíthető a Feljegyzés Erdély legfontosabb bányászati kitermeléséről („Nota sobre a extraçao das minas do Principado da Transilvânia) című munkája, amit 1796. március 5-én írt Zalatnán. (VARELA, Alex Gonçalves: cientificas no Império portugués: um estudo da obra do “metalurgista de Atividades profissão” Manuel Ferreira da Câmara – 1783-1820. Historia, Ciências, Saúde Rio de Janeiro, v. 15, n. 4, 2008. október-december, pp. 1202 - 1203.– Manguinhos, ) a korszak Itt is megállapítható, hogy tudományos párbeszéd indul meg szakemberei között, levelezéseket folytatnak egymással, vitatkoznak szakterületük aktuális kérdéseiről, szakemberek leszerződtetését javasolják anyaországi előljáróiknak, vagy fejlesztési javaslatokat dolgoznak ki a bányászati kitermelésben.

221

Borbély Anikó

A legmagasabb szintű szaktudást itt is a „németek”, az európaiak képviselték, a tömeges munkaerőt 1888-ig az afrikai rabszolgák biztosították, míg a kitermeléshez, a bányászati vállalkozásokhoz szükséges tőkét pedig az angolok, ami tehát különböző angol bányatársaságok megjelenését hozta magával a 19. században. Az angol társaságok Brazília különböző régióiban kezdték meg a kitermelést, így ebben a században indult el újabb bányászati tevékenység a minas gerais-i Gongo Socco, Morro Velho, Morro das Almas ércmedencékben is, elsősorban az aranykitermelésre szakosodva. A vállakozások alkalmazásában újabb európai szakemberek, csoportos migrációja indult meg a gyarmatok irányába, közöttük a selmeci akadémia egykori hallgatói is megjelentek. Közülük Hocheder János Károly emelhető ki, mint az Akadémia egyik legkiválóbb diákja, aki ebben a régióban tevékenykedett és az egyik legismertebb és legjelentősebb karriert futotta be bő 10 éves amerikai tartózkodása alatt. Javaslatára további európai bányamérnököket hozattak a minas gerais-i bányákhoz. Az Imperial Brazilian Mining Association elnevezésű vállalkozás volt a legelső ilyen jellegű próbálkozás, amikor 1824-ben Catas Altas báró eladta a gonco socco-i területeit a vállalat számára. A Londonban alapított vállalkozás 1826 és 1856 között működött, 1856ban visszaesett a termelés, majd fel is hagyták a bányát, megszűnt a társaság. Működési periódus

1824-56

A vállalkozás megnevezése

Imperial Brazilian Mining Association (Gongo Soco) 1828- ? General Mining Association (São José d’el Rey) 1830-1960 St. John d’el Rey Mining Company, Limited (Morro Velho) 1833-44 Brazilian Company, Limited (Cata Branca) 1833-46 National Brazilian Mining Association (Cocais) 1834- ? Serra da Candonga Gold Mining Company, Limited (Serra da Candonga) 1861-76 East Del Rey Mining Company, Limited (Morro das Almas) 1862-96 Don Pedro North Del Rey Gold Mining Company (Morro de Santa Ana & Maquiné 1862-98 Santa Bárbara Gold Mining Company, Limited (Pari)

222

A kitermelt arany mennyisége (grammban) 12.887.000 ? 72.840.000 1.181.291 207.900 ? ? 2.427.000 2.682.453


1863-73 1864- ? 1868-74 1873-75 1876-87 1880-87 1880-1927 1886- ? 1898-1905 TOTAL

Anglo-Brazilian Gold Mining Company, Limited (Passagem) Roça Grande Brazilian Gold Mining Company (Roça Grande) Anglo-Brazilian Gold Syndicate, Limited (Itabira) Brazilian Consols Gold Mining Company (Taquara Queimada) Pitangui Gold Mines Limited, (Pitangui) Brazilian Gold Mines Company, Limited (Descoberta) Ouro Preto Gold Mines Company, Limited (Passagem) São José d’el Rey Gold Mining Company, Limited (Caçula) São Bento Gold Estates, Limited (São Bento) 102.397.002

753.500 ? ? ? 285.000 ? 8.210.119 ? 922.739

1. táblázat. Minas Geraisban működő angol bányatársaságok és kitermelési adataik Forrás: Souza, Tânia Maria Ferreira de (2004):"Onde O Sol Nunca Brilha: Investimentos Britânicos E Mudança Tecnológica Nas Minas De Gongo Soco, Passagem E Morro Velho," Anais do XI Seminário sobre a Economia Mineira [Proceedings of the 11th Seminar on the Economy of Minas Gerais], In: João Antonio de Paula & et alli (ed.), Anais do XI Seminário sobre a Economia Mineira [Proceedings of the 11th Seminar on the Economy of Minas Gerais] Cedeplar, Universidade Federal de Minas Gerais. Spanyol-Amerika területén az anyaország erősebb és hatékonyabb fejlesztési elképzeléseket tudott megvalósítani, melyek a gyarmati időszak végén indultak el, ezért is csak részben jöhettek létre. A selmeci akadémia egykori diákjai ebbe a reformsorozatba tudtak bekapcsolódni munkájukkal és tudásukkal már a 18. század végén. Ennek részeként próbáltak konkrét bányászati-kohászati innovációt is megvalósítani. A Born-módszer nemcsak az európai tudományos világot pezsdítette fel, hanem az akadémia ismertségét is megnövelte és önmagában egy ibero-amerikai szakmai kapcsolati hálózat kialakulást eredményezte, mely végül többféle területen kristályosodott ki és lehetővé tette nagyobb számú selmeci szakember megjelenését a gyarmatokon. A portugál Korona esetében a gyarmati reformok nem voltak ennyire előrehaladottak, ezért az akadémia diákjainak csoportos formában való megjelenése, bekapcsolódása a brazil bányászati

