"CUPRUM" Czasopismo Naukowo-Techniczne Górnictwa Rud Nr 4 (77)/2015

Spis artykułów

Kompleksowa interpretacja sejsmiczna i geoelektryczna w poszukiwaniu i rozpoznawaniu złóż rud miedzi typu stratoidalnego położonych na znacznych głębokościach

Pobierz pełna wersję artykułu (pdf)

Strony: 5-25

Do rozpoznania złoża rud miedzi Radwanice-Gaworzyce na monoklinie przedsudeckiej wykorzystano kilka metod geofizycznych, m.in. sejsmikę refleksyjną 2D, magnetotellurykę i polaryzację wzbudzoną (IP). W rezultacie otrzymano m.in. morfologię spągu cechsztynu wraz z interpretacją tektoniki oraz rozkład polaryzowalności i oporności strefy złożowej. Rozkłady anomalii otrzymanych parametrów geofizycznych były przedmiotem kompleksowej interpretacji, w wyniku której zostały wyznaczone granice ciała rudnego, w znacznym stopniu pokrywające się z granicą pomiędzy strefą redukcyjną i utlenioną. Interesująca ze złożowego punktu widzenia jest metoda polaryzacji wzbudzonej, wykorzystująca zdolność minerałów siarczkowych do polaryzacji pod wpływem impulsu prądu elektrycznego. Przetestowano kilka wariantów metodycznych, wybierając dwa najbardziej efektywne dla określonych warunków zalegania mineralizacji rudnej, oparte na pomiarach układem ekwatorialnym oraz gradientu środkowego. Planowane dalsze prace badawcze na modelach litologiczno-mineralnych oraz w i nad wyrobiskami górniczymi mają potwierdzić skuteczność zastosowanych metod do ilościowej oceny mineralizacji rudnej oraz planowania eksploatacji górniczej. Jednak już na podstawie wykonanych badań można stwierdzić, że kompleksowe pomiary geofizyczne wspomagają efektywne planowanie prac poszukiwawczo-rozpoznawczych.

Wykorzystanie doświadczeń Kopalni Morrison w zarządzaniu i minimalizowaniu zagrożenia mikrosej-smicznego na etapie projektowania Kopalni Victoria

Pobierz pełna wersję artykułu (pdf)

Strony: 27-40

Projekt Victoria, będący własnością spółki KGHM, jest to aktywo górnicze rozwijane na bazie złoża miedziowo-niklowego wykształconego w obrębie kompleksu skał magmowych Sudbury. Region ten jest przedmiotem historycznej eksploatacji od ponad 110 lat z uwagi na bogate mineralizacje zawierające nikiel, miedź, kobalt oraz metale szlachetne. Z powodu oczekiwanych wysokich stanów naprężeniowych, mocnych skał oraz znacznych głębokości zalegania zasobów (przekraczającej 1800 m), w przypadku Projektu Victoria należy się spodziewać występowania indukowanych zjawisk sejsmicznych, odprężeń oraz zniszczenia górotworu. W celu zarządzania ryzykiem, a także minimalizacji jego wpływu na bezpieczeństwo pracującej załogi oraz osiągane wyniki produkcyjne, odpowiednie metody monitoringu i prewencji muszą być przewidziane już na etapie projektowania przyszłej kopalni (włączając w to monitoring aktywności sejsmicznej górotworu, obudowę podatną, protokoły dotyczące czasu wyczekiwania, właściwą sekwencję wybierania złoża oraz właściwą lokalizację wyrobisk o znaczeniu kapitalnym). W niniejszym artykule opisano szereg spodziewanych korzyści płynących z wykorzystania doświadczenia innych kopalń prowadzących eksploatację w Zagłębiu Sudbury, włączając w to należącą do KGHM kopalnię Morrison.

