prof. Ing. Vladimír SLIVKA, CSc., dr. h. c. ředitel ICT děkan Hornicko-geologické fakulty VŠB – Technické univerzity Ostrava
DOZORČÍ RADA prof. RNDr. Radim Blaheta, CSc. Dr. Ing. Ján Fabián doc. Ing. Cyril Klimeš, CSc. PaedDr. Jaroslav Soural, CSc. prof. Ing. Bohumír Strnadel, DrSc.
VĚDECKÁ RADA Ing. Miroslav Eis Ing. Pavel Koscielniak Prof. Dr. hab. Krzysztof Labus prof. Dr. Ing. Jiří Maryška, CSc. prof. Ing. František Pochylý, CSc. RNDr. Jiří Slovák
VÝKONNÝ ŘEDITEL prof. Ing. Vladimír Slivka, CSc., dr.h.c.
prof. Ing. Boleslav Taraba, CSc.
ZÁSTUPCE ŘEDITELE ZA VŠB-TUO
ZÁSTUPCE ŘEDITELE ZA ÚGN
MANAŽER PRO INFRASTUKTURU
MANAŽER PRO VÝZKUM
RNDr. Václav Dombek, CSc.
doc. Ing. Richard Šňupárek, CSc.
VÝKONNÝ MANAGEMENT
MANAŽER FINANCÍ
MANAŽER RIZIK + OSOBA PRO KONTAKT S POSKYTOVATELEM
THP PRO ADMINISTRATIVU
MANAŽER MARKETINGU
Ing. Miroslava Bendová, Ph.D.
Ing. Pavlína Gáliková
Ing. Vladimíra Plačková
RNDr. Václav Dombek, CSc. Ing. Vladimíra Plačková
VEDOUCÍ VÝZKUMNÉHO PROGRAMU 1
VEDOUCÍ VÝZKUMNÉHO PROGRAMU 2
RNDr. Václav Dombek, CSc.
doc. Ing. Jiří Fries, Ph.D.
ZADÁNÍ POZNATKY O FYZIKÁLNÍCH, CHEMICKÝCH, IZOTOPOVÝCH, STRUKTURNÍCH A MECHANICKÝCH VLASTNOSTECH SLOŽEK HORNINOVÉHO PROSTŘEDÍ
NÁSTROJE MODERNÍ, ŠPIČKOVÁ A UNIKÁTNÍ INSTRUMENTÁLNÍ TECHNIKA
VÝSTUP ZÁKLADNÍ PŘEDPOKLADY PRO NÁVRH ENVIRONMENTÁLNĚ ŠETRNÝCH TECHNOLOGIÍ PŘI EXPLOATACI NEROSTNÝCH SUROVIN
CÍLE VÝZKUMNÉHO PROGRAMU 1 Cíl 1:
Vymezení způsobu porušování geomateriálů v závislosti na jejich vnitřní stavbě, způsobu zatěžování a fyzikálních podmínkách.
Cíl 2:
Využití nerostných surovin a odpadů k výrobě modifikovaných jílů a geopolymerů s aplikací ve stavebnictví a BAT technologiích pro životní prostředí.
Cíl 3:
Identifikace původu uhlovodíků v horninovém prostředí a jeho využitelnost pro zvýšení vytěžitelnosti ložisek.
VÝZKUMNÝ CÍL 1 VYMEZENÍ ZPŮSOBU PORUŠOVÁNÍ GEOMATERIÁLŮ V ZÁVISLOSTI NA JEJICH VNITŘNÍ STAVBĚ, ZPŮSOBU ZATĚŽOVÁNÍ A FYZIKÁLNÍCH PODMÍNKÁCH doc. Ing. Jiří Ščučka, Ph.D.