223

Borbély Anikó

tevékenységbe kisebb mértékű volt, legfőképpen az aranybányászatban történt, és csak általánosabb formában. Itt konkrétan egy angol vállakozás beindulásához és minél nagyobb rentábilitásához volt szükség a technikai újításokra, a képzett munkaerőre, amikor az akadémiához kötődő szakemberek, mint képzett munkaerő megjelentek Minas Geraisban, hogy irányítsák a munkálatokat. Ennek ellenére be tudtak kapcsolódni a térség tudományos felfedezésébe is. Tudjuk, hogy Hocheder mint az első brazíliai angol vállalkozás egyik vezetője, 1830-1840 között dolgozott Brazíliában, maga is részt vett az újabb munkaerő toborzásában és leszerződtetésében. 1835-ben tért vissza Londonba rövidebb időre, majd 1836-ban egy kisebb utazás keretében szülőföldjére utazott, hogy osztrák (magyar) szakembereket szerződtessen le, akik az aranykitermelésben dolgozhatnak Brazíliában. Többek között barátját, a salzburgi gyökerű Virgil von Helmreichent is felfogadta az amerikai munkára, aki szintén a selmecbányai akadémián is tanult, és végül 1836 és 1852 között élt kint. [Friedrich E. Renger: Obras várias de Virgil von Helmreichen (1805-1852). Contribuiçoes á geologia do Brasil. pp. 15-16.] Selmecbányáról másokkal együtt utaztak vissza Londonba, ahonnan hajóval indultak el Amerikába, ahol Helmreichen a Morro das Almas-i bányához került, amit számos utazó tekintett meg. Munkásságával a brazil geológia megteremtésében vállalt aktív szerepet. Az 1840-es években kezdte meg tudományos utazásait Minas Gerais államban, aranylelőhelyeket térképezett fel, melyben barátja Hocheder is segítségére volt. (Uo. p. 18.) Az angol társaság 1835-ben 35 európai, és 110 néger férfi és női munkaerőt (rabszolgát) alkalmazott, anyagilag is támogatta a tudományos kutatásokat, újabb bányászati lelőhelyek felfedezését. Helmreichen végül gyakorlati munkája mellett többször tett tudományos utazásokat a környékbeli bányákban, például 1846-ban egy kisebb, 5 fős csoporttal indult kutatásokat folytatni, járt Rio de Janeiróban, közétette tudományos eredményeit és kollekciókat is gyűjtött a Bécsi Múzeum számára. (Uo. p. 21.) Nem tudhatjuk pontosan az ibero-amerikai utazók és ösztöndíjasok pontos számát. Ehhez további kutatásokra van szükség. (A témával kapcsolatban elsősorban a spanyol és a magyar tanulmányok alapján próbáltam átfogó képet adni, a legfontosabb irányvonalakat kijelölni a kapcsolati hálóban, amelyek tényleg példát jelentenek számunkra, hogy az innováció, egy újítás milyen meghatározó, továbbmutató, hatásaiban messzebbre nyúló következményeket hozhat magával, hogyan jelenhet meg az országok közötti kapcsolatokban is. Az utóbbi években, évtizedben megjelenő szlovák nyelvű szakirodalom, valamint a német nyelvű korabeli forrásmunkák és további levéltári kutatások hozhatják majd magukkal az elsődleges, átfogó megállapítások további megerősítését és/vagy pontosítását.)

224


Sajnos, a korszakban nem készítettek pontos és mindenre kiterjedő feljegyzéseket sem, ezért nem is alakíthatunk ki egy mindent magába foglaló elképzelést. A német hangzású nevek is lehetetlenné teszik a pontos beazonosítást, esetleges magyar gyökerek felfedezését. Mégis a megemlített nevek, tudósok és tevékenységeik, és a selmeci akadémia ibero-amerikai hatásának átfogó jellegű összeírása is megmutathatja nekünk a 18-19. századi tudományos kapcsolatok alakításának módszereit, nehézségeit, választ ad a tudományos és technikai újítások terjedésének általános elméletére. Összefoglalásként megállapíthatjuk Wittman Tibor szavaival élve, hogy „a spanyol felvilágosodás elmaradt a franciától, a portugál a spanyoltól, a brazíliai a portugáltól.” (WITTMAN Tibor: Latin-Amerika története, Gondolat, 1971, p. 204.) Ez az állítás az európai amalgamáció révén kialakult szakmai kapcsolati hálózatra is kiterjeszthető. Ebből a gondolatmenetből is kiindulva tovább erősödik az a feltételezés, miszerint a Born-amalgamáció közvetlenül nem igazán jelenthetett meg a brazil területeken, hiszen a portugál Korona nem volt jelen a szklenófürdői bemutatón, ezt – ahogy láttuk - számos tényező akadályozta és sem az anyaországi, sem a brazíliai területek még nem voltak alkalmasak haladó színvonalú bányászati-kohászati technika gyakorlati megvalósítására, átültetésére. Amíg Spanyol-Amerika eljutott arra a szintre, hogy egy nagy visszhangot kiváltó európai újítást megpróbáljon meghonosítani gyarmatain, habár ott sem jártak sikerrel, mindez a luzitán területeken abban az időszakban, vagyis a 18. század utolsó időszakában fel sem merült igazán. A luzitán-brazil kapcsolatok a selemeci akadémia szakmai-tudományos kisugárzását földrajzilag és tárgykörében is újabb területeken tudták hasznosítani, ezzel tovább szélesítették az intézmény külföldi szakmai-tudományos kisugárzását, de a közvetlen kapcsolatokban nem tudtak olyan mélységben megjelenni, mint a spanyol nyelvű területek. Ha a direkt kapcsolatokban nem is jutottak szerephez, a tágabb, szélesebben értelmezett relációkban ugyanúgy megjelentek elsősorban a technika- és tudománytörténet területén. Az is nyilvánvalóvá válik, hogy a délamerikai bányászati technológia is több forrásból ered, melyben az Ibériaifélszigeten keresztül átplántált közép-európai tudás is manifesztálódik. A brazil és luzitán utazók magyarországi tapasztalatai is gazdagították szakmai és tudományos látókörüket, későbbi munkáikban megjelent az amalgamáció témája, mint a korszak egyik „divatos” technikája vagy éppen a magyarországi eredmények, bányászati újítások. Remélhetően a Selemecbányai Bányászati Akadémiát is meglátogatták.

225

Borbély Anikó

IRODALOM: 1. 2. 3.

4.

5.

6.

7. 8.

9.