Badania geomechaniczne stabilności konstrukcji górnictwa odkrywkowego w rejonie górniczym Certej

Pobierz pełna wersję artykułu (pdf)

Strony: 41-49

W kontekście długotrwałego ekonomicznego kryzysu, uwagę inwestorów przykuwają głównie rudy złota i srebra. W Rumunii przeprowadzili oni w ciągu ostatnich lat wiele badań z zakresu prospekcji i planowania eksploatacji nowych złóż Au-Ag. Uniwersytet Petrosani, dzięki swojemu Laboratorium Mechaniki Skał, miał znaczny udział w tych badaniach, wykonując analizy geomechaniczne na próbach z rejonów górniczych „Złotego Czworokąta” w górach Apuseni. Niniejszy artykuł przedstawia wyniki badań geomechanicznych dotyczących ww. rejonu. Prezentuje wnioski z badań geotechników z rejonu Certej, przeprowadzonych w Laboratorium Geomechaniki Uniwersytetu Petrosani, z perspektywy rozpoczęcia nowego projektu eksploatacji złoża złota i srebra.

Statystyczna ocena wpływu eksploatacji rud miedzi w rejonie uskoku Rudna Główna na wielkość zagrożenia sejsmicznego

Pobierz pełna wersję artykułu (pdf)

Strony: 51-62

W artykule przedstawiono rezultaty statystycznej oceny kształtowania się aktywności sejsmicznej w polach eksploatacyjnych w rejonie uskoku Rudna Główna, w których wysoki poziom sejsmiczności związany był z oddziaływaniem tego uskoku. Ocenę sejsmiczności górotworu wykonano na podstawie analizy parametrów gęstości liczby wstrząsów i gęstości energii sejsmicznej w różnych etapach eksploatacji o odmiennych kierunkach wybierania względem uskoku, zmiennej wysokości wybrania oraz różnym sposobie likwidacji zrobów. Wyniki tej analizy pozwoliły na określenie wpływu parametrów eksploatacji złoża w rejonie uskoku o dużych zrzutach na wielkość zagrożenia sejsmicznego.

Wymiarowanie komór oraz wpływ zubożenia i strat operacyjnych na wielkość zasobów eks-ploatacyjnych w systemach eksploatacji otwartymi komorami

Pobierz pełna wersję artykułu (pdf)

Strony: 63-76

System otwartych komȯr (Open Stope) jest najbardziej rozpowszechniony w górnictwie podziemnym w Kanadzie, Stanach Zjednoczonych i w Australii ze względu na dużą wydajność, niskie koszty górnicze i wysokie bezpieczeństwo pracy. W systemie tym, w samych komorach może dochodzić do niewielkich obwałów, z uwagi na brak konieczności przebywania w nich załogi, ale dobrane wymiary komór powinny zapewnić kontrolę zubożenia eksploatacyjnego na jak najniższym poziomie. W niniejszym artykule omówiono różne warianty tego systemu eksploatacji oraz przedstawiono metodę wymiarowania otwartych komór. Szczególną uwagę zwrócono na konieczność prawidłowego oszacowania strat eksploatacyjnych i zubożenia eksploatacyjnego rudy, które to przy nieodpowiednio dobranych wymiarach komór mogą być znaczne. Zagadnienie to jest szczególnie istotne, gdyż zgodnie z normą kanadyjską 43-101 [2] należy koniecznie, na etapie studiów techniczno-ekonomicznych projektów górniczych, oszacować i uwzględnić w rachunkach zasobów eksploatacyjnych (wydobywanych; mineral reseves) wszystkie źródła zubożenia rudy i strat złoża. Metoda szacowania strat eksploatacyjnych i zubożenia eksploatacyjnego, przedstawiona w niniejszym artykule, jest z tego punktu widzenia szczególnie przydatna, gdyż powinna umożliwić poprawne szacowanie, zwłaszcza zubożenia eksploatacyjnego, w celu poprawy jakości opracowywanych studiów techniczno-ekonomicznych (feasibilty study) projektów górniczych. Symulacje wykonane w różnych warunkach geomechanicznych i technicznych, dotyczące systemu eksploatacji otwartych komór, stosowanych w złożach o dużym upadzie, wykazują bardzo poważny wpływ zubożenia rudy i strat złoża na wielkość i jakość zasobów eksploatacyjnych. Fakt ten uzasadnia i czyni koniecznym podjęcie bardziej systematycznych wysiłków, w celu zagwarantowania, by prace podjęte, by zagospodarować złoża, oraz studia techniczno-ekonomiczne były wykonywane w należyty sposób z myślą o optymalizacji eksploatacji i o zaoferowaniu inwestorom korzystnych zysków nawet w tych okresach, w których ceny metali mogą okazać się niższe od dzisiejszych.