CÍLE • Neinvazivní vizualizace a kvantifikace 2D a 3D struktury a nehomogenit geomateriálů (CT tomografie, zpracování obrazu). • Definice souvislostí mezi vnitřní stavbou materiálů a charakterem jejich zatěžování a porušování za různých fyzikálních podmínek. • Tvorba výpočetních sítí pro matematické modelování chování geomateriálů na základě prostorové vizualizace struktur. • Aplikace poznatků stavitelství.
v
geotechnice
a
podzemním
PŘÍSTROJE, ZAŘÍZENÍ Lis s triaxiální komorou
Počítačový tomograf FT-IR spektrometr s Ramanovým modulem
VÝZKUMNÝ CÍL 2 VYUŽITÍ NEROSTNÝCH SUROVIN A ODPADŮ K VÝROBĚ MODIFIKOVANÝCH JÍLŮ A GEOPOLYMERŮ S APLIKACÍ VE STAVEBNICTVÍ A BAT TECHNOLOGIÍ PRO ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ Ing. Jiří Mališ, Ph.D.
CÍLE Rozšíření poznatků o možném průmyslovém využití, úpravě a technologickém zpracování doprovodných produktů spjatých s těžbou a zpracováním energetických surovin.
Přínos : • snížení dopadů těžby a zpracování energetických surovin na ŽP; • hledání nových a netradičních surovinových zdrojů, např. vedlejších energetických produktů (popílků, strusek), haldovin (jílů), apod.; • výzkum nových silikátových materiálů na bázi geopolymerů, syntetických zeolitů, modifikovaných jílových materiálů.
PŘÍSTROJE, ZAŘÍZENÍ RTG difrakce • •
identifikace a charakterizaci práškových materiálů fázová analýza a identifikace krystalických látek
Mikrosonda pro mikroanalýzu a analýzu strukturního uspořádání
VÝZKUMNÝ CÍL 3 IDENTIFIKACE PŮVODU UHLOVODÍKŮ V HORNINOVÉM PROSTŘEDÍ A JEHO VYUŽITELNOST PRO ZVÝŠENÍ VYTĚŽITELNOSTI LOŽISEK prof. Ing. Petr Bujok, CSc.
CÍLE • Vyšší využitelnost stávajících energetických zdrojů formou zvýšení vytěžitelnosti jejich ložisek. • Vypracování a verifikace metodiky pro reálný odhad zdrojů ložisek uhlovodíků. • Deponace CO2 do propustných vrstev ložisek uhlovodíků s cílem zvýšení jejich vytěžitelnosti. • Využití povrchově aktivních látek ke zvýšení vytěžitelnosti ložisek uhlovodíků.
CÍLE • Geochemická sekvestrace CO2 v uhelných slojích a doprovodných propustných vrstvách včetně zvodní s cílem těžby slojového metanu.
• Identifikace chemického složení a dalších charakteristik zemního plynu, metanu a CO2 v závislosti na genetických podmínkách a horninovém prostředí. • Výzkum možností navyšování kapacitních parametrů podzemních zásobníků plynu.
PŘÍSTROJE, ZAŘÍZENÍ
Analýza vrtných jader
Izotopová analýza
Systém vyhodnocující zhoršení kolektorských vlastností vrstev
VÝZKUMNÝ PROGRAM 2 NOVÉ ENVIRONMENTÁLNĚ ŠETRNÉ TECHNOLOGIE Vedoucí výzkumného programu
doc. Ing. Jiří Fries, Ph.D.
ZADÁNÍ Řešení problematiky pevné, kapalné a plynné fáze horninového prostředí, které jsou ve vzájemné interakci při těžbě fosilních paliv.
PŘÍNOS ZVÝŠENÍ BEZPEČNOSTI PRÁCE, EFEKTIVNÍ DOBÝVÁNÍ A VYUŽÍVÁNÍ NEROSTNÝCH SUROVIN, OCHRANA ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ VE VAZBĚ NA EXPLOATACI NEROSTNÝCH SUROVIN
CÍLE VÝZKUMNÉHO PROGRAMU 2 Cíl 1:
Zajištění technologie pro čištění důlních vod vyhovující požadavkům rámcové směrnice vodní politiky 2000/60/EC.