226

Dr. BŐHM József (2006): A felsőfokú bányászati szakemberképzés fejlődése és átalakulása. Bányászati Kohászati Lapok (BKL)-Bányászat, 1. szám, pp. 3-5. CSERNA, de Gömbös Zoltán: La evolución de la geología en México (~1500-1929). UNAM, Instituto Geología, Revista, vol. 9., 1. szám, 1990. CARNEIRO, S. Henrique: História de Ciência, da Técnica e do Trabalho no Brasil. Nuevo Mundo Mundos Nuevos, Bibliografías, 2005. http://www.nuevomundo.revues.org/index573.html (2008. július 18.) http://www.embajadabrasil.org/pe/pdf/Brasil%20en%20Sintesis.pdf (2011.07.12) FIGUEIRÔA, Silvia F. de M.: Mineração no Brasil: Aspectos técnicos e científicos de sua história na colonia e no império (séculos XVIIIXIX).América Latina en la Historia Económica, núm. 1., enero-junio de 1994.pp. 41-53. FIGUEIRÔA, Silvia F. de M.: "Metais aos pés do trono": exploração mineral eo início da investigação da terra no Brasil. Rev. USP [online]. 2006, n.71, pp. 10-19. Internet: http://www.revistasusp.sibi.usp.br/pdf/revusp/n71/03.pdf (2011. 07. 06.) FIGUEIRÔA, Silvia F. de M.-DA SILVA, Clarete P.-PATACA, M. Ermelinda: Aspectos mineralógicos, das „Viagens Filosóficas” pelo territorio brasileiro na transiçao do século XVIII para o século XIX. Historia, Ciências, Saúde – Manguinhos, vol. 11. 2004. szeptember-december. p. 714. Internet:Internet:http://www.scielo.br/pdf/hcsm/v11n3/08.pdf (2011.06.29.) GARCÍA, Belmar Antonio – BERTOMEU, Sánchez José Ramón: Viajes a Francia para el estudio de la química, 1770 y 1833. Asclepio-Vol. LIII-12001. HABASHI, Fathi: Schools of Mines. TRAUX, Vol. 30. 2003. No. 34. Hungarian National Committe of ICSOBA at the Hungarian Mining and Metallurgical Society „OMBKE”, Budapest, 2003.pp. 161-171. Internet: (Abstracts): http://www.icsoba.org/tra/vol-30-2003-no34.pdf (2011-07-11) MACHADO, Iran – FIGUEIRÔA, Silvia F de M.: 500 years of mining in Brazil: a brief review. Resources Policy, 2001, január, pp. 9-24. Internet: http://www.globalmercuryproject.org/database/Upload/Brazil%202001%20 Machado%20Mining%20Review.pdf


10. 11. 12. 13. 14.

15.

16.

17.

18.

PARANHOS, Clarete da Silva: Uma contribuicão para a divulgacão da memória científica do Brasil. Revista Técnica IPEP, São Paulo, SP., 2006. augusztus-december, 2. szám, pp. 75-84. PROBÁLD Ferenc (2005): Amerika regionális földrajza. Trefort Kiadó. RENGER, Friedrich E.: Obras várias de Virgil von Helmreichen (18051852). Contribuiçoes á geologia do Brasil. SÁNCHEZ, Picón Andrés: Modelos tecnológicos en la minería del plomo andaluza durante el siglo XIX. Revista de Historia Industrial, No.7, 1995. SERRANO, Pinto Manuel: Aspectos da história da mineraçao no Brasil colonial. In.: Brasil 500 anos. A Construçao do Brasil e da América Latina pela Mineração. CETEM-Centro de tecnologia mineral kiadványa Internet: http://www.cetem.gov.br/publicacao/500anos_BLOCO%20I.pdf (2011.06.21.) SOUZA, Tânia Maria Ferreira de (2004):"Onde O Sol Nunca Brilha: Investimentos Britânicos E Mudança Tecnológica Nas Minas De Gongo Soco, Passagem E Morro Velho," Anais do XI Seminário sobre a Economia Mineira [Proceedings of the 11th Seminar on the Economy of Minas Gerais], In: João Antonio de Paula & et alli (ed.), Anais do XI Seminário sobre a Economia Mineira [Proceedings of the 11th Seminar on the Economy of Minas Gerais] Cedeplar, Universidade Federal de Minas Gerais. Internet: http://www.cedeplar.ufmg.br/diamantina2004/textos/D04A052.PDF (2010. 05.19.) URIBE, Salas José Alfredo: Labor de Andrés Manuel del Rio en México: Profesor en el Real Seminario de Minería. Asclepio, 2006. vol. LVIII, n. 2, július-december. Internet: http://asclepio.revistas.csic.es/index.php/asclepio/article/view/15/15 (2011.07.05) VARELA, Alex Gonçalves: Atividades cientificas no Império portugués: um estudo da obra do “metalurgista de profissão” Manuel Ferreira da Câmara – 1783-1820. Historia, Ciências, Saúde – Manguinhos, Rio de Janeiro, 2008. vol. 15, n. 4, október-december. Internet: http://homolog.scielo.br/pdf/hcsm/v15n4/16.pdf (2011.07.13.) Dr. VITÁLIS György: Száz éve lett főiskola a selmecbányai m. kir. Bányászati és Erdészeti Akadémia Bányászati és Kohászati LapokBKL, 2005. 1. szám pp. 5-7.

227

Borbély Anikó

19. 20.

228

WITTMAN Tibor: Latin-Amerika története, Gondolat Kiadó, 1971. pp. 196236. ZWEIG, Stefan: Brazília a jövő országa. Ford. Halász Gyula. Béta Irodalmi Rt., 1941.


ENVIRONMENTAL AND ECONOMIC ASPECTS OF COALFIRING IN ELECTRIC POWER GENERATION Cost Management in mining

Torsten Uwe Hauck

certificated economist Mátrai Erőmű Zrt. [email protected]

Summary Today the most electricity production in Europe is based on coal and it is behind nuclear electricity production the cheapest energy resource. But the CO2 emission per kWh by using coal for energy production is much higher than with other energy resources. To reduce CO2 emission Europe has introduced the European Emission Trading System (EU-ETS) on 1. January 2005. From 2013 on there will be no free quota anymore and the companies have to pay for every ton CO2 they emit. The cost structure of coal-fired power plants will be changed and this effects the competitiveness of coal as a energy resource. In dependency of CO2-prices and electricity-prices gas as energy resources will be the main competitor of coal.

