XIV MEĐUNARODNA KONFERENCIJA OMC 2020 Zlatibor, 14. …
Transcript of XIV MEĐUNARODNA KONFERENCIJA OMC 2020 Zlatibor, 14. …
XIV MEĐUNARODNA KONFERENCIJA OMC 2020
Zlatibor, 14.-17. oktobar 2020.
14th INTERNATIONAL CONFERENCE OMC 2020
Zlatibor, 14-17 October 2020
ZBORNIK RADOVA
PROCEEDINGS
Jugoslovenski komitet za površinsku eksploataciju Yugoslav Opencast Mining Committee
Savez inženjera rudarstva i geologije Srbije Society of Mining and Geology Engineers of Serbia
XIV MEĐUNARODNA KONFERENCIJA OMC 2020
Zlatibor, 14.-17. oktobar 2020.
14th INTERNATIONAL CONFERENCE OMC 2020
Zlatibor, 14-17 October 2020
ZBORNIK RADOVA
PROCEEDINGS
XIV MEĐUNARODNA KONFERENCIJA OMC 2020
ZBORNIK RADOVA
14th INTERNATIONAL CONFERENCE OMC 2020
PROCEEDINGS
Izdavač / Publisher
Jugoslovenski komitet za površinsku eksploataciju
Urednik / Editor
Prof. Dr Vladimir Pavlović
Tehnička priprema / Technical preparation
Petar Maksimović
Natalija Pavlović
Grafičko rešenje korica / Graphic design
Petar Maksimović
Tiraž / Number of copies
150 primeraka
Štampa / Printing
FineGraf, Beograd
© Sva prava zadržava izdavač
ISBN-978-86-83497-27-0
XIV MEĐUNARODNA KONFERENCIJA
OMC 2020
14th INTERNATIONAL CONFERENCE
OMC 2020
ORGANIZATORI
Savez inženjera rudarstva i geologije Srbije
Jugoslovenski komitet za površinsku eksploataciju
Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet
MEĐUNARODNI NAUČNI ODBOR
Prof. Dr Vladimir Pavlović, CPE Beograd
Prof. Dr Božo Kolonja, Univerzitet u Beogradu
Prof. Dr Dragan Ignjatović, Univerzitet u Beogradu
Prof. Dr Nikola Lilić, Univerzitet u Beogradu
Prof. Dr Carsten Drebenstedt, TU Bergakademie Freiberg
Prof. Dr Michael Karmis, Virginia Tech University
Prof. Dr Vladislav Kecojević, West Virginia University
Prof. Dr Monika Hardygora, University of Technology, Wroclaw
Prof. Dr Zoran Panov, University Skopje
Prof. Dr Michael Galetakis, Technical University of Crete
Prof. Dr Maria Lazar, University of Petrosani
Prof. Dr Pavol Rybar, Technical University Košice
Prof. Dr Ljuben Totev University of Mining and Geology, Sofia
Doc. Dr Tomislav Šubaranović, Univerzitet u Beogradu
Dr Lary Thomas, Dargo Associates Ltd
Dr Francis Pavloudakis, Public Power Corporation of Greece S.A.
Dr Christos Roumpos, Public Power Corporation of Greece S.A.
Dr Cvjetko Stojanović, ERS, RiTE Ugljevik, BiH, Republika Srpska
Zlatibor, 14-17. oktobar 2020.
SADRŽAJ
Gojković N., Čebašek V., Šubaranović T., Ristović I.
STABILNOST KOSINA NASUTIH BRANA NA KORITU DUNAVCA ISPRED POVRŠINSKOG
KOPA DRMNO
EMBANKMENT SLOPE STABILITY ON THE DANUBE STREAMBED NEXT TO THE DRMNO
OPENCAST MINE
1
Jovančić P., Ignjatović D., Đenadić S., Miletić F., Todorović G., Novaković D.
IZBOR ROTORNOG BAGERA ZA PROCES REVITALIZACIJE: PRIMER ROTORNIH BAGERA SRs
1200 U RUDARSKOM BASENU KOLUBARA
SELECTION OF BUCKET WHEEL EXCAVATOR FOR REVITALIZATION PROCESS: EXAMPLE
OF BWE’s SRs 1200 IN KOLUBARA MINING BASIN
9
Lekić M., Pantelić U., Širadović E., Šubaranović T., Ristović I.
