Miskolci Egyetem Műszaki Földtudományi Kar Bányászati és Geotechnikai Intézet Bányászati és Geotechnikai Intézeti Tanszék
Robbantástechnológia és a készlettel szemben támasztott követelmények összehasonlítása Szakdolgozat Készítette: Gajdos László Szakirány: Bánya- és geotechnikai Ipari konzulens: Dr. Nagy Lajos ügyvezető igazgató Tanszéki konzulens: Dr. Bohus Géza egyetemi docens Beadás dátuma: 2014. 05. 09. Miskolc, 2014
Tartalomjegyzék: I. Bevezetés ........................................................................................................................... 1 II. A felnémeti bánya és őrlőüzem bemutatása ................................................................. 1 II.1. Általános ismertetés ....................................................................................................... 1 II.2. Történelmi áttekintés ..................................................................................................... 2 II.3. Geológiai adottságok ..................................................................................................... 3 II.3.1. Triász mészkő jellemzése .................................................................................... 4 II.4. Ásványvagyon készlet ................................................................................................... 6 II.5. Nyersanyag kitermelési módja....................................................................................... 7 II.6. Jövesztés ........................................................................................................................ 8 II.7. Batározás ........................................................................................................................ 9 II.8. Meddő elhelyezése ......................................................................................................... 9 II.9. Szállítás a bánya területén .............................................................................................. 9 II.10. Előtörő ....................................................................................................................... 10 II.11. Őrlőüzem technológia áttekintése [2] ........................................................................ 11 II.12. Előállított termékek.................................................................................................... 14 III. A jelenleg alkalmazott robbantási technológia ........................................................ 15 III.1. Robbantási Technológiai Előírás ................................................................................ 15 III.2. A robbantás során felhasznált anyagok, eszközök és ezek jellemzése ....................... 18 III.3. A robbantások célja .................................................................................................... 20 IV. A robbantásokhoz kapcsolódó számítások ............................................................... 20 IV.1. Közelségi tényező meghatározása [8] ........................................................................ 20 IV.2. A robbantólyuk és a töltet átmérője [8] ...................................................................... 21 IV.3. Előtét meghatározása [9] [10] .................................................................................... 22 IV.4. Soron belüli lyuktávolság meghatározása [10] [9] ..................................................... 23 IV.5. A fojtás anyaga és hossza [10] ................................................................................... 23 IV.6. Sortávolság meghatározása [8] ................................................................................... 24 IV.7. A túlfúrás értékének meghatározása [10] ................................................................... 24 IV.8. Várható szemeloszlás számítása ................................................................................. 26 V. Költségek megoszlása egy kőbányában ...................................................................... 27 V.1. Robbantáshoz kapcsolódó közvetlen költségek .......................................................... 28 VI. Szelektív jövesztés lehetőségének vizsgálata ............................................................. 28 VI.1. 400-as szint anyagminőségének eloszlása .................................................................. 29
I
VI.2. 420-as szint anyagminőségének eloszlása .................................................................. 32 VI.3. 435-ös szint anyagminőségének eloszlása ................................................................. 37 VI.4. 462-es szint anyagminőségének eloszlása .................................................................. 40 VI.4.1. Szarvaskő felé eső rész .................................................................................... 40 VI.4.2. Eger felé eső rész ............................................................................................. 43 VII. Kísérleti robbantás .................................................................................................... 45 VII.1. Szelektív robbantást alkalmazva: .............................................................................. 47 VIII. Értékelés .................................................................................................................... 48 Irodalomjegyzék: ............................................................................................................... 51 Ábrajegyzék: ...................................................................................................................... 52 Táblázatjegyzék: ................................................................................................................ 53
II
Magyar nyelvű összefoglalás Szakdolgozatomban az Omya Hungária Mészkőfeldolgozó Kft. felnémeti bányaüzemében végzendő robbantások kivitelezésével és ezáltal a szelektív robbantástechnika alkalmazásával foglalkoztam. Ehhez először ismertettem a bányatelek alapadatait és domborzati viszonyait, valamint a bányaművelés körülményeit. Ezt követően részletesen bemutattam a Robbantási Technológiai Előírást és számításokkal igazoltam a robbantási paramétereket. Megvizsgáltam a jelenleg művelés alatt álló szintek szelektív jöveszthetőségének lehetőségét. Ehhez a fúrási jegyzőkönyveket használtam fel és Excel segítségével ábrázoltam a fúrólyukak anyagminőségének eloszlását. Szakdolgozatom végén összehasonlítottam a hagyományos robbantás és a szelektív robbantás után keletkező anyagok utómunkálatainak költségét, illetve javaslatot tettem a robbantástechnológia módosítására. Angol nyelvű összefoglalás In my thesis I deal with the construction of explosions and the application of selective explosion of Omya Hungária Mészkőfeldolgozó Kft. (limestone processor limited liability company) located in Felnémet. First of all, I present the basic data of mining plot, relief affairs and the circumstances of minework. Then I introduce the RTE (Specifications of Blasting Technology) and I verify the blasting parameter with calculations. I investigate the possibility of selective stoping on the currently under crop levels. For this examination I use the drilling reports and I represent the dispersion of material quality of the blastholes. At the end of my thesis I compare the cost of the post screening of the resulting materials in traditional to selective blasting case, and I advice to modify blasting technique.
0
I. Bevezetés A szakdolgozatom témája az OMYA Hungária Mészkőfeldolgozó Kft. robbantási technológiájának és a robbantások gazdasági hátterének vizsgálata. Az arra alkalmas falszakaszokon anyagminőség-orientált robbantás előzetes számításait hajtom végre. Az anyagminőségre a lefúrt robbantólyukak adataiból tudok következtetni. A jövesztésből származó eredményeket összehasonlítom a korábban végzett robbantások eredményeivel. Számításaimat ábrákkal és diagramokkal szemléletem.
A kísérleti robbantások előtt bemutatom a cég történelmét, az üzem technológiáját, valamint a bánya ásványvagyon készletét.
Ismertetem az alkalmazott robbantási technológia hátterét és elméleti számításait.
Összegzem három általam kiválasztott falszakasz korábbi robbantásainak adatait és költségeit.
Elméleti síkon vizsgálom ezen falszakaszok szelektív robbantásának lehetőségét.
Összehasonlítom az aktuálisan alkalmazott és a szelektív robbantási technológia gazdaságosságát.
Javaslatot teszek az általam vizsgált robbantási módszer alkalmazására.
II. A felnémeti bánya és őrlőüzem bemutatása II.1. Általános ismertetés Az OMYA szinte a világ minden részén foglalkozik mészkő [CaCO3] és dolomit [CaMg(CO3)2] bányászatával. Előállított termékei leginkább töltőanyagok a műanyag-, festék- és papíripar valamint a mezőgazdaság számára. A szemcseméret a felhasználási területtől függően változik. Jellemzően 90 μm alatti szemnagyságú anyagot állítanak elő. A felnémeti mészkő bányában a legkedvezőbb fehérség korábban csak 88% körül volt. A visontai hőerőműben megépült kéntelenítő berendezés okot adott egy új üzem megépítésére, mert a régi a kéntelenítő számára szükséges mészkőőrlemény mennyiségi és minőségi kritériumait nem lett volna képes kielégíteni. Így a szerződések megkötése után zöldmezős beruházásként került megépítésre az új, szinte teljesen automatizált őrlőmű, ami már minden feltételnek eleget tudott tenni.