1. Introduction of present situation 1.1. Market-share of coal based energy-production The coal-heating power plants produce 40% of the world’s energy-supply, ( http://www.iea.org/papers/2010/power_generation_from_coal.pdf; p.13.) a much higher share than any other energy source has. Only this proportion shows already, how inevitable coal is for the world’s economic development. From gas is 21% of the global energy-demand covered, while nuclear energy reaches 14%. The environmental load of the coal-fired power plants is more and more in focus, because these plants are responsible for more than 28% of the global carbondioxide (CO2) emission. (http://www.iea.org/papers/2010/power_generation_from_coal.pdf; p.13.)

However, the sustainability of the coal-based energy production’s competitiveness in the developed countries is undermined by the global intention to reduce greenhouse-gas emission and by the European Emission Trading System,

229

Torsten Uwe Hauck

developed with the same goal. Nevertheless, the competitiveness of coal is pointing beyond itself, because the exclusion of the energy produced from coal with low costs means directly the rise of the electricity-prises. This can lead to competitiveness-problems for the whole European economy by the advancing industrial operational costs. The proportion of coal in the primer energy-mix of Europe is significant, in average 32%. This cannot be replaced in 5-10 year terms by gas or nuclear energy. At the moment, 22% of the European energy-supply is produced from firing gas, and 26% is the part of the nuclear energy. Water-energy reaches 14%, and renewables give 4% of all demand. In case of replacement coal by gas would the import-dependency of EU even increase, while hard coal and lignite have an 80%– share in the European fossil energy resources. (Guaranteeing Energy for Europe How can coal contribute? by EURACOAL; 2010; p.4.) On the base of our technological knowledge the intensity of alternative energy-resources (such as solar-, wind-, water-, biomass-energy) lags much behind the efficiency of the coal- (oil-, gas-) heating power-generation. From the realistic point of view only a fraction of demands can be covered with alternative energy resources. Coal plays also a leading role in the availability of the fossil energyresources: according the researches of HSBC the global oil-stocks will run out in 49 years, gas-stocks can be enough for a bit more, but counting with the present. energy-demand the coal-reserves of the Earth will serve for 176 years http://www.moneynews.com/StreetTalk/HSBC-Oil-May-un/2011/03/24/id/390626 The present power-generation of both, Germany and Hungary, builds on large scale on the coal-assets, which they still possess even on long-term.

230

Environmental and economic aspects of coalfiring in electric power generation

Source: RWE Factbook; Generation Capacity in Europe, June 2007 http://www.rwe.com/web/cms/contentblob/108844/data/11802/de-Factbook-juni-20072.pdf; p. 39

Concentrating on the German situation the proportion in production and the large reserves show clear the importance of coal in the county. This situation will in mid-term surely be fixed taking the freight from nuclear energy and the present coal-heated plant developments into account. Hungary covers 38% of its energy-demand with nuclear energy from its single nuclear power station of the country, operating in Paks. The second largest energy-resource is gas, which must be imported, such as in case of nuclear fuel elements. Its dependency on imported energy-resource can be lessened by lignitebased power-generation, why it available in large scale in the mines belonging to Mátra Power Plant, the second largest electricity-production capacity of the country. According the information of MAVIR, Mátra generated 16% of the Hungarian electricity-production in 2010.

231

Torsten Uwe Hauck

Energy-mix in the electricity-supply 100% 80% 60% 40% 20%

2%

3% 10% 11%

5% 20%

34%

15%

6% 47%

29%

31%

29%

EU-25

Germany

21%

38%

0%

nuclear

coal

renewables

Hungary gas

oil and others

All this shows that the coal-fired power generation plays a significant role in the European, and within that in the German and Hungarian market, too. But the European regulation creates a sharp competition between it and the electricity based on other energy resources.

1.2. ETS as a more and more important factor of coal-based energyproduction The global CO2-emission was 28 245 Mt in 2005, with a 15% proportion of the EU-27. The European Union handles as a task with outstanding importance the reduction of CO2-emission from the plants operating on its area. The first step would be the lowering of environmental load of industry – especially powergeneration and transport - basically air transport. As a measure for cutting carbon-dioxide emission was the emission-trading system launched on 1 January 2005. In compliance with the EU-directive (2003/87/EK) from this day on power plants have to own emission rights in an amount as much carbon-dioxide they emit during production. In the first years a significant part of the emission rights was allocated free for the companies, but this preference will be deleted in most countries of Europe by 2013, and in some new members by 2020 at last. As coal-heated power plants emit the most CO2, the quotas appear as the greatest cost-factor in their situation. This cost will be made acknowledged by the producers as much as possible in their prices, but there exists a point, where the increasing CO2-costs grow the producer prices so much that they loose their competitiveness.

232


1.3. Incompatibility of world’s energy-demand and environmentprotection The world’s energy-hunger and demand grew significantly in the past 15 years, and the growth is expected to continue after the stop because of the global economic crises. This process leads unavoidable to the further development of CO2-emission. That can be read even from the World Energy Outlook 2010 published by International Energy Agency, forecasting the dominancy of coalbased energy production in 2035, although its proportion falls to 31%. It can be explained with the process that developing countries take over this kind of powergeneration from OECD-countries. Gas-fired energy-production will have a proportion of 21% on global scale, but the distribution will shift even in this case from the developed to the rising countries. Growth is unexpected till 2035, only their lifetime will be prolonged. (http://www.worldenergyoutlook.org/docs/weo2010/WEO2010_ES_English.pdf; p.8.)

The world's primer energy-need 20000 18000 16000 14000

Mte

12000 10000 8000 6000 4000 2000 0

1990

2005 coal

oil

gas

2015 nuclear

water

2030 bio

other

Source: IEA – World Energy Outlook, 2007. p. 592.