Zmienność obszaru aktywności sejsmicznej indukowanej eksploatacją oddziału wydobywczego KGHM Polska Miedź S.A.

Pobierz pełna wersję artykułu (pdf)

Strony: 77-88

Prognoza rejonów aktywności sejsmicznej górotworu naruszanego eksploatacją będzie możliwa w przypadku, gdy uda się opracować zasady selekcji wstrząsów sejsmicznych decydujących o lokalnej nierównowadze energetycznej w obszarze prowadzonych robót górniczych. Zasięgi obszarów masywu skalnego biorącego udział w procesach odkształceniowo zniszczeniowych, powodowanych działalnością górniczą, są zmienne zarówno w płaszczyźnie poziomej, jak i objętości górotworu. Wyznacznikiem tej zmienności może być przestrzenna lokalizacja ognisk wysokoenergetycznych wstrząsów sejsmicznych. Wyznaczenie zbiorów wstrząsów w odniesieniu ich przestrzennej lokalizacji w stosunku do frontu prowadzonej eksploatacji  i czasu ich wystąpienia może być pomocne w prognozie obszarów decydujących o zagrożeniu sejsmicznym rejonu prowadzonych robót górniczych. Dla wybranego oddziału wydobywczego, na bazie tak opracowanych podzbiorów położenia ognisk wstrząsów i ich energii dla odpowiadających im zakresów wykonanych robót wybierkowych, mogą być wskazówką położenia obszarów górotworu, pozostających w granicznej równowadze energetycznej do momentu wyzwolenia kolejnej porcji energii sejsmicznej „stabilizującej” tego typu obszary górotworu. W artykule przedstawiono propozycję prowadzenia tego typu analiz dla zbiorów zjawisk sejsmicznych z wybranych okresów eksploatacji, co może stanowić podstawę dla opracowania algorytmu programu prognozowania rejonów aktywności sejsmicznej górotworu naruszanego eksploatacją w warunkach każdego z oddziałów wydobywczych KGHM Polska Miedź S.A.

Akustyczna metoda prognozowania zmian strukturalnych i naprężeń w górotworze

Pobierz pełna wersję artykułu (pdf)