1
II.2. Történelmi áttekintés A mészkőbányászat a Berva völgyében 1946-tól vált jelentőssé, amikor is a Felnémeti Mészművek egy évi 50000 tonna kapacitású bányát alakított ki. Az 1950-es évektől jelentősebb fejlesztések történtek és az éves kapacitás 200000 tonnára bővült. Új bánya nyitásával ezt a számot 380000 tonna/év -re tudták növelni. A bányanyitással szükségessé vált egy geológiai vizsgálat is, ami megállapította, hogy a bánya akkori földtani készlete 200 millió tonna, műrevaló része pedig 65 millió tonna. A mészkőőrlemények iránti megnövekedett kereslet hatására egy új őrlőüzemet építettek fel, amely az 1960-as évektől már talajjavító őrleményt is gyártott. 1963.01.01-től a bánya az Országos Érc- és Ásványbányák Mátrai Bánya és Előkészítő Mű Felnémeti Üzeme néven működött, egészen 1992-ig, amikor is a svájci központú világkonszern, az OMYA tulajdonába került. 2000. márciusára az iparág egyik legnagyobb beruházása készült el, melyben a bánya mellé egy teljesen új üzemet építettek. 2005-ben a nagy keresletre való tekintettel az üzemben lévő technológiai sort megduplázták, így a kapacitás is növekedett:
bányában: 1000000 tonna/év
őrlőüzemben: 720000 tonna/év
2
II.3. Geológiai adottságok
1. ábra: Bányatelek [1]
Az 1. ábrán két bányatelek látható. A nyugati a ma is művelt „Eger III – Mészkő” védőnevű bányatelek, míg a keleti, Felnémet – Felsőtárkány bányatelek, művelését már felhagyták. A terület földrajzilag és földtanilag a Bükk - hegység DNY-i nyúlványa. Nyugaton a Berva-patak meredek lefutású völgye, délen a Berva oldal, keleten a Mészvölgy a határ. Észak felé fokozatosan emelkedő, de nem meredek morfológiával kapcsolódik a Bükkfennsík DNY-i nyúlványába. A meredek oldalon több vízmosás tagolja a térszint, a felső laposabb területen több víznyelő található. A terület közigazgatásilag Eger-Felnémethez tartozik. [2] A mészkőbánya a Bervai mészkőrög területén található, ami középső triász korú „Bervai mészkő”-ből épül fel, vastagsága többszáz méter. A bányatelek legmagasabb pontja +509 mBf, legalacsonyabb művelt szintje pedig +350 mBf. A 350 méteres mészkőösszlet vastagság ellenére a 250 mBf szint alatti kőzet
3
már nem műrevaló, az alatta fekvő világosszürke agyagpalától és homokkőtől elválasztó réteg egyenlőtlensége miatt. A kőzetanyag több mint 85%-át világosszürke, közepesen karsztosodott, középső triász korú mészkő alkotja, melyet 1-6 méteres vastagságban sárga agyag, homokos agyag, vörös agyag illetve lösz borít. A fedőösszlet a karsztos járatokon és nagyobb repedéseken keresztül alsóbb szinteket is elér. Három eltérő típusú mészkő különböztethető meg a területen: [2] - Világos, kékesszürke, néhol fehér mikrokristályos szövetű mészkő - Sötétszürke, mikrokristályos, szakaszosan kovasavban gazdagabb mészkő - Világosszürke, breccsás szövetű mészkő (Felsőtárkány – Mészvölgy jellemzője) A jövesztett mészkő jellemzői: - CaCO3 tartalom: 95 - 97 % - MgCO3 tartalom: 1,5 - 3 % - Fe2O3 tartalom: 0,05 - 0,1 % - HCl-ban oldhatatlan anyag tartalom: 1,25 - 3 % - általános fehérség: 78 - 80 % A vizsgálatok alapján megállapítható, hogy a világos és sötét mészkövek majdnem azonos kémiai összetételűek, szövetükben és a szerves anyag tartalomban van lényeges eltérés. A kőzet rideg anyagú, nagy szilárdságú, jelentős koptató hatású, általános fehérségi fokú és a MgCO3 tartalma alacsony. II.3.1. Triász mészkő jellemzése A bányászat tárgyát képező úgynevezett „bervai mészkő” szervesen illeszkedik a Bükk hegység földtani egységébe. Ezt a mészkőöszletet nyugati és északi irányból ladíni korúnak - egyes kutatások valamivel idősebbnek vélik - tartott szaruköves mészkőbetelepüléses rétegzett agyagpala határolja. Az agyagpala a mészkővel egy körülbelül 20,0-40,0 m széles „melange” zóna beiktatásával egy tektonikus vonal mentén érintkezik. A törésvonal dőlésiránya kelet-délkeleti, dőlésszöge 70°-90°. Nyugatról keletre haladva a középszürke, sötétszürke mészkő a mészkőöszlet középső részén található úgy, hogy kelet felé legyezőszerűen szétnyílik a sáv. A +250 mBf szinten teljes szélességben világosszürke, szürkésfehér mészkő található, míg a világos 4
rész a felsőbb szinteken a mészkőöszlet szélein kivékonyodik, sőt a +475 mBf szinten a keleti oldalon teljesen kiékelődik. A különböző színű mészkövek majdnem azonos kémiai összetételűek, csak szövetükben, valamint szerves anyag tartalmukban van eltérés. A terület tektonikai szempontból vizsgálva erősen zavart és karsztosodott. A törészónák, valamint a mészkő karsztosodott járatai, üregei jelentős meddő anyagot hordoznak magukban. Ez a meddőanyag korát tekintve pleisztocén korú, összetételét tekintve főleg agyag, bemosott törmelék, homok és agyagpala. A mészkő feküje ismeretlen, feltehetően agyagpalaként adható meg, mivel nincs olyan objektum, ami átharántolná a mészkövet. A bánya területének nyugati szélét átszeli a közel észak-dél irányú Berva-patak völgye, keleti szélét pedig érinti az ugyancsak észak-déli irányú Mész-patak völgye. [11] [12] [13]
2. ábra: Földtani szelvény (Szerkesztette: Márton Gyula 1957) A 2. ábrán jól megfigyelhető, hogy a hegység fő alkotó anyagai középső triász korú világosszürke mészkő helyenként világosszürke agyagpala, homokkő és szaruköves mészkő közbetelepülésekkel. Az ábráról az is kivehető, hogy valamennyi művelési szint alatt DNY-ÉK irányban meddős kőzetrészek húzódnak végig.
5
Hidrogeológiai viszonyok: A mészkő erősen repedezett, így a bekerülő csapadékvíz jól elvezetődik. A bányatelken belül, annak nyugati oldalán található a Bükk-hegységben eredő Berva - patak, amely a gyár területét elérve az ú.n. ROCLA csővel kialakított mesterséges mederben folyik keresztül. [2] A bányatelken belül a jelenlegi iroda déli részén lefúrt karsztvízfigyelő kutak vannak, valamint további két figyelő-kút került megvalósításra 2011-ben. Levegőszennyezés Porképződésre kell számítani a száraz időszakban a jövesztés (robbantás), rakodás és a szállítás során. A porzás megakadályozása érdekében száraz, különösen száraz és szeles időben a terület locsolása történik. [2] II.4. Ásványvagyon készlet „Eger – III. mészkő” Csoportosítás
Földtani készlet (Mt)
Pillér/Tartalék (Mt)
B műrevaló
115
17
B nem műrevaló
21
15
C1 műrevaló
86
17
C1 nem műrevaló
3
3
C2 műrevaló
0
0
C2 nem műrevaló
117
19
B
– bányafallal vagy bányafallal és mélyfúrással feltárt tömb
C1
– több mélyfúrással, vagy kisebb bányászati tevékenységgel művelt tömb
C2
– nagyobb megkutatottságú tömbbel érintkező, de C1 kategóriának megfelelő kutatottsággal nem rendelkező tömb
A rendelkezésre álló ásványvagyont az üzem még hosszú ideig képes lesz felhasználni, feldolgozni, majd ellátni vele a vevőket. 6
II.5. Nyersanyag kitermelési módja A bányaművelés jelenlegi és tervezett módja a szintosztásos robbantásos jövesztés. Az alkalmazott bányaművelési módnál a bányaudvarok legkisebb mérete legalább azonos a hozzátartozó függőleges falmagassággal. A mészkőtermelés az alábbi, technológiailag önálló részterületekre bontható: 1. Haszonanyag jövesztés (fúrás, robbantás) 2. Rakodás (másodlagos aprítás, felrakás, készáru rakodás) 3. Rostálás (osztályozás, elsődleges meddőleválasztás) 4. Törés, meddőleválasztás az előtörőnél 5. Hányóképzés
3. ábra: Termelési szintek 7
II.6. Jövesztés A jövesztést nagyátmérőjű (89 mm) lyukak fúrása, majd a lyukakba töltött és villamos gyutaccsal iniciált EMULEX indító töltettel indított AUSTINE töltet felrobbantása jelenti. Az oszlopos lyukak dőlése a tervezett faldőlésnek megfelelően 60°-70°. A fúráshoz SANDVIK DX 800 és BÖHLER BPI-119 típusú fúrógépek állnak rendelkezésre. [2]
4. ábra: Sandwik DX-800 típusú fúrógép
A nagyobb robbantási munkák végzéséhez alkalmanként 4 fő szükséges, ebből 2 fő a bánya állandó dolgozója, 2 fő a robbantóanyagot szállító vállalkozó alkalmazottja. A robbantáshoz 1 db NTR 4000 típusú robbantógép, 1 db Schaffler 861 típusú robbantógép és 1 db XWHG típusú gyutacsvizsgáló áll rendelkezésre. [2]
8
II.7. Batározás A bányában a robbantás során keletkezett „túlméretes” darabok (batárok) aprítását Liebherr 964 típusú lánctalpas hegybontó gép végzi batározó golyó segítségével valamint hidraulikus kalapáccsal is történhet a batározás. II.8. Meddő elhelyezése Az Omya Hungária Mészkőfeldolgozó Kft „Eger – III. Mészkő” védőnevű bányatelken az elmúlt 40 év során több meddőhányó lett telepítve, amelyek megnevezésüket tekintve az alábbiak: Régi I. meddőhányó Régi II. meddőhányó Keleti I. meddőhányó Keleti II. meddőhányó Északi meddőhányó A hányók közül a Régi I. és Régi II. meddőhányók rekultivációja már befejeződött, így ezen a területen erdőségek találhatóak. A Keleti I. és Keleti II. meddőhányók felületén már a spontán füvesedés és cserjésedés megindult, valamint rézsűik rendezése szakaszokban már megtörtént. Ez jól mutatja, hogy a hányó anyaga kitűnően alkalmas növények élőhelyéül, azonban végleges formáját még nem nyerte el a depózott meddőanyag. II.9. Szállítás a bánya területén A szállítást a bánya területén az alvállalkozó cég végzi. A fő szállítási feladat a jövesztett és felrakott kő szállítása a törői bedöntő garathoz átlag 1,2 km távolságon. Nagyobb feladat még a kővel társult meddő bányafaltól hányóra való szállítása. Másodlagos szállítási feladat az osztályozott anyagok depóra történő szállítása. A szállítójárművek közlekedése a bányaterületen belül kijelölt belső szállítási útvonalakon bonyolódik. [2]
9
II.10. Előtörő
A bányaüzem területén a +380 mBf szinten 2000. évben üzembehelyezésre került előtörő berendezés az alábbi gépegységekből áll:
Mozgókocsis adagoló bedöntő garattal, mely 40 tonna kő befogadására alkalmas. Az adagolókocsi frekvencia váltóval rendelkezik, amellyel a folyamatos teljesítmény-szabályozást tudja biztosítani. Maximális teljesítménye 400 tonna óránként.