Although the usage of renewable energy-resources are mentioned as a possible breaking point, but it is not a real option to replace the large power plants able to produce huge amounts of electricity in base load with them even in longer term. Beside the achievement of the ambitious target of EU (20% of energy-supply

233

Torsten Uwe Hauck

should be covered by renewables by 2020) 80% of the energy-demand must still come from fossil energy-resources. This means that the energy-resource available in the greatest amount, coal is further needed, in order to reduce the energydependency of EU. In case third countries will not take serious measures to reduce their greenhouse-gas emissions, EU can loose its competitiveness because of carbonleakage, while not achieving any result in the fight against climate-change. The technology of coal-fired power-generation itself has to be still developed. The EURACOAL has set a three-point plan for that. First in the existing capacities the best available technologies should be used. Part of this is the shut down of out-of – date capacities and the retrofit of the still improvable ones. The second step would be the development of such a technology, by which the efficiency of coal-fired power plants can be increased above 50%. The third step could be the carbon capture and storage (CCS), also have been researched for years. (Guaranteeing Energy for Europe – How can coal contribute? by EURACOAL; 2010; p.7.) Solar- and wind parks depending on weather changes is still need to be completed with fossil-fired power plants, for example with fast-starting gascapacities; while coal-fired power-plants should increase the proportion of biomass among the fuels. It must be noted that small-capacity biomass-power stations (up to 20 MW) supported nowadays have an efficiency of 20%, while they emit 185g CO2/kWh. If this biomass is fired in the coal-based big power plants featured with much higher efficiency, the specific emission per kWh would be reduced near to the half. (Guaranteeing Energy for Europe – How can coal contribute? by EURACOAL; 2010; p.23.)

234


2. Future trends 2.1. Expected development of commodity prices and their effects on energy-producer prices TWh

Development of energy-production in EU-27

4500 4000 3500 3000

492

2500 2000 1500

887

1021

1052

682

833

1000 500

990

1232

1061

1045

908

966

791

737

2020

2025

884

0 2006

1073

2015 nuclear

gas

coal

oil

renewables

Source: Orsolya Fazekas (editor): A magyar villlamosenergia-szektor működése és szabályozása I. 2010.; p. 464

The competition among the energy-resources will be won principally on the base of the producer prices. Presently no fuels can compete with the low price of nuclear energy. Technologies based on renewables are not only expensive, but they are still not able to replace huge amounts of electricity produced from traditional energy-resources. Considering the production costs the second cheapest energy is that generated in coal-fired power plants, although expenses can be significantly higher with the obligatory purchase of CO2 emission rights and the development of their prices. Depending on these and the gas-prices the coal-fired plants can find as serious competitors in gas power stations. Oil- and gas-prices increased further in EU during the past years, and this tendency is followed by the price of electricity. Because of the global demand for fossil fuels, the long supply-chains and the high import-dependency are oil- and gas-prices expected to stay high.

235

Torsten Uwe Hauck

Energy prices, 1980-2030 (2006 dollars per million Btu)

Source: Annual Energy Outlook with Projection to 2030 (Early release) EIA 2007. December

The price of electricity – as shown on the diagram above – follows the trends of price-developments of oil and other energy-resources, but it is significantly affected by the operational costs of networks, equipments, and because of the expected retrofit-boom in the next decade by the development of interest-rates. In case of electricity labour force has much higher weight than in case of other powerresources. That’s why the development of electricity prices can be approached through the weighted average of energy (gas)-prices, producer prices and the expected development of labour force expenses.

236


€/MWh 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30

Energy prices on exchange market

31.08.2010 30.09.2010 29.10.2010 30.11.2010 31.12.2011 31.01.2011 28.02.2011

PHELIX base

PHELIX peak

HUPX base

HUPX peak

Source: EEX and HUPX databases

Producer prices on German and Hungarian site improve nearly the same. The situation is the same with the Czech and Slovakian prices. Even Austria holds electricity-price around EUR 69 with 9000 MW water capacity, which shows similarly that not the production costs but the regional price-level defines the prices in the adequate countries. Hungarian prices are not likely even in the future to develop from the neighbouring countries different.

2.2. Effects of acknowledgement of emission rights’ prices in producer prices According to the present forecasts, the trends of futures on exchange markets and the one-sided undertaking of the EU the continuous growth of CO2-prices can be expected. Authorities of some countries want to avoid the possible low CO2prices through introducing minimum quota-prices, because their sale means a good source for their budgets. For example in United Kingdom the threshold price will be defined at level of 16 English pounds (presently 18,5 EUR), which will be obligatory deployed for all British energy-units affected by the EU ETS from 1 April 2013 on. This means that in case of EUA prices falls under this level, the British companies of the energy-sector would have to pay the difference. The state budget declared the target price being at 30 pounds in 2020.

237

Torsten Uwe Hauck

Examining the composition of price-elements of a lignite Power Plant it can be shown very well, how the proportion of CO2-costs grows in the product-prices, and will become the most significant factor in a decade.

Comparison of price-compositions 200 MW lignite-block

GUD-gasblock

100% 80% 60% 40% 20% 0% 2010

2020 CO2 costs

2010 capacity fee

2020

energy fee

The competitor of the coal-fired power plants is the gas-based production, in case of which only one-third of the lignite production’s CO2 is emitted during the generation of 1 kWh electricity. Beyond this the new generation of gas power plants have even much better specific heat-consumption values and efficiency. The dominant part of gas-based power generation’s costs is the energy fee. Expenses of building a power generating capacity in comparison with a lingite power plant reach only 40% of that, the labour needed for operation only 20-30%, so the capacity fee is lower than in case of lignite technology. The graphics above shows that CO2 will never play a dominant role in the producer price of electricity generated from gas. The CO2 regulation increases the price of electricity generated from lignite, so it suffers a competitive disadvantage after 2012. Whether it looses its competitiveness depends on the development of CO2 quota and gas-prices. Beside middle-high CO2-prices and high gas-prices the competitiveness can stay. If we assume high gas-prices, they will be followed by high CO-prices, as it happened at the beginning of 2008, when because of the jumping oil and gas-prices the quota-prices increased to 25€/q instead of the expected 19€/q level. As a result of the relative low electricity prices in years 2009-10-11 the price of CO2 stayed

238


also low (12-17 €/q). High CO2-prices are likely, when oil- and gas-prices are increasing. In this case the power-generation from lignite is competitive till the middle of the 2020ies even with its existing technology. If EU answers the resent Japanese events with the shut-down of nuclear plants and deleting the nuclear developments, the average market-price will increase, because the cheapest production capacities fall out from the system. This allows a greater space for both, coal and gas-based production, so coal-fired power-generation can operate competitive even with higher quota price-level, and it will be possibly worth to use gas-turbines not only at peak-times.