Strony: 89-95

Przedstawiony został charakter dynamicznych przejawów naprężeń w skałach w kopalniach głębokich. Przypadkowa zbieżność większości czynników oddziałujących, uwalnia układ geomechaniczny "moc górotworu" z maksymalną nagromadzoną energią potencjalną. Najmniejsze zakłócenia w takim układzie prowadzą do utraty stabilności, czemu towarzyszy emisja energii potencjalnej w postaci manifestacji dynamicznych naprężeń skalnych (udar). Jednocześnie, nadmiar energii potencjalnej kontynuuje zniszczenie części górotworu oraz wyrzucenie skał. Jako jedną z uzasadnionych fizycznie metod, proponuje się metodę akustycznego przewidywania zjawisk dynamicznych w kopalniach głębokich.  Opiera się ona na analizie struktury sztucznie wygenerowanego sygnału, przechodzącego przez naprężony górotwór. Charakterystyka amplitudy – częstotliwości sygnału odzwierciedla obecność niebezpiecznych sytuacji, a skanowanie górotworu w różnych miejscach wahań, pozwoli wykryć lokalizację przewidywanego miejsca katastrofy. Kryterium inicjowania pęknięć opracowane jest na podstawie podejścia czasoprzestrzennego do opisu pękania ciał stałych. Wyznaczany jest związek numeryczny pomiędzy długością pęknięcia krytycznego, naprężeniem pseudostatycznym, amplitudą oraz częstotliwością drgań elastycznych. Długość pęknięcia krytycznego jest szczególnie podatna na amplitudę drgań o pewnych częstotliwościach. Wyznaczony został zakres tego typu częstotliwości. Na przykład, w przypadku piaskowca, dwukrotne zwiększenie amplitudy drgań elastycznych o częstotliwości 1145 Hz, ogranicza długość krytyczną zainicjowanego pęknięcia 2 - 3 krotnie. Wyniki numeryczne skorelowane są z danymi eksperymentalnymi dotyczącymi predykcji akustycznej dynamicznego zjawiska w górotworze.

Przyczyny występowania pożarów w podziemnych zakładach górniczych wydobywających rudy miedzi w latach 2008-2014

Pobierz pełna wersję artykułu (pdf)

Strony: 97-107

Pożar podziemny to jedno z zagrożeń technicznych występujących w podziemnych zakładach górniczych wydobywających rudy miedzi. W latach 2008-2014, w trzech podziemnych zakładach górniczych KGHM Polska Miedź S.A., doszło do 15 pożarów podziemnych – egzogenicznych, których przyczyny zostały opisane w niniejszym artykule.

Rozpoznanie stref zagrożenia gazogeodynamicznego metodą tomografii sejsmicznej na przykładzie pola XXVIII/1 w ZG Rudna

Pobierz pełna wersję artykułu (pdf)

Strony: 109-120

Badania miały na celu rozpoznanie właściwości górotworu w aspekcie występowania anomalii sejsmicznych, mających związek ze zjawiskami gazogeodynamicznymi w rejonie pola XXVIII/1 w ZG „Rudna”. Badania były ukierunkowane na rozpoznanie właściwości warstwy dolomitu w stropie wyrobisk górniczych. Zostały one przeprowadzone w rejonach o kilkusetmetrowych wymiarach, z wykorzystaniem 96 czujników, specjalnie rozmieszczonych i zainstalowanych oraz kilkudziesięciu otworów strzałowych, w których odpalano 100-300 g ładunek MW. W wyniku badań obliczono i opracowano mapy izolinii zmian parametrów sejsmicznych. Posłużyły one do sformułowania wniosków odnośnie do zmian właściwości górotworu oraz do zaprojektowania i wykonania otworów kontrolnych. Wyniki badań można również wykorzystać przy prowadzeniu robót przygotowawczych i eksploatacyjnych w polu XXVIII/1.

Badanie możliwości zwiększenia skuteczności strzelań prewencyjnych w kopalniach rud miedzi

Pobierz pełna wersję artykułu (pdf)

Strony: 121-132

Techniki strzelnicze są powszechnie wykorzystywane w górnictwie w procesach technologicznych oraz jako metody profilaktyki niektórych zagrożeń. Ich skuteczność jest zależna między innymi od intensywności oddziaływania drgań wywoływanych odpalaniem ładunków materiałów wybuchowych na górotwór. Jedną z możliwości poprawy tego oddziaływania jest stworzenie warunków do wystąpienia celowego efektu superpozycji tych drgań w wyznaczonym obszarze górotworu. Przedmiotem artykułu są rozważania nad teoretyczną możliwością i praktycznymi uwarunkowaniami uzyskania tego zjawiska w trakcie prowadzenia w kopalniach rud miedzi tzw. strzelań grupowych.