Meddőleválasztó vibrátor 2 db osztályozó síkkal, így három részre tudja bontani a feladott anyagmennyiséget. Az alsó szitasík 35 mm-es nyílásmérettel rendelkezik és az ezen áthulló frakciót szalaggal szállítják a meddős depóra. A felső szita 200 mm-es nyílású és az ezen fent maradó darabok kerülnek a pofástörőbe. A köztes frakció közvetlenül a köves szalagra jut.
Egyingás pofástörő l20 cm széles törőingával.
Kőszállító szalagok a kődepózáshoz:
1 db 12 m hosszú, 1200 mm széles 1 db 40 m hosszú, 1200 mm széles
Meddő szállítószalag meddős silóval - a siló hidraulikus távműködtetésű csapolóval szerelve.
Porelszívó és szűrőberendezés [2]
10
5. ábra: Bányaművelési folyamatábra [4] II.11. Őrlőüzem technológia áttekintése [2] Az őrlőüzem a bányatelken a +250 mBf szinten épült fel. Az üzem folyamatos kőellátását a bánya +340 mBf szintje felett képzett előtört kőből álló kúp mintegy 100.000 tonnás kőkészlete biztosítja. A kőkúp alatti kitároló térben lévő 2 db adagolóra gravitációs úton kerül a kő. Az adagolók egy kőszállító szalagra dolgoznak, amely szalagra a +325 mBf szinten még egy feladási lehetőséget biztosító bedöntő garaton és adagolón is adható fel kő az őrlőüzem felé. A kőszállító szalag az őrlőüzem legfelső szintjére viszi a követ. A szalag végén választási lehetőség van a kő osztályzására, vagy utántörőre adására. Az osztályozóra járatás esetén két frakció állítható elő, amelyek egy surrantó és depózó szalagrendszeren szállítva az üzem mellett lévő depókra lesznek elhelyezve, ahonnan közúton történő szállítással értékesíti a cég ezeket. A 110 mm feletti kőfrakció, illetve a teljes kőmennyiség, - amennyiben a szalag után a kő útvonalául az utántörő felé vezető út lesz meghatározva - egy röpítő törőre kerül, amely 60 mm alá aprítja a követ. Az utántört kő 2 db 500 m3-es silóban tárolható, ahonnan a görgős malmokra adható fel.
11
A görgős malmok egy légosztályozóval vannak egybeépítve, így végtermékként csak a 90 mikrométer alatti szemcsék kerülnek ki a zárt rendszerű körfolyamatból. Az így előállított őrlemény az üzem fő terméke, amely egy porszűrő rendszeren történő leválasztás után a késztermék silókban, majd innen vasúti, közúti tartálykocsikban, illetve „zsákolt” formában értékesíthető. Az őrlőüzem 2001. évi bővítése során, a malom feletti osztályozóról a malomba viszszakerülő 90 mikrométeresnél durvább szemszerkezetű őrlemény egy támolygó szitasor beépítésével tovább osztályozható lett, így további termékek keletkeztek.
6. ábra: Pfeiffer 2800C típusú görgős malom [4]
12
7. ábra: Feldolgozó üzem folyamatábra [4]
13
II.12. Előállított termékek
Termék megnevezés/szemcseméret
Felhasználási terület Erőműi Gumi, festék ipar
Malom őrlemény
Üvegipar
+90μm max. 10%
Takarmányozási Aszfaltozás Építőipari felhasználás Üvegipar
Float
Építőipari felhasználás
0,2 – 0,8 mm
Takarmányozás Takarmányozás
Talajjavító
Talajjavítás
0 – 0,250 mm
Építőipari felhasználás
Durva termék
Takarmányozás
0,8 – 2,0 mm
Építőipari felhasználás
Cukorkő 70 – 100 mm
Cukoripari felhasználás
Útépítési kő 0 – 55 mm
Útépítés
Útépítési kő B/0 – 55 mm
Útépítés
M Zúzottkő 0 – 20 mm
Útépítés
14
III. A jelenleg alkalmazott robbantási technológia III.1. Robbantási Technológiai Előírás Az OMYA Hungária Mészkőfeldolgozó Kft-nél a cég által készített Robbantási Technológiai Előírás (továbbiakban: RTE) szerint történik a robbantás. Az RTE összefoglalja a jövesztéshez kapcsolódó jogszabályokat, kötelességeket és megszabja a fúrólyukak, robbantóanyag felhasználás, robbantható töltetek szélső paramétereit különböző körülmények között. Mészkő jövesztésénél az oszlopos fúrólyukra vonatkozó megengedett adatok: száma: 1 – 90 db hossza: 10,0…30,0 m átmérője: 90,0…95,0 mm egymástól való távolság: 3,5…4,5 m előtét: 3,0…4,2 m [5] Bár a bányánál törekednek arra, hogy túlfúrásos (a fúrólyuk hossza 1,5 – 2 méterrel hosszabb a fal magasságánál) megoldással elkerüljék a talp (húzó) és aprító fúrólyukak fúrását, de előfordulnak olyan kedvezőtlen esetek, amikor ezt nem lehet megvalósítani. Ilyen helyzetekre felkészülve állapítottak meg szélső értékeket: Mészkő jövesztésénél a talp és húzó lyukakra vonatkozó megengedett adatok: száma: 1 – 90 db hossza: 4,0…12,0 m átmérője: 90,0…95,0 m egymástól való távolság: 1,5…2,5 m [5] Nagyméretű kövek aprításánál a fúrólyukra (átmérő: 70-125mm) vonatkozó megengedett adatok: száma: 1 – 80 db hossza: 0,5…3,0 m átmérője: 90,0…95,0 mm
15
egy kőtömbben fúrt lyukak egymástól való távolsága: 1,0…2,0 m [5] Nagyméretű kövek aprításánál a fúrólyukra (átmérő: 30-60 mm) vonatkozó megengedett adatok: száma: 1 – 50 db hossza: 0,5…3,0 m átmérője: 30,0…60,0 mm egy kőtömbben fúrt lyukak egymástól való távolsága: 1,0…2,0 m A használandó robbantóanyagok megnevezése felhasználás szerint: Mészkő jövesztésénél: -
Villamos érzéketlen, nem sújtólégbiztos bányászati villamos gyutacsok (DEM-S)
-
Kezelésbiztos, nem sújtólégbiztos, töltényezett, gyutaccsal indítható robbanóanyag, mint indító töltet (EMULEX, LAMBREX 1)
-
Kezelésbiztos, nem sújtólégbiztos, ömlesztett, gyutaccsal nem indítható robbanóanyag, mint főtöltet (AUSTINE, AUSTINE_S) [5]
Nagyméretű kövek aprításánál: -
Villamos érzéketlen nem sújtólégbiztos bányászati villamos gyutacsok (DEM-S)
-
Kezelésbiztos, nem sújtólégbiztos, töltényezett, gyutaccsal indítható robbanóanyag (EMULEX, LAMBREX 1) [5]