PRIMENA METODE ANALITIČKOG HIJERARHIJSKOG PROCESA (AHP) PRI RANGIRANJU
NAPUŠTENIH POVRŠINSKIH KOPOVA U CILJU REKULTIVACIJE
APPLICATION OF THE ANALYTICAL HIERARCHY PROCESS (AHP) METHOD FOR RANKING
ABANDONED MINES FOR RECULTIVATION PURPOSES
18
Lutovac S., Gluščević B., Gligorić M., Majstorović-Necković J.
ANALIZA SEIZMIČKIH UTICAJA PRI PRIMENI CARDOX SISTEMA NA MERMERU
ANALYSIS OF SEISMIC IMPACTS IN THE APPLICATION OF THE CARDOX SYSTEM ON
MARBLE
25
Majstorović-Necković J., Dimitrijević B., Lutovac S.
PRIMENA REZULTATA ULTRAZVUČNIH ISPITIVANJA ZA OCENU KVALITETA I
KATEGORIZACIJU STENSKIH MASA
USING THE RESULTS OF ULTRASOUND TESTS FOR QUALITY ASSESSMENT AND
CATEGORIZATION OF ROCK MASSES
32
Maksimović M.
INTEGRISANO UPRAVLJANJE ZAŠTITOM ŽIVOTNE SREDINE PRI EKSPLOATACIJI LEŽIŠTA
MINERALNIH SIROVINA
INTEGRATED MANAGEMENT OF ENVIRONMENTAL MINING OF MINERAL DEPOSITS
37
Mijatović P.
POTENCIJAL MINERALNIH RESURSA I SIROVINA ZA BUDUĆI PRIVREDNI RAZVOJ
REPUBLIKE SRBIJE
POTENTIAL OF MINERAL RESOURCES AND RAW MATERIALS FOR FUTURE ECONOMIC
DEVELOPMENT OF THE REPUBLIC OF SERBIA
43
Pavlović N., Šubaranović T.
UTICAJ KLIMATSKIH PROMENA NA RIZIKE ODVODNJAVANJA POVRŠINSKIH KOPOVA
IMPACT OF CLIMATE CHANGE ON RISKS OF OPENCAST MINING DEWATERING
52
Pavlović V.
KONCEPT RAZVOJA SEKTORA RUDARSTVA U NAREDNOM SREDNJEROČNOM PERIODU
DO 2025. GODINE
CONCEPT OF MINING SECTOR DEVELOPMENT IN THE NEXT MEDIUM-TERM PERIOD UNTIL
2025
57
Savić D.
RAZVOJ MODELA MEHANIZOVANOG OTKOPAVANJA ZBOG ISKORIŠĆENJA PREOSTALIH
REZERVI UGLJA PRI PRELASKU SA POVRŠINSKE NA PODZEMNU EKSPLOATACIJU ISPOD
NASELJENOG MESTA GACKO
DEVELOPMENT OF A MODEL FOR MECHANIZED EXCAVATION OF REMAINING ORE
RESERVES OF COAL FROM SURFACE TO UNDERGROUND MINING BELOW THE TOWN OF
GACKO
67
Stevanović D., Banković M., Pešić Georgiadis M., Marković P., Ranković D.
OGRANIČENJA PRIMENE OPTIMIZACIONIH ALGORITAMA U SLUČAJU POVRŠINSKIH
KOPOVA UGLJA
APPLICATION CONSTRAINES OF OPTIMIZATION ALGORITHMS IN THE CASE OF OPEN PIT
COAL MINES
76
Šubaranović T., Pavlović N.
TEHNIČKO REŠENJE REKULTIVACIJE POVRŠINSKOG KOPA KREČNJAKA SPASINE -
BRĐANI KOD UGLJEVIKA
TECHNICAL SOLUTION FOR RECULTIVATION OF LIMESTONE OPENCAST MINE SPASINA -
BRDJANI NEAR UGLJEVIK
88
Todorović B., Milić N.
TEHNIČKO REŠENJE PODZEMNE EKSPLOATACIJE ZEOLITISANIH TUFOVA U LEŽIŠTU
KORMINJOŠ (ZLATOKOP) KOD VRANJA
TECHNICAL SOLUTION OF ZEOLITHIC TUFFS UNDERGROUND MINING IN KORMINJOS
DEPOSIT (ZLATOKOP) NEAR VRANJE
96
Vučković B.