Podejmowanie działań profilaktycznych zagrożenia gazowego w aspekcie propozycji wskaźnika „klas emanacyjności”

Pobierz pełna wersję artykułu (pdf)

Strony: 133-144

W O/ZG „Polkowice-Sieroszowice” występuje potencjalne zagrożenie gazami szkodliwymi dla zdrowia, w tym siarkowodoru, w dwóch oddziałach górniczych poziomu złoża rudy miedzi i w złożu soli kamiennej. W oddziałach tych podejmuje się szereg działań profilaktycznych dla zapewnienia bezpieczeństwa załodze górniczej. Jednakże możliwość potencjalnego zagrożenia gazowego może wystąpić we wszystkich oddziałach górniczych, prowadzonych eksploatację na głębokościach przekraczających 1000 m. p.p.m. Na podstawie dotychczasowych doświadczeń, w kopalni funkcjonują procedury postępowania na wypadek wystąpienia zagrożenia gazowego i zjawisk gazogeodynamicznych, zabezpieczające załogę dołową. Niemniej jednak, uwzględniając cechy występujących zjawisk, dotychczas nie opracowano miernika określającego stopień niebezpieczeństwa występującego zagrożenia, który mógłby dodatkowo wskazywać zakres i kolejność podejmowanych działań profilaktycznych. W artykule przedstawiono propozycję nowego wskaźnika, którego wyznaczane wartości mogłyby warunkować kolejność określonych działań profilaktycznych.

Pilotażowe pomiary prędkości detonacji materiałów wybuchowych w warunkach kopalń KGHM

Pobierz pełna wersję artykułu (pdf)

Strony: 145-157

Jednym z podstawowych parametrów opisujących właściwości materiałów wybuchowych jest prędkość detonacji. Wartości prędkości detonacji, podawane przez producentów materiałów wybuchowych, określane są laboratoryjnie, co nie ma bezpośredniego przełożenia na zachowanie się MW w warunkach dołowych. Mając na uwadze, że prędkość detonacji jest jednym z głównych czynników wpływających na uzyskanie efektywnego zabioru, konieczne jest przeprowadzanie pomiarów pozwalających na jej określenie w warunkach dołowych. Istotnym czynnikiem z punktu widzenia efektywności prowadzonych robot strzałowych jest także zmienność jakości dostarczanych przez producentów materiałów wybuchowych, która istotnie wpływa na skuteczność stosowanych materiałów wybuchowych, w tym emulsyjnych, luzem przygotowywanych w przodku. Mając do dyspozycji narzędzie, pozwalające na przeprowadzanie pomiaru prędkości detonacji in situ, możliwe jest, bez zakłócania procesów produkcyjnych, przeprowadzanie jej okresowych pomiarów, które wymuszą na producentach dostarczanie materiałów o gwarantowanych parametrach termodynamicznych, co w efekcie przełoży się na poprawę efektywności robót strzałowych. W artykule przedstawiono czynniki, mające wpływ na prędkość detonacji, a także wyniki pilotażowych pomiarów prędkości detonacji materiałów wybuchowych z wykorzystaniem aparatury MicroTrapTM kanadyjskiej firmy MREL, przeprowadzonych na terenie kopalni „Polkowice-Sieroszowice”.

Innowacyjny system wspomagania wiercenia przodków

Pobierz pełna wersję artykułu (pdf)