A robbantó töltet adatainak szélső értékei: [5] Mészkő jövesztésénél 30,0 méternél nem hosszabb oszlopos fúrólyukakban: Főtöltet tömege lyukanként: max. 200,0 kg Indító töltények száma: 2 db Indító töltények tömege egyenként: 1,0 kg Indító töltények helye: lyuktalp és lyukhossz közép Indító töltények elhelyezésének módja: 1,0 kg-os töltény tömegig gyutacsvezetékkel leengedve
16
Mészkő jövesztésénél 20,0 méternél rövidebb fúrólyukakban: Főtöltet tömege lyukanként: max. 130,0 kg Indító töltények száma: 1 db Indító töltények tömege: 1,0 kg Indító töltények helye: lyuktalp Indító töltények elhelyezésének módja: oszlopos fúrólyukban 1,0 kg-os töltény tömegig gyutacsvezetékkel leengedve Méreten felüli kőtömbök aprításánál: Töltet tömege: max. 3,0 kg; min. 0,1 kg Indító töltények száma: 1 db Indító töltények tömege: max. 1,0 kg; min. 0,1 kg Indító töltények helye: lyuktalp Indító töltények elhelyezésének módja: töltővesszővel betolva Indító töltények indítása: időzítési sorrend nélkül egyidejűleg Mértékadó töltet: Töltet tömege: max. 1,0 kg; min. 0,1 kg Indító töltények száma: 1 db Indító töltények tömege: max. 0,5 kg; min. 0,1 kg Indító töltények helye: kőlap felső részén Indító töltények elhelyezésének módja: kőlap felső részén rögzítve Indító töltények indítása: időzítés nélkül egy időben Az engedélyezett egyidejűleg robbanó töltetek tömege: [5] Kivető robbantások esetén:
Q1 =1570 kg
Kisegítő robbantásoknál:
Q2 = 15 kg
Aprító robbantásoknál:
nagy robbantólyukak tölteteinél:
Q3 =100 kg
kis átmérőjű robbantólyukak esetén:
Q4 =50 kg
Rátett töltetekkel végzett robbantási mód esetén:
17
Q5 =15 kg
Biztonsági távolságok: [5] Repeszhatás elleni biztonsági távolságok: kivető vagy kisegítő robbantásoknál:
300 m
aprító robbantásoknál:
200 m
Szeizmikus biztonsági távolság: Kivető robbantásoknál:
L1 =1980 m
Kisegítő robbantások esetén:
L2 =193,50 m
Nagy robbantólyukak tölteteivel végzett aprításnál:
L3 =500 m
Kis átmérőjű töltetekkel történő aprításnál:
L4 =353,50 m
Rátett töltetekkel végzett aprításnál:
L5 =19,35 m
Légnyomás elleni biztonsági távolság: 120 m III.2. A robbantás során felhasznált anyagok, eszközök és ezek jellemzése A felnémeti mészkőbánya robbantásos jövesztése során a lyukakat Sandvik DX 800as típusú lánctalpas, ráverőkalapácsos (külső kalapácsos) fúrógéppel fúrják. Forgatva-ütve működő fúrási elven (vibrofúrás) dolgozó fúrógép. Ennél a fúrásmódnál a fúrókorona állandóan a lyuktalpon forog, miközben a fúrókalapács dugattyúja ütéseket mér a rudazat végére. Ezáltal a fúrószerszám forgó vibrációs mozgást végez. Ennek a hidraulikus kőzetfúró rendszernek több előnye is van a merülőkalapácsos (Böhler BPI 119 típusú) elődjével szemben:
nagyobb teljesítmény leadás
kisebb költség
kedvezőbb munkakörülmények
jobb hatásfokú fúrás
30…40%-kal nagyobb fúrási sebesség
zajtalan, vibrációmentes üzemelés [6]
Számos előnye ellenére az iparban csak lassan nyert teret. Ennek okai:
magas beszerzési ár
18
fúrások eltérnek a függőlegestől
javításuk jól felszerelt, tiszta műhelyt, jól képzett szakembereket igényel, ami a föld alatti műhelyekben nehezen valósítható meg [7]
A már elkészült fúrólyukakat AUSTINE típusú robbanóanyaggal és EMULEX típusú indító töltettel töltik fel. Ezt villamos érzéketlen (DEM-S) gyutacsok segítségével engedik le a lyukakba. A vezetékek hosszától függően nő az ellenállásuk: 10,0 m
0,90 – 1,5 Ω
15,0 m
1,15 – 1,9 Ω
20,0 m
1,40 – 2,3 Ω
25,0 m
1,65 – 2,7 Ω
30,0 m
1,90 – 3,1 Ω
[5] Gyutacs: a robbanóanyag detonációjának kiváltására alkalmas eszköz, amely védőhüvelybe préselt iniciáló és szekunder töltetet tartalmaz. Indítástól függően megkülönböztetünk:
gyújtózsinóros (robbantó) gyutacsokat
villamos gyutacsokat
mechanikus indítású gyutacsokat
Egerben, az OMYA-nál villamos gyutacsokat használnak, ami egy villamos gyújtóval zárt egységben összeszerelt gyutacs. Villamos impulzusra robbannak fel, így fontos tudni, mekkora ez az impulzusérzékenység. A gyutacsok fontos jellemzője az összellenállásuk, amely a gyújtófej ellenállásából és a vezeték ellenállásából tevődik össze. A gyújtófej ellenállása – ahol külön nem adják meg – 1,6…3,2 Ω. A gyutacsvezetéke:
ónozott acél, 0,40...0,60 Ω/m, réz 0,05…0,08 Ω /m, alumínium 0,07…0,11 Ω /m ellenállással. [6]
A gyutacsvezetékek sorba kötése után össze kell kötni azokat a 0,04 Ω ellenállású robbantóvezetékkel és le kell mérni a hálózat összellenállását. Az erre alkalmas készülék a SOLUS típusú Schaffler gyártmányú robbantógép vizsgáló eszköz. A beépített glimmlámpa jól látható felizzása jelzi a robbantógép működését.
19
Maga a robbantás egy nem sújtólégbiztos Schaffler 861 gyártmányú kondenzátoros robbantógéppel történik.
Technikai adatai: Csúcsfeszültség:
1420 V
A kondenzátorok kapacitása:
100 μF
A kondenzátorban tárolható energia:
100 Ws
A határellenállás villamos érzéketlen gyutacsoknál
580 Ω
A határellenállás értéke
1260 Ω
A kondenzátor feltöltése kézi meghajtású dinamóval történik. A feszültség kapcsolása a robbantóhálózatra automatikusan megtörténik, ha a kondenzátor feszültsége a csúcsfeszültséget elérte. III.3. A robbantások célja A bányában végzett robbantások elsődleges célja a kőzet jövesztése, valamint aprítása nagyátmérőjű (~89 mm) robbantólyukak fúrásával. A robbantólyukak átlagos hossza 16…20 méter, de 35 méteres is lehet, dőlésszögük 65…70°. A fojtás hossza 2,5 méter. Az alkalmazott előtét 3,7…4 méter között változik, az egy soron belüli lyukak távolsága 3,8…4 méter. Többsoros robbantás esetén a sorok távolsága közel azonos az élőtét nagyságával. A fajlagos robbanóanyag felhasználás 120…140 g/t.