POTENCIJAL NEMETALIČNIH MINERALNIH SIROVINA RUDARSKOG BASENA KOLUBARA,
SRBIJA
POTENTIAL OF NON-METALLIC MINERAL RAW MATERIALS OF THE KOLUBARA MINING
BASIN, SERBIA
102
1
XIV MEĐUNARODNA KONFERENCIJA
OMC 2020
Zlatibor, 14-17. oktobar 2020.
14th INTERNATIONAL CONFERENCE
OMC 2020
Zlatibor, 14-17 October 2020
STABILNOST KOSINA NASUTIH BRANA NA KORITU DUNAVCA ISPRED
POVRŠINSKOG KOPA DRMNO
EMBANKMENT SLOPE STABILITY ON THE DANUBE STREAMBED NEXT TO
THE DRMNO OPENCAST MINE
Gojković N.1, Čebašek V.2, Šubaranović T.3, Ristović I.4
Apstrakt
Prema važećoj projektnoj dokumentaciji, proizvodnja lignita na površinskom kopu Drmno
planirana je da se do 2021. godine poveća sa 9 na 12 miliona tona godišnje. Pri tom, površinski
kop ubrzano napreduje ka koritu Dunavca koji se nalazi ispred samog fronta radova.
Projektnom dokumentacijom je predviđena izrada tri nasute brane na koritu Dunavca, kako bi
se prilikom presecanja istog korita rudarskim radovima, sprečio uliv vode u radnu konturu kopa.
Ovim radom je dat pregled analize stabilnosti kosina tih projektovanih nasutih brana.
Ključne reči: Dunavac, nasuta brana, Drmno, površinski kop
Abstract
According to the project documentation, the production of lignite at the Drmno opencast mine
is going to increase from 9 to 12 million tonnes per year by 2021. At the same time, the mine
is rapidly advancing towards the Danube streambed, which is located in front of the mine front.
The project demands the construction of three embankments on the Danube streambed in order
to prevent the inflow of water into the working contour of the mine during mining works in the
original streambed. This paper provides an overview of the slope stability analysis of these
designed embankments.
Key words: Danube, embankment, Drmno, opencast mine
1. Uvod
Površinski kop Drmno se nalazi severoistočno od sela Drmno i na oko 100 km istočno od
Beograda. Front rudarskih radova je došao skoro do korita Dunavca (Slika 1.1). Sa ovakvim
napredovanjem uskoro se predviđa da se rudarskim radovima preseče korito Dunavca na
severoistočnoj strani kopa.
1 Gojković Nebojša, Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet, Beograd 2 Čebašek Vladimir, Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet, Beograd 3 Šubaranović Tomislav, Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet, Beograd 4 Ristović Ivica, Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet, Beograd
2
Slika 1.1. Pozicija površinskog kopa Drmno u odnosu na korito Dunavca
Ovim presecanjem Dunavac će izgubiti dosadašnju ulogu u prihvatanju voda iz mreže kanala i
njenom sprovođenju do Kanala 6 i crpne stanice Rečica. Zbog ovoga je na vreme izrađen novi
Kanal 4 koji po zapadnoj strain spaja korito Dunavca sa Kanalom 4-1. Za preusmeravanje je
izgrađena vodonepropusna pregrada na severozapadnoj strani korita Dunavca.
U cilju sprečavanja uliva površinskih voda iz dela korita Dunavca kada se korito preseče
rudarskim radovima, predviđene su tri nasute brane (Slika 1.2).
Slika 1.2. Položaj projektovanih nasutih brana na koritu Dunavca
Nasuta brana B-2 predviđeno je da se се izgradi na centralnom delu krorita Dunavca, na
mestu gde se korito račva (Slika 1.2). Tako bi se jaden deo korita zatvorio i onemogućio uliv
vode u radnu konturu kopa. Nasuta brana B-3 predviđeno je da se izgradi na udaljenosti od oko
560 m od nasute brane B-2 na koritu Dunavca i na oko 80 m od rudarskih radova (Slika 1.2).
3
Nasuta brana B-4 na samom severoistoku ispred rudarskih radova na koritu Dunavca na oko
200 m od rudarskih radova (Slika 1.2).
2. Izbor proračunskih parametara
Izbor računskih parametara izvršen je primenom Mohr-Coulomb-ovog kriterijuma loma.