References: 1. Guaranteeing Energy for Europe – How can coal contribute? by EURACOAL;

2010 2. RWE Factbook; Generation Capacity in Europe, June 2007 3. Annual Energy Outlook with Projection to 2030 (Early release) EIA 2007. December 4. Orsolya Fazekas (editor): A magyar villlamosenergia-szektor működése és szabályozása I. 2010 5. http://www.iea.org/papers/2010/power_generation_from_coal.pdf; [downloaded: 25.03.2011] 6. http://www.moneynews.com/StreetTalk/HSBC-Oil-MayRun/2011/03/24/id/390626 [downloaded: 28.03.2011.] 7. http://www.worldenergyoutlook.org/docs/weo2010/WEO2010_ES_English. pdf [downloaded: 25.03.2011]

239


POSSIBILITY OF LONG-TERM COSTS REDUCTION AT THE MÁTRA POWER PLANT Cost Management in mining

Torsten Uwe Hauck

certificated economist [email protected]

Summary For economical success and for managing a company a detailed planning is an important factor. The business plan is not only for cost control, it is also a basis for investments and for strategic decisions. Mátra Power Plant is the second largest electricity producer in Hungary. It is mainly lignite fired and operates two opencast mines. Because of the different structure a complex and detailed planning process and cost-controlling is absolute necessary. This can only fulfilled with an adequate and modern IT-System.

1. Introduction One of the key for the companies’ competitiveness in the 21st century is a cost-effective operation. The basic condition for it is a modern, well-operating information background, which makes cost-planning and the check of achieved plan-indicators possible. The comprehensive overview of the total operations contributes to the development of innovative new solutions as well, through which the efficiency of cost-management can be improved. As the single components are fully integrated in the information system, all data are available anywhere, which guarantees the high-standard work for employees and users. Considering all this the information system is an essential supporter for the administration, for the preparation for managerial decisions and the rationalisation of the company’s processes. Big companies are able to give fast and definite answers to the continuously changing market-conditions only with the usage of a high-scale integrated enterprise software application, through which they can boost their competitiveness.

1.1

Mátra Power Plant

Mátra Power Plant operates with 950 MW built-in capacities in Visonta, Hungary. It is basically a lignite-fired power plant – which fuel comes from its own

241

Possibility of long-term costs reduction at the Mátra Power Plant

opencast mines in Visonta and Bükkábrány. But it co-fires biomass in 10%, and further 4% of the fuel is natural gas for the operation of its adapted gas-turbines. It supplies 13% of the Hungarian electricity demand which makes it to the second largest electricity-producer in Hungary. In 2010 it has fired 6,5 PJ biomass for generating 500 GWh electricity that meant almost half of the Hungarian renewable energy-production. The company’s integrated mining capacity ensures the exploitation of 8,5 million ton of coal with using open-cast mining technology. Mátra became a determining part of the Hungarian economy by 2010, not only as one of the biggest employers (the average staff number last year was 2424), but as the 18-20th biggest producers of the Hungarian GDP and even as tax-payer with its paid tax in amount of 16 billion Forint. Thanks all this Mátra was noted as a Superbrand in 2010.

Figure 1. Mátra Power Plant Regarding all this it is evidence that Mátra Power Plant adds great values and gives work not only for many employees but also for a large number of subcontractors. Its operation is divided to four subsidies: Power Plant Visonta, Visonta mine, Bükkábrány mine and administration. The sizes and the separated subsidies are the main causes for the preparation of a long-term strategic plan and the usage of a complex enterprise software application. It give a great help in the adaption of the changing political and economical circumstances, in bringing decisions for the long-term sustainability, as well as in the cost-effective and profitable operation. In consideration to this Mátra Power Plant has developed an own business planning model in the middle of 1990ies and it has launched the SAP

242

Torsten Uwe Hauck

R/3 system in 1999. The IT-architecture is an important supporter of the profitable cost-management of the company.

2. Business planning at Mátra 2.1

Aim of business planning

The company determines through the business planning process its future targets and the way of achieving them. Mátra gives great emphasis to the planning, which can be reasoned by its bigness among companies measured on Hungarian scale and by necessity of co-ordination of the two different activities – mining and power-generation. The business plan is prepared for the full lifetime of the company, but its first five years functions as a mid-term plan, its first years as an operative plan. While the long-term plans are more aggregated, the yearly operative plan assigns the tasks broken down to persons in charge. The business plan sets goals for the whole organisation and its departments. The goals fix the performance-requirements for the single managers in order to make clear for everybody what is expected from them. The plan prepares the organisation for the foreseeable changes in the regulatory and economical circumstances and for the potential demands for developments or reductions in some areas and activities. The business plan determines the budget on a complex way. It gives information how much money can be used for the implementation of operational tasks, for the activities and it prescribes the income-requirements as well.

2.2

Process of business planning

The macroeconomic indicators delivered by Mátra’s biggest parent-company (RWE) are taken as basis for the planning. The indicators are f. e. inflationexpectation, exchange courses, commodity-prices and banking rates. Macroeconomic expectations are to be completed with prognoses about the Hungarian economy at the beginning of the planning process. The other essential basic point for planning are the production capacities of the mines and the power plant. For mapping the opportunities for sales, the responsible department leaders estimate the expectable energy-demand, as well as the achievable prices in the competition against other electricity-suppliers and the disposable amounts in the market. The aggregated production and sales plan is based strongly also on the already accepted electricity production and sales agreements. But it calculates with the disposal of surplus energy from the higher load of the existing equipments.

243


Revenues are planned regarding to the algorithm of the signed disposal agreements, incomes from selling the surplus production and the SPOT market prices. After the production is planned the requirements of the human resources with the necessary cut-backs or hires has to developed. The next step is the planning of costs and expenses, taking into account the inflation expectations and the production plan, as well as the demands of the single departments is the cost-level. Are the costs fixed in the yearly plans the detailed broken down to cost-accounts has to made. The iteration process has to be checked continuously, whether enough liquid financial assets are available for the company, while long term development credit instalments are paid regularly and financial interest incomes are maximised. In order to meet its legal liabilities the company builds up provisions for the stopping of the power plant and the mining activities at the end of lifetime. The calculation of these provisions is also part of the business plan. For planning the different items of the balance sheet the working capital (inventories, trade accounts receivable and payable, other receivables and liabilities) must be forecasted. The distribution of profit must also be planned. After all this the profit and loss calculation and the balance-sheet are complied. From these are the cash-flow statement, calculation of return and other indicators are generated. On the base of the income and cost-plan taxes are also forecasted. The profit after taxation will be extended from the retained earnings – taking into account the requirements for ensuring liquidity - and paid for the owners as dividends, securing the expected rate of return of their investments. As the plan stands up as a comprehensive system it is easily to measure what effects the changes of some factors have on the rate of return and on dividends. Some sensitivity calculations based on this demonstrate the effects of several risk factors. From many variations the management chooses the adequate plan. From this plan-version detailed cost-placement, project-number and worknumber and cost-responsibility-plans have to be developed. The plan itself is created in an excel-based business model. The accepted and final detailed plan-numbers were also entered into the enterprise software, the SAP.