IV. A robbantásokhoz kapcsolódó számítások IV.1. Közelségi tényező meghatározása [8] A közelségi tényező optimális nagyságát a következő összefüggéssel számíthatjuk ki:
(
amelyben,
)
– a robbanóanyag sűrűsége (kg/m3) 20
– a kőzet nyomószilárdsága [MPa] D – a robbanóanyag detonáció sebessége [m/s] A Felnémeten robbantott mészkő nyomószilárdsága 150 MPa, a felhasznált AUSTINE-S-HD típusú robbanóanyag sűrűsége 700 – 900 kg/m3, a detonáció sebessége 3574 m/s. Tehát az adatok behelyettesítve:
(
)
IV.2. A robbantólyuk és a töltet átmérője [8] A nagyfúrólyukas robbantás egyik alapvető technológiai paramétere a fúrólyukátmérő, és az ezzel összefüggő töltetátmérő. A robbanóanyagok egyenletes eloszlatása feltétlen szükségez ahhoz, hogy a robbantásos jövesztés hatékonyságát növelni tudjuk új törési felületek létrehozásával. Legnagyobb jelentősége a nagy kőzetvastagság jövesztésénél van. Az OMYA Hungária Mészkőfeldolgozó Kft-nél használt SANDVIK DX-800 típusú fúrógép 90 mm-es átmérőjű lyukakat hoz létre, melyeket az AUSTINE típusú robbanóanyag teljes mértékben kitölt. Tehát, dly=dra=89 mm ahol:
dly – a fúrt robbanólyuk átmérője dra – a betöltött robbanóanyag átmérője
Ebben az esetben a geometriai illesztési fok 100 %.
√
amelyben:
Xer – a kőzetrétegek átlagos vastagsága [m]
21
q – a fajlagos robbanóanyag felhasználás [kg/m3] m – a közelségi tényező – a robbanóanyag sűrűsége (kg/m3)
√
IV.3. Előtét meghatározása [9] [10] Az előtét mérete nagymértékben befolyásolja a robbantás hatását. A bányában a 35 mm-nél kisebb darabok minimalizálása az egyik cél, akár az utólagos aprítást igénylő batárkövek számának növekedése árán is. A robbantási technológia paraméterei alapján az optimális előtét nagyságát meghatározó képlet:
√
amelyben:
dra – a robbanóanyag átmérője a robbantólyukban [m] ρra – a robbanóanyag sűrűsége [kg/m3] q – a fajlagos robbanóanyag felhasználás [kg/m3] m – a közelségi tényező
8. ábra: Az előtét méretének hatása a robbantásra (Dr. Földesi János, 2008)
22
Tehát az optimális előtét nagysága:
√
A 8. ábra magyarázata:
→
→
Az érték a „b” jelű ábrához közelít, szóval az előtét ideálisnak tekinthető. IV.4. Soron belüli lyuktávolság meghatározása [10] [9] A robbantólyukak egymástól mért távolsága az előtét, a közelségi tényező és a fentebb számított adatok ismeretében a következőképp határozható meg:
amyelyben:
m – a közelségi tényező W – az előtét nagysága [m]
IV.5. A fojtás anyaga és hossza [10] A törési tényező értéke nagymértékben lecsökken, ha a robbantólyukba betöltött robbanóanyag fojtás nélkül kerül felrobbantásra. Ahhoz, hogy a detonáció sikeres legyen, zárt teret kell biztosítani. Ezt a fojtás hosszának és szemszerkezetének megfelelő kiválasztásával lehet elérni. A túl nagy fojtáshossz azonban a batárok számának megnövekedéséhez vezethet. Hazai tapasztalatok alapján a szükséges fojtáshosszat meghatározó képlet:
√
amelyben:
C – a rugalmas hullámok terjedési sebessége [m/s] ρf – a fojtás sűrűsége [kg/m3] ρra – a robbanóanyag sűrűsége [kg/m3] W – az előtét nagysága [m] 23
D – a robbanóanyag detonáció sebessége [m/s] Tehát: √
Ahhoz, hogy a fojtás megfelelő módon tömítse a robbantólyukat, anyagának nagyjából 70% kavicsból (20-25 mm) és 30% fúrólisztből kell állnia. Ez a legegyszerűbben úgy kivitelezhető, hogy 2 lapát kavics után egy lapát fúrólisztet szórunk a robbantólyukba. IV.6. Sortávolság meghatározása [8] Több soros robbantások esetén a lyuksorok közötti távolság gyakorlatilag a 2. és az esetleges további sorokhoz tartozó előtét, melynek értékét a következő képlettel határozhatjuk meg:
amelyben:
W – az előtét nagysága [m]
A lyuksorok közötti távolság azért nagyobb, mint az előtét, mert az itt elhelyezkedő kőzettömegeket az előző sor lyukaiba betöltött robbanóanyag is aprítja. IV.7. A túlfúrás értékének meghatározása [10] Az OMYA Hungária Mészkőfeldolgozó Kft-nél törekednek arra, hogy túlfúrások alkalmazásával el tudják kerülni a talp (húzó) lyukak fúrását. Értékét a következő képlettel határozhatjuk meg:
ahol:
W – az előtét nagysága [m]
24
9. ábra: Robbantási paraméterek bemutatása - Saját készítésű ábra
ahol, x: a fúrólyukak elhelyezése W: az előtét nagysága [m] b: sortávolság [m] E: az egy soron belüli lyuktávolság [m] Az OMYA Hungária Mészkőfeldolgozó Kft. felnémeti bányájában az aktuálisan alkalmazott robbantási technológiához a következő paramétereket használják:
robbantólyuk átmérője:
d=0,089 m
előtét:
W=3,7 m
lyuktávolság
E=4,0 m
sortávolság:
b=3,8 m
fojtás hossza:
Lf=2,5 m
túlfúrás értéke:
Ltúl=1,5 m
Megállapítható tehát, hogy a bányában közel ideális robbantási paraméterekkel dolgoznak.
25
IV.8. Várható szemeloszlás számítása A robbantott kőzet várható közepes mérete svéd vizsgálatok alapján:
̅
ahol:
dly – a fúrt robbanólyuk átmérője [m]
Ezen összefüggés alapján nyilvánvaló, hogy a jövesztett kőzet közepes szemcsemérete a robbantólyuk növelésével együtt növekszik, ömlesztett robbanóanyag használata esetén. A gyakorlatban a várható közepes szemcseméret meghatározását a Kuznyecov-féle összefüggéssel végzik: [8]
̅
(
amelyben:
)
[
(
)
]
(
)
K – a robbanóanyag kőzettől függő állandó, melynek értéke:
szilárd, erősen repedezett kőzetnél
10
közepesen szilárd kőzeteknél
13
szilárd, gyengén repedezett kőzeteknél
13
H – átlagos bányafal magasság [m] B – a robbanóanyag brizanciája TNT-hez viszonyítva [%] dra – a betöltött robbanóanyag átmérője [m] W – az előtét nagysága [m] m – a közelségi tényező α – a bányafalak dőlésszöge [°] Lf – a fojtás hossza [m] Ltúl – túlfúrás hossza [m] ρra – robbanóanyag sűrűsége [kg/m3] Figyelembe véve a felnémeti bánya kőzetviszonyait K állandó értékének a számítások során a „szilárd, erősen repedezett kőzet” –hez tartozó 10-es értéket választom.
26
Az optimális esethez számított értéket behelyettesítve:
̅
(
) (
[
(
)
]
)
A jövesztés célja, hogy 35 mm feletti frakció keletkezzen. A kb. 57 cm-es szemátmérő megfelel a bányának, hiszen nincs szükség utólagos rostálásra vagy batároztásra sem, így mehet közvetlenül a törőre.
V. Költségek megoszlása egy kőbányában
10. ábra: A költségek lehetséges megoszlása egy kőbányában - Földesi János (2014)
27
A 10. ábrán látható, hogy egy kőbánya költségei hogyan oszlanak meg. Szakdolgozatom szelektív jövesztéssel foglalkozó részében a szállítással és rakodással kevésbé kívánok foglalkozni, mert ezek nem közvetlen kapcsolódnak a robbantást befolyásoló költségekhez. A méreten felüli kövek és a törés már befolyásoló tényezők. A robbantás paramétereinek változtatásával érhetünk el kisebb vagy nagyobb szemszerkezetet. Az Omya Hungária Mészkőfeldolgozó Kft „Eger – III. Mészkő” védőnevű bányatelkén a 35 mm alatti frakció meddőnek számít, ezért a robbantás fő feladata, hogy ennél nagyobb átmérőjű köveket „gyártson”. Nem lehet azonban a paramétereket (előtét, sortávolság, lyuktávolság, közelségi tényező) túl nagyra állítani, mert jelentősen megnőhet a méreten felüli kövek száma és ez plusz költséget jelent, mivel nem adható fel közvetlenül a törőre. Az előtörő áramfelvételét is lehet befolyásolni a lerobbantott készlet szerkezetével. Ideális szemszerkezet esetén állandó lehet a törő áramszükséglete, de túl nagy darabok feladása esetén több áramot fog fogyasztani. A bányában ennek pontos mérésére nincs lehetőségem, mert a törőre feladott köveket a vásárlói igények befolyásolják, tehát nem mindig ugyanabból a készletből használnak fel anyagot, hanem több szintről termelnek. V.1. Robbantáshoz kapcsolódó közvetlen költségek A bánya költségeihez tartozik még a fúrás illetve a robbantás költsége is. A két különböző robbantástechnológia összehasonlításakor ezekkel fogok számolni, hiszen közvetlenül befolyásolják egy robbantás költségét.