Parametri čvrstoće zastupljenih litoloških članova ustanovljeni su na osnovu rezultata
laboratorijskih ispitivanja fizičko-mehaničkih svojstava uzoraka.
Izrada nasutih brana će biti na podlozi koju čini les, dok će telo brane biti izgrađeno od
zbijenog iskopanog materijala podinskih sedimenata – glina male vodopropusnosti. Usvojene
vrednosti pojedinih fizičko-mehaničkih parametara neophodnih za dalje aanalize stabilnosti
kosina nasutih brana, prikazane su u Tabeli 2.1.
Tabela 2.1. Vrednosti geomehaničkih parametara usvojenih za geomehaničke proračune
Geomehanička sredina Zapreminska težina
(kN/m3)
Ugao unutrašnjeg
trenja
(°)
Kohezija
c (kN/m2)
Nasip - podinski sedimenti
(glina) 19.36 21.32 20.22
Les 20.07 22.16 18.23
Prilikom analize stabilnosti kosina u navedenim sredinama u obzir je uzet uticaj podzemne
vode. Nivo podzemnih voda u telu nasipa je određen primenom metode konačnih elemenata za
stabilan režim strujanja podzemnih voda, a na osnovu nivoa vode ispred samog nasipa.
Proračunom je određena vrednost pornog pritiska u telu samog nasipa i podlozi. Za potrebe
proračuna nivoa podzemnih voda usvojene su vrednosti koeficijenta filtracije za les od k =
2.7*10-5 m/s, a za nasipa od k = 2.5*10-8 m/s.
3. Analiza stabilnosti kosina nasutih brana
Geometrija kosina nasutih brana data je u Tabeli 3.1.
Tabela 3.1. Geometrija kosinanasutih brana
Nasuta brana Visina brane
H (m)
Ugao nagiba kosine
brane α (o)
levo desno
B – 2 4.47 30 23
B – 3 3.73 19 18
B – 4 4.58 12 33
Analiza stabilnosti kosina nasutih brana je izvršena za dva karakteristična slučaja: prazni kanali
(Hw = 0) i kanali sa maksimalnim nivoom vode (Hw = 0.9*H) (Tabela 3.2).
Tabela 3.2. Maksimalni nivo vode za analizu stabilnosti kosina nasutih brana
Nasuta brana Visina brane
H (m)
Maksimalan nivo vode
Hw (m)
B – 2 4.47 4.02
B – 3 3.73 3.56
B – 4 4.58 4.12
Proračun stabilnosti kosina nasutih brana je izvršen Metodom konačnih elemenata, pomoću
programskog paketa RS2 2019, Rocscience Inc. Proračun je izvršen na tri karakteristična
profila, odnosno po jedan za svaku nasutu branu i za kosine sa obe strane brane.
4
3.1. Nasuta brana B-2
Na ovom profilu (Slika 3.1) kosine nasute brane se sastoje od lesa kao podloge i nasipa koji je
formiran od gline. Analiza stabilnosti kosina nasute brane B-2 razmatrana je za slučaj kada u
kanalu nema vode (Hw = 0) i kada je voda u kanalu sa maksimalnim nivoom na koti 70.52 m
(Hw = 0.9*H = 4.02 m) (Slika 3.2).
U Tabeli 3.1, dat je prikaz rezultata analize stabilnosti kosine brane B-2.
Slika 3.1. Položaj nasute brane B-2 i profila Р-2
Slika 3.2. Izgled geomehaničkog modela nasute brane na profilu P-2
Analizom stabilnosti kosina nasute brane B-2 određena je zona koncentracije napona na
smicanje koja predstavlja zonu klizanja sa minimalnim faktorom sigurnosti (Slika 3.3).
5
Hw = 0 m
Hw = 4,02 m
Slika 3.3. Rezultati analize stabilnosti leve kosine nasute brane B-2
Tabela 3.1. Rezultati analize stabilnosti leve kosine nasute brane B-2
Stanje na profilu P-2
Visina
kosine
H (m)
Ugao nagiba
kosine
α (o)
Faktor
sigurnosti
Fs
Prazan kanal 4.47 30 2.59
Kanal sa maksimalnim nivoom vode (kota
70.52) 4.47 30 2.42
Prema rezultatima analize stabilnosti leve kosine nasute brane B-2 može se zaključiti da je
kosina za oba slučaja stabilna, odnosno da je faktor sigurnosti veći od 1.30.