2.3

Part-strategies based on the company’s business plan

In compliance with the results of business planning the company determines the ways of achieving its strategic goals. These solutions cover the whole company as well as its functional units. Part-strategies are written separately for sales, for financial matters, for human resources, for operations, purchase, information systems and quality management, too.

244

Torsten Uwe Hauck

The marketing and sales-strategy determines the company’s and its products (electricity, lignite, heat, flue-ash, gypsum) positioning on the market, their desirable composition and it appoints the main directions of the sales network’s improvements. The liquidity and financial strategy plan shows the available resources and their usage. The different plan-variations analyse the advantages and disadvantages of each solution according the consistence of credit, own resources and returns. The human resources strategy contains all solutions in connection to the enrolment, training, motivation and performance evaluation of the employees. The aim of Mátra is to build up staff from multi-skilled labourers. Technical leaders should speak more languages and using information systems on a high level. Part of the operational strategy with each other has to harmonise strategies of the power plant and mines. It contains also the technologies, methods and directing solutions necessary for achieving the goals, as well as the needed developments of the information systems. The investment and renewal plans. The planed depreciations of the tangible assets are also important parts of the business plans. The purchasing strategy contains new possible sources of purchase and even the outsourcing opportunities. The main point is to enhance competition among the suppliers and agreeing contracts for longer period with them in order to get some discounts on the base of the higher amounts. The information strategy determines the informational system for operation and managing. The usage of SAP R3 is quite important on all administrative fields and also for steering production and in maintenance. The ready business plan can be used easily as a background of some investment decisions, because the effects on the company’s operation can be fully analysed.

3. Cost-management system of Mátra At Mátra Power Plant the department leaders are responsible for the costs at the same time. They receive their total premium only if they were able to stay strictly in their department regulated framework of costs. In case of exceeding the framework or not achieving the indicators of the set goals for that year the sum of the paid premium for the cost-responsible leader decreases similarly. This means a strong motivation for all leaders to take an active part in the planning process and to show results in the cost-savings program. This is the so called MBO-system or “performance evaluation motivation system”.

245


Managerial Board Chariman of the Managerial Board; Member of Board in charge of Power Plant

Member of Board in charge of Mining

Manager of the Power Plant

Manater of Mining Strategy

Manager in charge of Power Generation

Department of Quality Assurance and Internal Audit

Manager in charge of Technology

Secretary and PR Department

Manager in charge of Maintenance in Power Plant

Law Department

Manager of Visonta Mine

Member of Board in charge of Business

Business Manager

HR Manager

Manager of Bükkábrány Mine

Strategy Department

Figure 2.: Managerial Board Cost-frameworks in SAP are fixed to the names of each responsible person. At the time of signing an agreement or receiving accounts it is also controllable how far the leader is in its accepted cost-framework. The cost-framework and its break-down can be modified during the year only with managerial allowance. The yearly operational plan is sent by the controlling department to the leaders of other departments broken down to months. Later its numbers are comprised with the fact-data with help of the Business Warehouse System (BW). The deviations are declared regularly to the managerial board, so it is possible to intervene in order to stop any negative process. On the other hand the incoming fact-data are helpful for an more and more accurate forecast of the results during the year and for the making the next-year plan exacter. Every single draft-agreement for purchase is supervised by the financial department. This is the first-level control in usage of the accepted cost-framework of the cost-responsible department. On the base of cost-framework and the already spent sums is entered into the SAP. In the next step contracts were signed always on a higher level of the management for controlling the contracted sum. The received accounts to which letter of performance has already been attached are sent back again to the cost-bearing department for confirmation and they are connected to their agreements in the information system. This makes checking of usage of the contracted sum more possible. Beside that the fixed

246

Torsten Uwe Hauck

payment deadlines in the agreements are connected to the accounts almost automatically. It makes the daily planning of the company’s liquidity easier. Beyond the operative costs all investment, renewal and maintenance related expenses are strongly checked related to the cost-responsible leaders. The excess of the monthly and cumulated cost-framework (and savings too) is collected by the controlling department at every monthly closure. After collecting the controlling department discuss deviations from the plan with the leaders and ask about the reasons for this. The compiled table is presented to the operative meeting of the managers in order to give regular feedback to the costresponsible leaders and gives information to the managers about the actual situation of cost-management.

4. Information system-support for planning and cost-management As companies like Mátra cannot develop special software on its own, because it needs a great-scaled programming background, they have to look for an IT-system which fulfils all its needs. Today every great software-house is continuously working on keeping their systems up-to-date and during this work they use all the experiences collected in different parts of the world. Regarding to this reasons Mátra introduced SAP R/3 system. The SAP R/3 system has client-server architecture. This means that data are stored and worked on a central server. The users work on their own computers and get all necessary data from the server computers. The integrated system was shaped to the company’s special needs by an IT supporting team, so it can support the work of different departments adequately at the same time. Although the company tried to introduce the standard system, programming was necessary in order to meet the special cost-booking requirements of the Hungarian Energy Office.

247


Figure 3. Source: SAP AG publication SAP is a so called client serving architecture. After log in into the system the client can work on his own tasks in his own powers. The users can get information from the central data-base, and they have to enter new data there, too. As it’s a central data-base all users can work with actual data. An important point regarding this system is to get every information from the system, because it contains all data about the company. Because of this all users have their own user-name and secret password. Among powers each transaction types can be allowed separately or forbidden. So it can be clearly determined who has which type of data access or creation or modification authority. To improving the information system for managers the company has introduced the Business Warehouse (BW) module, which works closely together with the SAP R/3 system. This module made much quicker the data-collection for the leadership and for the controlling department. Its basic information resource is the SAP R/3 system. Those ground-data, which are not available in SAP are from external data-stores or other systems read into the SAP R/3, and than they get

248

Torsten Uwe Hauck

decant into SAP BW. The leaders can achieve from BW comprehensive wellorganized account-based information. A enterprise software like SAP can support the general administration tasks of the company, from planning to feedback, as well as assisting in strategic decisions, stopping disadvantageous process and strengthening the advantageous ones. It is an supporting system for strategic decisions as it shows the effect on companies accounts when changing relevant data. For this the business model should be developed by each company in order to be able to cover all their fields of activity with all the possible influencing factors.