Cíl 2:
Vývoj technologie přípravy minerálních prekurzorů a nosičů nanočástic cestou dezintegrace vysokorychlostním vodním paprskem.
Cíl 3:
Technologie dobývání ochranných pilířů v uhelných dolech s minimálními vlivy na deformace povrchu a stanovení provozních parametrů dobývací techniky.
Cíl 4:
Bezpečnostní aspekty environmentálně šetrných technologií souvisejících s těžbou nerostných surovin z hlediska výbušnosti, hořlavosti, samovzněcování a klimatizace dolů.
VÝZKUMNÝ CÍL 1 ZAJIŠTĚNÍ TECHNOLOGIE PRO ČIŠTĚNÍ DŮLNÍCH VOD VYHOVUJÍCÍ POŽADAVKŮM RÁMCOVÉ SMĚRNICE VODNÍ POLITIKY 2000/60/EC
Ing. Jan Thomas, Ph.D.
CÍLE • Hodnocení vývojových trendů chemického složení důlních vod pro různé ložiskové formace.
• Určení formy výskytu prvků v důlních vodách pro návrh optimální membránové technologie. • Vývoj metod odstraňování těžkých kovů s využitím geopolymerů. • Verifikace technologických podmínek pro odstranění rozpuštěných a nerozpuštěných látek s využitím membránových procesů.
PŘÍSTROJE, ZAŘÍZENÍ • Elektromembránová separační jednotka. • Adiabatický mikrokalorimetr.
• Laserový optický systém pro sledování chování částic.
VÝZKUMNÝ CÍL 2 VÝVOJ TECHNOLOGIE PŘÍPRAVY MINERÁLNÍCH PREKURZORŮ A NOSIČŮ NANOČÁSTIC CESTOU DEZINTEGRACE VYSOKORYCHLOSTNÍM VODNÍM PAPRSKEM Ing. Josef Foldyna, CSc.
CÍLE • Numerická simulace třífázového proudění vody, a minerálních částic v mlecí komoře. • Verifikace numerického modelu proudění v mlecí komoře metodou PIV. • Experimentální výzkum dezintegrace minerálů s ohledem na jejich morfostrukturní a disperzní charakteristiky. • Konstrukce mlecí komory pro dezintegraci minerálních částic vodními paprsky.
PŘÍSTROJE, ZAŘÍZENÍ • Zařízení pro řezání vodním paprskem. • Zařízení pro měření kapalinových proudů metodou PIV. • Software ANSYS. • Elektronová mikrosonda. • RTG-difraktometr. • Ramanovský spektrometr.
PŘÍSTROJE, ZAŘÍZENÍ Zařízení pro řezání vodním paprskem
PŘÍSTROJE, ZAŘÍZENÍ Zařízení pro měření kapalinových proudů metodou PIV
OBRÁZEK
VÝZKUMNÝ CÍL 3 Technologie dobývání ochranných pilířů v uhelných dolech s minimálními vlivy na deformace povrchu
Ing. Petr Koníček, Ph.D.
CÍLE • Technologie dobývání uhelných zásob v ochranných pilířích. • Dimenzování pilířů a chodbic. • Metodika dimenzování kotevní výztuže chodbic. • Metodika zjišťování rozpojitelnosti hornin.
• Optimální parametry dobývací techniky pro konkrétní podmínky.
PŘÍSTROJE, ZAŘÍZENÍ
Počítačový tomograf
Přístroj pro měření rozpojovacích sil
Zatěžovací lis s triaxiální buňkou
VÝZKUMNÝ CÍL 4 Bezpečnostní aspekty environmentálně šetrných technologií souvisejících s těžbou nerostných surovin z hlediska výbušnosti, hořlavosti, samovzněcování doc. Dr. Ing. Aleš Bernatík
CÍLE • Snižování rizik výbuchů prachoplynových směsí (hybridních směsí). • Modelování výbuchů a jejich šíření v uzavřených a polootevřených prostorech. • Snižování rizik samovzněcovacích procesů v podmínkách vyšších teplot horninového masívu.