3.2. Nasuta brana B-3
Na ovom profilu (Slika 3.4) kosine nasute brane se sastoje od lesa kao podloge i nasipa koji je
formiran od gline.
Analiza stabilnosti kosina nasute brane B-3 razmatrana je za slučaj kada u kanalu nema
vode (Hw = 0) i kada je voda u kanalu sa maksimalnim nivoom na koti 69.56 m (Hw = 0.9*H =
3.56 m) (Slika 3.5).
U Tabeli 3.2, dat je prikaz rezultata analize stabilnosti kosine brane B-3.
Slika 3.4. Položaj nasute brane B-3 i profila P-3
6
Slika 3.5. Izgled geomehaničkog modela nasute brane na profilu P-3
Analizom stabilnosti kosine nasute brane B-3 određena je zona koncentracije napona na
smicanje koja predstavlja zonu klizanja sa minimalnim faktorom sigurnosti (Slika 3.6).
Tabela 3.2. Rezultati analize stabilnosti leve kosine nasute brane B-3
Stanje na profilu P-2
Visina
kosine
H (m)
Ugao nagiba
kosine
α (o)
Faktor
sigurnosti
Fs
Prazan kanal 3.73 19 3.70
Kanal sa maksimalnim nivoom vode (kota
69.56) 3.73 19 3.11
Prema rezultatima analize stabilnosti leve kosine nasute brane B-3 može se zaključiti da je
kosina za oba slučaja stabilna, odnosno da je faktor sigurnosti veći od 1.30.
Hw = 0 m
Hw = 3.56 m
Slika 3.6. Rezultati analize stabilnosti leve kosine nasute brane B-3
3.3. Nasuta brana B-4
Na ovom profilu (Slika 3.7) kosine nasute brane se sastoje od lesa kao podloge i nasipa koji je
formiran od gline.
Analiza stabilnosti kosina nasute brane B-4 razmatrana je za slučaj kada u kanalu nema
vode (Hw = 0) i kada je voda u kanalu sa maksimalnim nivoom na koti 70.64 m (Hw = 0.9*H =
4.12 m) (Slika 3.8).
U Tabeli 3.3, dat je prikaz rezultata analize stabilnosti kosine brane B-4.
7
Slika 3.7. Položaj nasute brane B-4 i profila P-4
Slika 3.8. Izgled geomehaničkog modela nasute brane na profilu P-4
Analizom stabilnosti kosine nasute brane B-4 određena je zona koncentracije napona na
smicanje koja predstavlja zonu klizanja sa minimalnim faktorom sigurnosti (Slika 3.9).
Hw = 0 m
Hw = 4.12 m
Slika 3.9. Rezultati analize stabilnosti desne kosine nasute brane B-4
8
Tabela 3.3. Rezultati analize stabilnosti desne kosine nasute brane B-4
Stanje na profilu P-2
Visina
kosine
H (m)
Ugao nagiba
kosine
α (o)
Faktor
sigurnosti
Fs
Prazan kanal 4.58 33 2.45
Kanal sa maksimalnim nivoom vode (kota
70.64) 4.58 33 2.39
Prema rezultatima analize stabilnosti leve kosine nasute brane B-4 može se zaključiti da je
kosina za oba slučaja stabilna, odnosno da je faktor sigurnosti veći od 1.30.
4. Zaključak
Analizom podataka dobijenih laboratorijskim ispitivanjima fizičko-mehaničkih svojstava
usvojeni su računski parametri za les i podinske sedimente (glinu), koji su potrebni za analizu
stabilnosti kosina nasutih brana na koritu Dunavca.
Stabilnost kosina nasutih brana je izvršena za dva karakteristična slučaja: kada je kanal
bez vode (Hw = 0) i kada je voda u kanalu sa maksimalnim nivoom (Hw = 0.9*H). Proračun
stabilnosti je urađen metodom konačnih elemenata pomoću programskog paketa RS2 2019.
Na osnovu dobijenih rezultata proračuna, može se zaključiti da si kosine nasutih brana na
koritu Dunavca ispred površinskog kopa Drmno za sve uslove ovodwenosti stabilne, tj., da su
faktori sigurnosti u svim slučajevima veći od 1.30.