VI. Szelektív jövesztés lehetőségének vizsgálata A kísérleti robbantás elvégzése előtt sorra veszem a jelenleg művelés alatt álló szinteket a korábban mért fúrási adatok alapján. Saját készítésű diagramokkal bemutatom a kőzet és a mészkő keveredését az adott falszakaszban. Omya Hungária Mészkőfeldolgozó Kft-nél 2013/2014-es években a 400-as, a 420-as, 435-ös, 450-es és 462-es szintek művelését tervezik. A meddős részek kiszámíthatatlansága miatt a szintek művelése változhat, de jelenlegi adatok alapján csak ezeknek a szintek-
28
nek a termelését tervezik. Szakdolgozatomban én is ezen a falszakaszok jövesztésével fogok foglalkozni. Előzetesen úgy gondolom, hogy kb. 20…30% meddő tartalom fölött lenne érdemes foglalkozni a szelektív jövesztés lehetőségével, de ez nagyban függ a meddős részek elhelyezkedésétől. VI.1. 400-as szint anyagminőségének eloszlása A 400-as szintet a 2013-as évben csak néhány alkalommal művelték, de a korábbi fúrási adatok alapján úgy tűnik, hogy érdemes lehet megvizsgálni a belső szerkezetét. Diagramom elkészítéséhez 2013.07.05-én robbantás során készült jegyzőkönyvet használtam fel.
Fúrási adatok: Előtét:
W = 3,7 m
Lyuktávolság:
E=4m
A túlfúrás mértéke általánosan:
Ltúl = 1,5 m
Sortávolság:
b = 3,6 m
A robbantás két sorban történt összesen 41 lyukkal.
29
1. táblázat: Fúrási jegyzőkönyv az 1. sorról (400)
Lyukak száma Mélység [m] Meddős [m] 1 18.5 18.5-13.5 2 18.5 18.5-0.5 3 18 18-8 4 18 18-1 5 18 18-16, 4-0 6 18 18-16 7 18 18-14 8 18 9 18 18-2 10 18 18-4 11 18 18-13 12 18 18-12 13 18 18-11, 4-0 14 18.5 15 18.5 16 19 17 19 18 19.5 19 20 20 20 11-10
30
2. táblázat: Fúrási jegyzőköny a 2. sorról (400)
Megmérve a falmagasságot Microsoft Excel programmal grafikusan ábrázolni tudtam a falat.
11. ábra: 400-as szint falmagasságának grafikus ábrája
31
Kiértékelve a fúrási jegyzőkönyvet megkaptam a fal belső szerkezetét, majd Excel segítségével különböző színekkel megrajzoltam a meddő elhelyezkedését a kőfalban.
12. ábra: Fúrólyukak anyagminőségének eloszlása az I. sorban (400-as szint)
13. ábra: Fúrólyukak anyagminőségének eloszlása a II. sorban (400-as szint)
Előzetesen úgy tűnik, hogy érdemes lenne foglalkozni a szint szelektív jövesztésével, de ezt pontosan csak a költségek elemzése utána lehet megmondani. VI.2. 420-as szint anyagminőségének eloszlása A 2013-as évben az egyik legtöbbet jövesztett szint volt és terv szerint a 2014-es évben is folytatják a szint gyakori művelését.
32
A falszakasz szemmel láthatóan nagyon vegyes, ezért kiemelkedően fontosnak tartom megvizsgálni a szelektív jövesztés lehetőségét. Ebben az esetben is a legfrissebb fúrási jegyzőkönyvet használtam fel (2014.04.07.). Fúrási adatok: Előtét:
W = 3,9 m
Lyuktávolság:
E = 3,8 m
Sortávolság:
b = 3,6 m
Túlfúrés mértéke
Ltúl = 1,5 m
A robbantás két sorban történt összesen 59 lyukban. 3. táblázat: Fúrási jegyzőkönyv a 2. sorról (420)
33
4. táblázat: Fúrási jegyzőkönyv az 1. sorról (420) Fúrólyukak I. sorban Mélység [m] 1 16 2 16 3 16 4 16 5 16 6 16 7 16 8 16 9 16 10 16 11 16 12 16 13 16 14 16 15 16 16 16 17 16 18 16 19 16 20 16 21 16 22 16 23 16 24 16 25 16 26 16 27 16 28 16 29 16 30 16 31 16
Meddős [m] 14-0 14-0 6-0 5-0 16-14, 3-0 6-0 6-0 4-0 6-0 6-0 7-0 16-13, 6-0 16-12 16-12 16-13 16-6 16-13, 11-6 16-13, 12-6 16-5 16-8, 6-2 16-13, 10-0 16-2 16-11 16-13, 7-4 16-8 16-8 16-6 16-10 16-12 16-8
A robbantás elvégzése előtt falmagasságot mértem, majd Excel segítségével grafikusan megrajzoltam a falszakaszt.
34
14. ábra: 420-as szint falmagasságának grafikus ábrája
A fúrási jegyzőkönyv adatainak feldolgozása után Excel diagramokkal ábrázoltam a meddő és a kőzet elhelyezkedését.
15. ábra: Fúrólyukak anyagminőségének eloszlása az I. sorban (420-as szint)
35
16. ábra: Fúrólyukak anyagminőségének eloszlása a II. sorban (420-as szint)
A diagramok jól mutatják azt, amit szemmel is jól lehetett látni. Bár a meddő menynyisége meghaladja az általam előzetesen gondolt 20...30%-ot, de a falszakasz nagyon vegyes, ezért nem lehet olyan ponton vagy pontokon szétválasztani, hogy az utómunkálatokat jelentősen lecsökkentse.
17. ábra: Robbantás előtti fénykép (420-as szint) 36
VI.3. 435-ös szint anyagminőségének eloszlása A szinten utoljára robbantásos jövesztés 2014.02.11-én volt. A fúrómester által rendszeresen vezetett fúrási jegyzőkönyv alapján meg lehet állapítani, hogy várhatóan milyen meddő – kőzet „keveredéssel” kell számolni a következő robbantáskor, illetve támpontot ad arra is, hogy érdemes-e a szintet szelektív robbantással jöveszteni. Fúrási adatok: Előtét:
W = 3,6 m
Lyuktávolság:
E = 3,8 m
Sortávolság:
b = 3,5 m
Túlfúrés mértéke
Ltúl = 1,5 m
A robbantás két sorban történt összesen 41 lyukkal. 5. táblázat: Fúrási jegyzőkönyv a 2. sorról (435)
Fúrólyukak II. sorban Mélység [m] Meddős [m] 1 17 17-14, 10-6 2 17 17-5 3 17 4 17.5 5 17.5 6 18 7 18 8 18.5 9 18.5 10 18.5 11 18.5 12 18.5 18-16 13 18.5 14 18.5 15 18.5 16 18.5
37
6. táblázat: Fúrási jegyzőkönyv az 1. sorról (435)
Fúrólyukak I. sorban Mélység [m] Meddős [m] 1 17 2 17 3 17 4 17 5 17 6 17 7 17 8 17 17-0 9 17 10 17 11 17 12 17 13 17.5 14 17.5 15 18 16 18 17 18.5 18 18.5 19 18.5 20 18.5 21 18.5 22 18.5 23 18.5 24 18.5 12-8 25 18.5 12-6
A robbantás elvégzése előtt a falszakasz öt pontján megmértem a magasságot, majd Excel-lel grafikusan megrajzoltam.
38
18. ábra: 435-ös szint falmagasságának grafikus ábrája
Kiértékelve a fúrási jegyzőkönyvet megkaptam a fal belső szerkezetét, majd Excel segítségével különböző színekkel megrajzoltam a meddő elhelyezkedését a kőfalban.