PŘÍSTROJE, ZAŘÍZENÍ • Výbuchový autokláv pro stanovení podmínek exploze a expanze materiálů. • Software pro analýzu rizik výbuchů. • Mikroskop pro identifikace změn materiálů při hoření a výbuchu. • Pec pro samozáhřev pro stanovení podmínek samozáhřevu pevných látek.
PŘÍSTROJE, ZAŘÍZENÍ Pec pro samozáhřev
PŘÍSTROJE, ZAŘÍZENÍ Software pro modelování
Dobývací metoda Room & Pillar Nová dobývací metoda v OKD, a.s. Projektovaná pro potřeby OKD, a.s. jako „bezpoklesová“ resp. s minimálními poklesy Založena na ponechání stabilních uhelných pilířů V případě úspěchu umožní zpřístupnit značné množství zásob vázaných s ohledem na ovlivnění povrchu v tzv. senzitivních oblastech Pro ověření provozu byla vybrána oblast ochranného pilíře jam závodu Sever Dolu ČSM
38
Důl ČSM – závod Sever
Jámy závodu Sever
39
Geologie, struktura, zásoby 800 M 12˚ až 15˚
900 M
Celkem zásoby: 2 299 000 tun 40
Technologické zařízení pro dobývání Shuttle Car Feeder Breaker
Scoop (Fairchild)
Svorníkovací stroj (Alminco)
41
Miner Bolter – dobývací a svorníkovací stroj 2 jednotky pro stropní svorníky na každé straně 5,2 m široká frézovací hlava s vodními tryskami pro eliminaci prachu
Frézovací a svorníkovací sekvence 1. Frézování uhlí 2. Svorníkování stropu a boků 3. Znova frézování uhlí 42
1 jednotka pro boční svorníky na každé straně
Miner-Bolter – dobývací a svorníkovací stroj
Záběr na celou šířku 5,2 m
Svorníkování boků
Svorníkování stropu
Frézovací hlava
1,8 m až 4,5 m
43
Cyklus dobývání - animace I 2. Shuttle car č. 1 převáží uhlí na feeder, mezitím shuttle car č. 2 je nakládán.
1. Kombajn dobývá uhlí a nakládá ho na shuttle car č. 1, mezitím shuttle car č. 2 čeká.
3. Shuttle car č. 1 vyklopí náklad na feeder breaker 4. Feeder breaker drtí uhlí a vykládá na pásový dopravník
44
Sloj 30 - Návrh plánu dobývání Jednotlivé dobývky
Základní okruh
Severní jámy
45
Potrubí pro rozvod médií
Větrní závěs Ventilátor
cca 43 m max. 7
6 4
5
2 3
1
Miner Bolter
Feeder Breaker Shuttle car
Energetická centrála
Schéma svorníkování Schéma svorníkování pro dobré stropní podmínky – ideální návrh
Rozsah možností svorníkování stropu dle technologie JOY 47
Příklady z praxe
• Strop a stěny budou zasíťovány. • Možný koncept zasíťování při použití sítě Huesker na strop a boční stěny.
48
Příklady z praxe
Bolted roof with mesh and straps and polyethylene water pipe
“Dinner hole”
Laser sight
Příklady z praxe Primary support Belt hangers (Not on primary support)
50
Příklady z praxe
Slinger type rock dusting equipment 51 (Fits in bucket of scoop)
Příklady z praxe
DSI Foam rock dusting equipment 52
Příklady z praxe Rock dust bag type explosion barrier • 14 bags across • Dubaco (South African company)
53
Příklady z praxe
Valves to control airflow
Fiberglass ventilation tubing
54
Příklady z praxe Wire mesh on the roof
Tensar plastic mesh on the ribs Flexible ventilation duct
55
Příklady z praxe Feeder Breaker
56
Příklady z praxe Shuttle car
Shuttle car
Shuttle car Text Box Continuous miner 57
Příklady z praxe
Power center (7200 incoming voltage)
58
Děkuji za pozornost
ict.hgf.vsb.cz