Literatura
[1] PD Georad d.o.o., Elaborat o resursima i rezervama uglja u ležištu Drmno sa stanjem na
dan 31.12.2017. godine, Drmno, 2018.
[2] Univerzitet u Beogradu Rudarsko-geološki fakultet i Rudarski institut Beograd, Dopunski
rudarski projekat PK Drmno za kapacitet od 12*106 tona uglja godišnje, Knjiga 4 -
Tehnički projekat zaštite kopa od voda, Sveska 3 - Geomehanička stabilnost kosina nasutih
brana, Beograd, 2018.
9
XIV MEĐUNARODNA KONFERENCIJA
OMC 2020
Zlatibor, 14-17. oktobar 2020.
14th INTERNATIONAL CONFERENCE
OMC 2020
Zlatibor, 14-17 October 2020
IZBOR ROTORNOG BAGERA ZA PROCES REVITALIZACIJE: PRIMER
ROTORNIH BAGERA SRs 1200 U RUDARSKOM BASENU KOLUBARA
SELECTION OF BUCKET WHEEL EXCAVATOR FOR REVITALIZATION
PROCESS: EXAMPLE OF BWE’s SRs 1200 IN KOLUBARA MINING BASIN
Jovančić P.1, Ignjatović D.2, Đenadić S.3, Miletić F.4,
Todorović G.5, Novaković D.6
Apstrakt
Revitalizacija je proces ili skup tehničkih zahvata na mašini kojim se vrši zamena svih dotrajalih
ili oštećenih delova metalne konstrukcije. Sastavni deo procesa revitalizacije je i modernizacija
zastarele elektro-mašinske opreme. Principi revitalizacije sasvim sigurno nisu sadržani u okviru
redovnog godišnjeg ili dnevnog održavanja. Oni predstavljaju održavanje onih veličina koje su
značajne za mašinu kao celinu (u ovom slučaju rotorni bager). U ovom radu su analizirani
rotorni bageri oznake SRs 1200. Na površinskim kopovima rudarskog basena Kolubara takvih
bagera ima 5, jer je iz analize izuzet već revitalizovani bager SRs 1201 (G2). Za izbor rotornog
bagera SRs 1200 za proces revitalizacije, iskorišćene su dve metode višekriterijumskog
odlučivanja VIKOR i ELECTRE. Vrednosti ulaznih podataka za proračun su proizvodne
karakteristike u periodu 2008-2018., kao što su: operativni troškovi, osnovni podaci o masi i
snazi. Na osnovu dobijenih parametara (rangiranja), došlo se do preporuke o najboljem bageru
u pomenutom periodu za proces revitalizacije.
Ključne reči: rotorni bageri, revitalizacija, SRs1200.
Abstract
Today Revitalization is a process or set of technical interventions on a machine that replaces
all worn or damaged parts of a metal structure. An integral part of the revitalization process is
the modernization of obsolete electrical and mechanical equipment. The principles of
revitalization are certainly not included in the regular annual or daily maintenance. They
represent the maintenance of those parts that are important for the machine as a whole (in this
case a bucket-wheel excavator). A given example in this paper is the bucket-wheel excavator
SRs 1200. There are 6 such excavators in the surface mines of the Kolubara mining basin, but
1Jovančić Predrag, Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet 2 Ignjatović Dragan, Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet 3 Đenadić Stevan, Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet 4 Miletić Filip, Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet 5 Todorović Goran, EPS Beograd – ogranak RB Kolubara 6 Novaković Dragan, EPS Beograd – ogranak RB Kolubara
10
the already revitalized SRs 1201 (G2) excavator was excluded from the analysis. For the
selection of the SRs1200 bucket-wheel excavator for the revitalization process, two methods of
multi-criteria decision making, VIKOR and ELECTRE were used. The values of input data for
the calculation are production (operational) characteristics in the period 2008-2018, such as:
operating costs, basic data on mass and power. Based on the obtained parameters (rankings), a
recommendation was made for the best excavator in the mentioned period for the revitalization
process.
Key words: bucket wheel excavator, revitalization, SRs1200.
1. Uvod
Revitalizacija rotornog bagera predstavlja složen, multidisciplaran postupak koji obuhvata skup
tehničkih zahvata kojima se vrši zamena svih dotrajalih ili oštećenih delova. Istovremeno sa
ovim zahvatima vrši se i modernizacija, a u nekim slučajevima i unifikacija delova i agregata.