19. ábra: Fúrólyukak anyagminőségének eloszlása az I. sorban (435-ös szint)
39
20. ábra: Fúrólyukak anyagminőségének eloszlása a II. sorban (435-ös szint)
A diagramot látva könnyen eldönthetjük, hogy ezt a falat nem érdemes szelektíven robbantani a szinte jelentéktelen meddő előfordulás miatt. VI.4. 462-es szint anyagminőségének eloszlása Itt is egy igen jelentős szintről beszélhetünk, hiszen a 2013-as évben a 420-assal együtt ezt a két szintet művelték a legtöbbet, méretre pedig az egyik leghosszabb falszakasz. Ezt igazolja az is, hogy kettő részre osztották:
- Eger felé eső rész - Szarvaskő felé eső rész
A falszakasz két részét külön - külön jövesztik. VI.4.1. Szarvaskő felé eső rész Az utolsó robbantás ezen a falszakaszon 2013.11.20-án volt. Fúrási adatok: Előtét:
W = 3,6 m
Lyuktávolság:
E=4m
Túlfúrés mértéke
Ltúl = 1,5 m
40
7. táblázat: Fúrási jegyzőkönyv (462-Szarvaskő) Lyukak száma Mélység [m] Meddős [m] 1 20 20 2 20 20-15, 14-0 3 20 20-11, 4-0 4 20 3-0 5 20 20-15,14-6, 4-0 6 20 7-0 7 20 4-0 8 20 4-0 9 20 6-0 10 20 14-0 11 20 3-0 12 20 19-14, 2-0 13 20 18-12, 10-0 14 20 13-0 15 20 20-15, 14-0 16 20 17-5, 3-0 17 20 17-0 18 20 18-9, 7-0 19 20 18-17, 3-0 20 20 2-0 21 20 3-0 22 20 17-13, 4-0 23 20 3-0 24 20 3-0 25 20 3-0 26 20 27 20 3-0 28 20 3-0 29 20 3-0 30 20 31 20 32 20 18-17, 14-0 33 20 16-12 34 20 20 35 20 19-16, 14-0
A robbantás előtt megmértem a falmagasságot és grafikusan ábrázoltam
41
21. ábra: 462-es szarvaskői felének grafikus ábrája
A jegyzőkönyv alapján elkészítettem a falszakasz anyagminőség szerinti eloszlását.
22. ábra: Szarvaskői rész anyagminőségének eloszlása (462-es szint)
Itt is eléri a meddő a 20…30%-ot, de a falszakasz túlságosan is vegyes ahhoz, hogy szelektív jövesztést alkalmazzunk. Itt egy lehetséges megoldás lenne a szintmagasság csökkentése.
42
VI.4.2. Eger felé eső rész Az adatok feldolgozásához a legfrissebb fúrási jegyzőkönyvet használtam, amely 2013.11.06-án készült. Fúrási adatok: Előtét:
W = 3,7 m
Lyuktávolság:
E=4m
Túlfúrés mértéke
Ltúl = 1,5 m
8. táblázat: Fúrási jegyzőkönyv (462-Eger) Lyukak száma Mélység [m] Meddős [m] 1 16 2 16 3 16 4 16 5 16 6 16 7 16 12-9 8 16 9 16 10 16 11 16 12 16 13 16 14 16 15 16 16 16 17 16.5 7-3 18 16.5 16.5-12 19 17 20 17.5 17.5-10 21 18 18-10 22 18.5 23 18.5 24 18.5 25 19 19-14 26 19.5 19-15 27 19.5 28 20 20-17, 16-12 29 20 14-9 30 20 20-18, 13-9 31 20 20-6, 4-0 32 20 33 20 20-16 34 20 20-17 35 20 36 20 37 20 38 20 20-14
43
A robbantás elvégzése előtt megmértem a falmagasságot és grafikusan ábrázoltam.
23. ábra: 462-es szint egri felének grafikus ábrája
A fúrási adatokat feldolgozva anyagminőség szerint ábrázoltam a falszakaszt.
24. ábra: Egri rész anyagminőségének eloszlása (462-es szint)
A jelentéktelen meddő előfordulás miatt fölösleges lenne a szelektív jövesztést alkalmazni.
44
VII. Kísérleti robbantás A 400-as szint anyagminőség eloszlását találtam alkalmasnak arra, hogy érdemes legyen foglalkozni a szelektív jövesztés lehetőségével, ezért ezt számításokkal próbálom igazolni. Először összehasonlítom a két féle robbantás technológia (hagyományos és szelektív) pénzügyi vonzatait, majd a Kuznyecov – féle módszerrel várható szemeloszlást számolok a IV. fejezetben kiszámított optimális értékek felhasználásával. A 400-as szint 2013.07.05-i robbantásakor összesen 3694 kg Austinite és 41 kg EMULEX robbanóanyagot, valamint 41 db DEM-S 30FM gyutacsot használtak fel. A robbantás két sorban történt összesen 41 lyuk fúrásával.
Alapadatok: mészkő sűrűsége
ρm = 2,7 t/m3
előtét
W = 3,7 m
sortávolság
b = 3,6 m
lyuktávolság
E = 4,0 m
1. sorban a falmagasság
M1 = 18,5 m
2. sorban a falmagasság
M2 = 18 m
falszakasz hossza
L = 80 m
átlagos falmagasság
M' = 18,25 m
falszakasz dőlésszöge
α = 70°
Ezen adatok alapján kiszámítható: Fajlagos robbanóanyag felhasználás:
~13 dkg/t
Kirobbantott mészkő tömege:
~29000 t
A robbantóanyagok egységárai: Austinite:
220 HUF/kg
EMULEX:
415 HUF/kg
DEM-S 30 FM gyutacs:
835 HUF/db
45
A robbantóanyagokat az Austin Powders szállította, amiért 31000 HUF-ot fizetett az OMYA, továbbá fejenként 10000 HUF-ot fizetett két robbantómesternek, akik szintén az Austin-tól érkeztek. A fúrólyukak kifúrásához a fúrógép 934 l gázolajat fogyasztott, amiért a cég 297500 HUF-ot fizetett. Ezt egységre lebontva megkapjuk, hogy a gázolaj literenkénti ára 319 HUF volt az adott hónapban. A fúrás és robbantás kapcsán felmerülhetnek még további költségek is (pl: fúrógép amortizációja, üzemanyag adalékanyagok, fagyálló folyadékok, lízingdíj), de ezekkel nem számolok, mert nem közvetlen kapcsolódnak a szelektív robbantás vonzatos költségeihez. Ezen értékeket összeadva:
Hagyományos robbantás esetén vegyes készletet kapunk, amelyet utólag rostálni kell, hogy szét tudjuk választani az összekeveredett meddőt és kőzetet. A falszakasz teljes térfogata tonnában kifejezve: ~29000 t Ezt sorokra lebontva:
első sorban: ~14800 t
második sorban: ~14200 t
A diagramok alapján ki tudom számolni, hogy az első sorban lévő fúrólyukak anyaga 31% meddőt tartalmaz. Vmeddő = A második sorban lévő fúrólyukak 24% meddőt tartalmaznak. Vmeddő = Summázva a két sorban lévő meddő mennyiségét megkapjuk, hogy 29000 t kőzetből 21000 t mészkő és 8000 t meddős anyag. Az egyszerre történő robbantás során a meddő még jobban összekeveredik a mészkővel, ezért nem lehet tökéletesen szétválasztani, így az egészet át kell rostálni. A bányában lerobbantott készletből való rostálást az UR-FA Kft. végzi egy mobil rostával, amelynek óradíja 10915 HUF/óra és kb. 80 t/óra a teljesítménye. A diagramok alapján kiszámolható, hogy ~18700 t anyag átrostálása szükséges csak, mert a többi egyből vihető az előtörőre.
46
Mindezek alapján,
óra, amiért a bánya
HUF
- ot fizetne ki. VII.1. Szelektív robbantást alkalmazva:
A 12. és 13. ábrán lévő diagramok segítségével könnyen megállapítható, hogy az első sorban 2-4 és 9-10, a második sorban 2-3 és 11-12 fúrólyukak meddősek, ezért ezeket külön kell robbantani. Robbantáshoz ugyanúgy az Austin Powders cég szállítja a robbanóanyagot 31000 HUF-ért és két robbantómester érkezik fejenként 10000 HUF-ért. A kőzetes rész robbantásakor már egyik tétellel sem kell számolni, mert a bányának van robbantóanyag raktára, ahol el tudja helyezni a robbanóanyagokat és van ezeknek bányán belüli szállítására alkalmas járműve is. A két robbantómestert viszont pótolni kell, ezért a bánya a saját dolgozói közül alkalmaz két főt a robbantás előkészületeihez. Az egy sorba lefúrt összes fúrólyuk közül kiválasztjuk, hogy az előző mérések alapján melyeket gondolunk meddősnek és csak azokban a lyukakban robbantunk. Egyes fúrólyukak esetleg sérülhetnek, ezeket a kőzetes rész robbantása előtt újra kell fúrni. Az első sorban robbantott meddős rész térfogata tonnában: ~3700 t Mivel ez a 3700 t is tartalmaz még mészkövet érdemes lehet átrostálni. Ez óra, amiért a bánya
HUF-ot fizetne.