Strony: 159-167

Jakość wykonywanych prac wiertniczych przekłada się bezpośrednio na wydajność procesu urabiania materiałem wybuchowym. Dane zawarte w dokumentacji robót strzałowych, takie jak długości, średnice oraz rozmieszczenie otworów strzałowych, powinny być odwzorowane w warunkach rzeczywistych. W przypadku zastosowania samojezdnych wozów wiercących osobą odpowiedzialną za prawidłowe wykonanie odwiertu jest operator maszyny, który w trakcie wykonywania prac przebywa w kabinie i ma ograniczoną możliwość zidentyfikowania dokładnego położenia narzędzia w przestrzeni przodka. W celu podniesienia dokładności wykonywanych odwiertów, nowoczesne maszyny wiertnicze wyposażane są w systemy wspomagające pracę operatora. Konstrukcja znanych i wykorzystywanych na świecie systemów wspomagających wiercenie charakteryzuje się jednakże pewnymi cechami, które utrudniają ich wykorzystanie w kopalniach KGHM Polska Miedź S.A. W artykule przedstawiono wyniki prac nad nowym, stworzonym wspólnie przez Politechnikę Wrocławską i KGHM Polska Miedź S.A. systemem wspomagania wiercenia przodków, opartym na alternatywnym rozwiązaniu technicznym dostosowanym do oczekiwań użytkowników oraz warunków pracy panujących w podziemnych kopalniach KGHM Polska Miedź S.A.

Organ do mechanicznego urabiania skał trudno urabialnych

Pobierz pełna wersję artykułu (pdf)

Strony: 169-180

Proces skrawania skał trudno urabialnych nadal przysparza wielu problemów, szczególnie gdy skały te charakteryzują się dużą zawartością krzemionki. Zastosowanie narzędzi skrawających o odpowiednich parametrach konstrukcyjnych i materiałowych oraz zainstalowanie ich w określony sposób na organie urabiającym pozwala na realizację procesu skrawania z wymaganą efektywnością. Oprócz wydajności urabiania na efektywność kluczowy wpływ ma w tym przypadku trwałość oraz niezawodność zastosowanych narzędzi. W artykule przedstawiono wyniki badań procesu urabiania dolomitu i piaskowca organem frezującym, zbrojonym w narzędzia dyskowe. Artykuł prezentuje wyniki osiągnięte podczas realizacji badań w ramach projektu finansowanego z NCBiR [1].

Modelowa analiza transportu powietrza pomiędzy poziomami złoża rud miedzi i złoża soli kamiennej w kopalniach KGHM Polska Miedź S.A. w aspekcie wymiarów szybików i uzyski-wanych wydatków

Pobierz pełna wersję artykułu (pdf)

Strony: 181-191

Na podstawie obecnych prognoz udostępnienie złoża rud miedzi, a następnie jego eksploatacja w obszarze Głogów Głęboki Przemysłowy, z uwagi na występujące zagrożenia aerologiczne, będzie wymagało doprowadzenia znacznych wydatków powietrza. Jednakże do czasu uzyskania planowanej struktury sieci wentylacyjnej, ujmującej planowane i drążone obecnie szyby, występujące zagrożenia naturalne mogą znacznie ograniczać zdolności produkcyjne oddziałów górniczych. Alternatywę dla utrzymania planowanej eksploatacji w okresie budowy sieci mogą stanowić szybiki wentylacyjne, łączące poziom złoża rud miedzi z poziomem złoża soli. Artykuł przedstawia ocenę korzyści takiego rozwiązania, w oparciu o modelową analizę możliwości transportu powietrza, o odpowiednich wydatkach, szybikami, z wykorzystaniem depresji naturalnej oraz wytwarzanej przez stacje wentylatorów głównych.

Koncepcja docelowego modelu kopalni Lubin z budową nowego szybu

Pobierz pełna wersję artykułu (pdf)

Strony: 193-198

Istniejąca infrastruktura kopalni Lubin umożliwia prowadzenie działalności górniczej do około 2030-2035 roku. Wydłużenie okresu eksploatacji możliwe jest poprzez zagospodarowanie złoża we wschodniej części obszaru górniczego Lubin-Małomice. Z uwagi na ograniczenia wentylacyjne taki program wymaga wybudowania nowego szybu i zmiany modelu sieci wentylacyjnej kopalni. W artykule przedstawiono koncepcję docelowego modelu kopalni z budową nowego szybu L-M (L-VIII).