Da bi se došlo do valjanih kriterijuma za procenu o neophodnosti zamene pojedinih delova
opreme ili konstrukcije, neophodna su obimna istraživanja, proračuni ali i dijagnostička
ispitivanja. Bez obzira što radni vek rotornog bagera, kao najvažnijeg i najkompleksnijeg
pojedinačnog sistema u okviru sistema za površinsku eksploataciju, direktno zavisi od trajnosti
čelične konstrukcije, može se reći da su kod mašinske opreme uspostavljeni jasniji kriterijumi
o zameni ili modernizaciji nego kod čelične konstrukcije. Proces revitalizacije je kompleksan
proces koji nije precizno definisan ni po obimu, ni po strukturi, niti su jasno definisane granice
ovog procesa, naročito u odnosu na veće godišnje opravke. [1,11] Složenost ovog procesa
dolazi od složene strukture samog rotornog bagera, koji se sastoji iz određenog broja grupa
gradnji, mašinske, elektro i druge opreme, pri čemu svaki ovaj deo može imati i neki svoj
posebni vek. Uopšteno, revitalizacija se ustalila u našoj tehničkoj komunikaciji da označi
obnavljanje (osveženje) tehničkog sistema radi njegovog daljeg poboljšanja rada i produženja
veka trajanja. Kad mašina dostigne granično stanje u smislu efikasnosti različitih performansi,
javljaju se dve osnovne alternative:
- otpis mašine i nabavka nove, sposobnije i savremenije, koja će postojeću zameniti; i
- preduzimanje mera revitalizacije, koje treba da dovedu mašinu u stanje da može u svom
produženom veku da funkcioniše na potrebnom nivou, tj. sa karakteristikama koje su za
korisnika prihvatljive.
Granično stanje je vrlo teško definisati. Međutim, ono se može definisati na osnovu
sledećih elemenata:
- kada je mašina tehnološki zastarela;
- kada je njeno korišćenje ekonomski neisplativo, jer postiže lošije radne efekte
(kapacitet, pouzdanost, itd.);
- kada mašina ima nedovoljnu radnu sigurnost, tj. postaje opasna u odnosu na živote
posade, ili moguću veću materijalnu štetu.
Postoje i druge mogućnosti graničnog stanja, npr. u odnosu na ekološke zahteve i drugo.
Često se granično stanje uočava kao istovremena pojava dva ili više navedenih uzroka. Nije
jednostavno da se brojčano izraze parametri na osnovu kojih se stanje mašine kvalifikuje kao
granično. Obično se kao osnova uzima jako povećanje intezivnosti otkaza, dugi zastoji u radu
ili veliki troškovi održavanja u poređenju sa sličnim mašinama ili u poređenju sa pomenutim
pokazateljima za posmatranu mašinu u prethodnom radu. Dosad izvedene revitalizacije su se
umnogome razlikovale u zavisnosti od uzroka koji je doveo do revitalizacije (preseljenje na
novu lokaciju, povećanje efikasnosti, sigurnosti itd.) i opredeljenja vlasnika sprave u kakvim
11
eksploatacionim uslovima želi bager da radi. Izvedene revitalizacije uglavnom su išle u pravcu
modernizacije i zamene nekoliko vitalnih celina na bageru:
- rotor, vratilo rotora, pogon rotora,
- mehanizam za dizanje strele rotora,
- mehanizam za dizanje strele bageriste,
- gusenični vozni mehanizam i pogoni,
- pogoni kružnog kretanja,
- modernizacija i uglavnom, zamena kompletne elektro opreme.
U EPS su, u poslednje vreme, izvršene dve velike revitalizacije, različito uzrokovane:
- bager SRs 1200 (G2) sa PK Polje D - RB Kolubara; revitalizacija i rekonstrukcija je
završena 2004. godine; uzrok je bio požar 1994. godine; zamenjena je celokupna
gornja gradnja bagera i celokupna elektro oprema; oznaka bagera posle revitalizacije
je SRs 1201 (G2);
- bager SRs 1300 sa PK Drmno - RB Kostolac; bager je prešao sa PK Ćirikovac na PK
Drmno 2003. godine; revitalizacija i rekonstrukcija je završena 2004. godine; uzrok je
bio nefunkcionalnost i zastarelost određenih sklopova bagera (nov reduktor pogona
rotora, novi reduktori pogona guseničnog transporta, nov kabl-bubanj, kompletan
elektro deo).