249

A kiadásért felelős a Miskolci Egyetem Rektora Megjelent a Miskolci Egyetemi Kiadó gondozásában Felelős vezető: Dr. Péter József Műszaki szerkesztő: Kulcsárné Szabó Katalin Közlemény készítése: Műszaki Földtudományi Kar Példányszám: 250 Készült: DUPLO fóliáról A sokszorosításért felelős: Kovács Tibor üzemvezető TU. 2011-340-ME HU ISSN 1417 - 5398

A Miskolci Egyetem Közleményeinek rövid története A Miskolci Egyetem soproni jogelődje indította el az Egyetemi Közlemények sorozatát A soproni M. Kir. Bányamérnöki és Erdőmérnöki Főiskola Bányászati és Kohászati Osztályának Közleményei címmel (I.-VI. kötetek) 1929-ben. Az 1934-től 1947-ig terjedő időszakban M. Kir. József Nádor Műszaki és Gazdaságtudomány Egyetem, Bánya-, Kohóés Erdőmérnöki Kar Sopron volt az intézmény neve. Ennek megfelelően változott a közlemények címe: Bánya és Kohómérnöki Osztály Közleményei (VII.-XVI. kötetek). Az 1950 előtti utolsó kötetnek - az intézmény nevének további változása miatt - Műszaki Egyetem, Bánya-, Kohó- és Erdőmérnöki Kar, Sopron, Bánya és Kohómérnöki Osztály Közleményei volt a címe. A közlemények kiadása 1950 után átmenetileg szünetelt. A Gépészmérnöki Kar 1949-es miskolci megalapítását, illetve a soproni Bánya és Kohómérnöki Karok Miskolcra történő költözését követően 1955-ben a Miskolci Nehézipari Műszaki Egyetem Közleményei címmel újra indult a közlemények kiadása mind magyar, mind pedig idegen nyelven. 1976-ban, a kari struktúrához is igazodva, négy sorozat indult - A Sorozat (Bányászat), B Sorozat (Kohászat) C Sorozat (Gépészet) és D Sorozat (Természettudományok). Ezek magyarul és idegen nyelveken (angol, német, orosz) is megjelentek. 1990-ben, újabb karok alapítását követően, Miskolci Egyetem lett az intézmény neve és Miskolci Egyetem Közleményei lett a közlemények címe. Egyidejűleg kibővítették a Közleményeket, oly módon, hogy továbbra is igazodjon a kari szerkezethez. Ennek megfelelően három új sorozat indult: E Sorozat (Jogtudomány), F Sorozat (Gazdaságtudomány) és G Sorozat, (Bölcsész és Társadalomtudományi Közlemények). Ennek a kötetnek az anyagát Dr. Somosvári Zsolt egyetemi tanár 70. születésnapja tiszteletére állítottuk össze.

BÁNYÁSZAT ÉS GEOTECHNIKA 2011. A sorozat, Bányászat, 80. kötet

TARTALOM 1.

Rektori köszöntő …….…………………………………………….………................................ Dr.Patkó Gyula

3

2.

Köszöntő Somosvári Zsolt professzor 70. születénapja alkalmából…………...….…………….. Dr.Tihanyi László

5

3.

Visszaemlékezés dr. Somosvári Zsolt professzor dékáni éveire………………………………… Dr. Bőhm József

9

4.

Somosvári Zsolt, a Bányászati és Geotechnikai Intézet professzora 70. éves………………. Dr. Molnár József

17

5.

Dr. Somosvári Zsolt életútja, munkássága...………....................................................................

19

6.

Csaknem ötven év………….………………..……………..…………………………….……... Dr. Somosvári Zsolt

39

7.

A Mecseki Szénbányák és a Miskolci Egyetem kapcsolata Dr. Somosvári Zsolt tudományos munkássága tükrében …………..………………………............................................................. Dr. Nyers József – Dr.Turza István

65

8.

A Bátaapátiban létesítendő kis- és közepes aktivitású radioaktív hulladéktároló felszín alatti földtani kutatási, tervezési, beruházás előkészítési és térkiképzési munkái …………………… Benkovics István – Szúdy Béla – Csicsák József – Berta József – Hámos Gábor

83

9.

Dr. Somosvári Zsolt bauxitbányászattal kapcsolatos munkássága…………............................... Dr. Kovacsics Árpád

99

10.

Dr. Somosvári Zsolt professzor úr munkásságáról az oroszlányi szénmedencében…………...... Dr. Havelda Tamás – Dr. Katics Ferenc

107

11.

Kőzetek szilárdsági és rugalmassági jellemzőinek meghatározása különböző kőzetkörnyezetben kialakított fúrólyukak állékonyságának vizsgálatához……………………... Dr. Debreczeni Ákos

111

12.

Diszkontinuitások befolyása kőzetfalak (rézsűk) állékonyságára, illetve a szükséges paraméterek meghatározása automatikus mérési adatgyűjtő rendszer alkalmazásával………..... Csuhanics Balázs

131

13.

Mélyfúrások állékonysága és a hidraulikus kőzetrepesztés geomechanikája…………………… Dr. Somosvári Zsolt

155

14.

Víztelenítő kutak hozamváltozása lignitkülfejtésekben……………………................................ Dr. Kovács Ferenc

197

15.

Selmeci bányászok Minas Gerais államban, Brazília egyik legjelentősebb bányavidékén és a szakmai kapcsolatok alakulása a 18-19. század folyamán……………………………………… Borbély Anikó

205

16.

Environmental and economic aspects of coalfiring in electric power generation………………. Torsten Uwe Hauck

229

17.

Possibility of long-term coasts reduction at the mátra Power Plant…………………………….. Torsten Uwe Hauck

241

A Miskolci Egyetem Közleménye A sorozat, Bányászat, 80. kötet. Dr. Somosvári Zsolt

Recommend Documents