A második sorban robbantott meddős rész térfogata tonnában: ~2800 t Ezt
óra lenne rostálni, amiért a bánya
HUF-ot fi-
zetne. A két kevert rész rostálása összesen 880000 HUF-ba kerülne, ehhez még hozzájön a robbantás előkészületeihez felhasznált munkások bére, de az számottevően nem változtatja az összeget.
47
VIII. Értékelés Megállapítható, hogy a szelektív és a hagyományos robbantás technológia költségei között nincs komoly különbség, de az utólagos rostálás költéségén nagymértékben lehet csökkenteni, ha változtatnak a robbantás technológiáján. Ezen változtatások alatt főként azt értem, hogy a 400-as szinten a többsoros robbantások helyett csak egysorosat alkalmazzanak, mert így el lehet kerülni a haszonanyagok keveredését a meddővel. Fontos változás lenne még az is, hogy az egyidejűleg történő robbantást megbontják és először a meddős részeket „lövik el”, majd e készlet meddő hányóra szállítása utána következhetne a mészköves részek robbantása.
25. ábra: Példa a meddős és mészköves rész külön történő robbantására a robbanási sebességek feltüntetésével Forrás: Bohus Géza
A 25. ábra egy lehetséges megoldása a szelektív jövesztésnek. Meddős részeket először kirobbantva, majd utána a mészköves szakaszok következhetnek. A fúrólyukak anyagminőségét ábrázoló diagramokból az is megállapítható, hogy érdemes lenne csökkenteni a szintek osztásán.
48
26. ábra: A szintek osztásának lehetséges megoldása Forrás: Bohus Géza
27. ábra: 435-ös szinten lévő készlet robbantás után
49
Jól látható a 27. ábrán a meddős részek elhelyezkedése és keveredése a mészkővel és abból egyértelműen kiderül, hogy legalább felére kellene csökkenteni a falmagasságot, így jóval kevesebb haszonanyag kerülne a keveredés miatt a meddőhányóra.
28. ábra: 475-ös szint A 28. ábrán látható, hogy a bányában próbáltak kihagyni a meddős részeket, ami szinte egy új bányaudvar kialakításához vezetett. Ez több szempontból is gazdaságtalannak bizonyul. Először is a bányán belüli szállítási utak hossza megnövekedett, másrészt a meddős rész hátrahagyása komoly keveredést jelent a robbantások során. A diagramok és gazdasági számítások alapján mindenképp megfontolandó lenne a szelektív robbantás technológia alkalmazását.
Gajdos László bánya- és geotechnika szakirány
50
Irodalomjegyzék: [1] Bárdos Balázs (2010) – Diplomamunka [2] OMYA Hugária Kft "EGER III - MÉSZKŐ" védőnevű bányatelken lévő mészkőbánya kitermelési műszaki üzemi terve 2011-2015. évekre Eger (2010) 7-13 [3] Eger-Felnémet, Berva-völgyi mészkőfejtő, Eger, Bükk és Upponyi-hegység, Nagy Mónika (2009-2014) 2014.május 1. [4] Dr. Nagy Lajos (2013) [5] Robbantási Technológiai Előírás Eger (2010) 2-5 [6] Dr. Bohus-Horváth-Papp (1983): Ipari robbantástechnika. (Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1983) 84-85 [7] Dr. Bohus-Horváth-Papp (1983): Ipari robbantástechnika. (Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1983) 150-153 [8] Dr. Bohus-Horváth-Papp (1983): Ipari robbantástechnika. (Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1983) [9] Bőhm Szilvia (2006): Kőbányák optimális jövesztéstechnológiájának kialakítása. (A Miskolci Egyetem Közleménye A sorozat, Bányászat, 68. kötet) 119-127 [10] Dr. Bohus Géza (2014): A nagyfúrólyukas robbantástechnológia legfontosabb összefüggései [11] Buócz Zoltán, Fischer Ferdinánd, Dr. Vereczkey-Szarka Györgyi, Dr. Zergi István OMYA Hungária Mészkőfeldolgozó Kft felnémeti mészkőbánya Eger: Vízjogi üzemeltetési engedély kérelem, Miskolc (2009) 3-20 [12] Martonné Erdős Katalin (2000): Magyarország természeti földrajza I., Debreceni Egyetem Kossuth Egyetemi Kiadó, Debrecen (2000 ) 77-79 [13] Martonné Erdős Katalin (2001): Magyarország Tájföldrajza, Debreceni Egyetem Kossuth Egyetemi Kiadó, Debrecen (2001) 142-179
51
Ábrajegyzék: 1. ábra: Bányatelek [1]........................................................................................................... 3 2. ábra: Földtani szelvény (Szerkesztette: Márton Gyula 1957) ........................................... 5 3. ábra: Termelési szintek ...................................................................................................... 7 4. ábra: Sandwik DX-800 típusú fúrógép .............................................................................. 8 5. ábra: Bányaművelési folyamatábra [4] ............................................................................ 11 6. ábra: Pfeiffer 2800C típusú görgős malom [4] ................................................................ 12 7. ábra: Feldolgozó üzem folyamatábra [4] ......................................................................... 13 8. ábra: Az előtét méretének hatása a robbantásra (Dr. Földesi János, 2008) ..................... 22 9. ábra: Robbantási paraméterek bemutatása - Saját készítésű ábra.................................... 25 10. ábra: A költségek lehetséges megoszlása egy kőbányában - Földesi János (2014) ...... 27 11. ábra: 400-as szint falmagasságának grafikus ábrája ...................................................... 31 12. ábra: Fúrólyukak anyagminőségének eloszlása az I. sorban (400-as szint) .................. 32 13. ábra: Fúrólyukak anyagminőségének eloszlása a II. sorban (400-as szint) ................... 32 14. ábra: 420-as szint falmagasságának grafikus ábrája ...................................................... 35 15. ábra: Fúrólyukak anyagminőségének eloszlása az I. sorban (420-as szint) .................. 35 16. ábra: Fúrólyukak anyagminőségének eloszlása a II. sorban (420-as szint) ................... 36 17. ábra: Robbantás előtti fénykép (420-as szint) ............................................................... 36 18. ábra: 435-ös szint falmagasságának grafikus ábrája...................................................... 39 19. ábra: Fúrólyukak anyagminőségének eloszlása az I. sorban (435-ös szint) .................. 39 20. ábra: Fúrólyukak anyagminőségének eloszlása a II. sorban (435-ös szint) .................. 40 21. ábra: 462-es szarvaskői felének grafikus ábrája ............................................................ 42 22. ábra: Szarvaskői rész anyagminőségének eloszlása (462-es szint) ............................... 42 23. ábra: 462-es szint egri felének grafikus ábrája .............................................................. 44 24. ábra: Egri rész anyagminőségének eloszlása (462-es szint) .......................................... 44 25. ábra: Példa a meddős és mészköves rész külön történő robbantására a robbanási sebességek feltüntetésével ................................................................................................... 48 26. ábra: A szintek osztásának lehetséges megoldása ......................................................... 49 27. ábra: 435-ös szinten lévő készlet robbantás után........................................................... 49 28. ábra: 475-ös szint ........................................................................................................... 50
52
Táblázatjegyzék: 1. táblázat: Fúrási jegyzőkönyv az 1. sorról (400) .............................................................. 30 2. táblázat: Fúrási jegyzőköny a 2. sorról (400) .................................................................. 31 3. táblázat: Fúrási jegyzőkönyv a 2. sorról (420) ................................................................ 33 4. táblázat: Fúrási jegyzőkönyv az 1. sorról (420) .............................................................. 34 5. táblázat: Fúrási jegyzőkönyv a 2. sorról (435) ................................................................ 37 6. táblázat: Fúrási jegyzőkönyv az 1. sorról (435) .............................................................. 38 7. táblázat: Fúrási jegyzőkönyv (462-Szarvaskő)................................................................ 41 8. táblázat: Fúrási jegyzőkönyv (462-Eger) ........................................................................ 43
53