Na Slici 1 dat je izgled rotornog bagera SRs1200 pre havarije i izgled rotornog bagera
SRs1201 nakon revitalizacije (u pitanju je isti rotorni bager interne oznake G2).
Slika 1. Rotorni bager G2 - pre i pose revitalizacije
2. Neophodne podloge za izbor rotornog bagra SRs1200 za proces revitalizacije - koncept
odlučivanja
U ovom delu rada date su neophodne podloge za izbor rotornog bagera SRs 1200 za proces
revitalizacije. Podaci koji se koriste predstavljaju istorijske podatke o proizvodnim
karakteristikama u prethodnom periodu sa definisanim operativnim troškovima u istom
periodu, kao i osnovni podaci o masi i snazi. Parametri koji se koriste u ovom metodološkom
pristupu se mogu svrstati u tri grupe:
1. Parametri performansi bagera, koji u sebi imaju sublimirana sledeća dva elementa:
specifično iskorišćenja mase bagera i specifično iskorišćenja snage bagera;
2. Parametri performansi proizvodnje, koji takođe u sebi sublimiraju dva elementa:
vremensko iskorišćenje rada bagera i kapacitetno iskorišćenje rada bagera;
3. Parametri specifičnih operativnih troškova rada bagera.
Izrazi koji se koriste za određivanje ovih pojedinačnih parametara su dati u Tabeli 1.
Tabela 1. Neophodni izrazi za neophodno rangiranje rotornih bagera SRs 1200 Specifično
iskorišćenje
mase
Specifično
iskorišćenje
snage
Vremensko
iskorišćenje
Kapacitetno
iskorišćenje
Specifični
operativni
troškovi
ost
ostm
b
QT
m =
ost
osts
b
QT
N =
ostt
k
T
T =
ostefost
qt t
QQT
Q Q = =
ostc
b
Q
c =
12
Qost – ostvarena proizvodnja bagera [m3+t] u posmatranom vremenskom periodu;
Tost – ostvareno vreme rada bagera [h] u posmatranom vremenskom periodu;
mb – masa bagera [t];
Nb – isntalisana snaga bagera [kW];
Tk – kalendarsko vreme za isti vremenski period [h];
Qef – efektivni kapacitet bagera [m3rm/h; t/h] u posmatranom vremenskom periodu;
Qt – teoretski kapacitet bagera [m3rm/h; t/h] u posmatranom vremenskom periodu;
Cb – operativni troškovi bagera u posmatranom vremenskom periodu [€].
Za potrebe definisanja koncepta odlučivanja pri izboru bagera za proces revitalizacije,
neophodno je odediti specifični udeo prethodno definisanih 5 parametara. Koeficijent
značajnosti koji se dodeljuje parametrima definiše uticaj u odluci. Za potrebe formiranja
metodologije u radu se koriste metode višekriterijumskog odlučivanja. Metode koje se koriste
su VIKOR i ELECTRE.
Postoji 5 rotornih bagera SRs1200, izuzimajući već revitalizovani bager SRs1201 (G2),
koji su predmet ovog istraživanja. Svi ovi bageri su stacionirani u istočnom delu basena,
odnosno na površinskim kopovima Polje D i Polje C. Prosečna starost ovih bagera iznosi 47,6
godina i predstavljaju najstariju grupu/tip rotornih bagera u EPS. Osnovne proizvodne
karakteristike ovih bagera, od početka rada, su date u Tabeli 2.
Tabela 2. Osnovne proizvodne karakteristike bagera SRs 1200 (zaključno sa 2019.) [2]
Bager Početak rada Ostvarena proizvodnja Efektivno vreme rada [h]
ugalj [t] jalovina [m3] ugalj [h] jalovina [h]
SRs 1200.22/2 (G1) 1967. 118.683.674 79.053.161 111137 73286
SRs 1200.24/4 (G3) 1968. 3.573.149 263.072.839 5479 207399
SRs 1200.24/4 (G4) 1975. / 254.284.177 / 198948
SRs 1200.24/4 (G5) 1976. / 226.371.452 / 191314
SRs 1200.24/4 (G6) 1976. / 226.264.362 / 188069
Sagledavajući koncept i izraze na početku ovog poglavlja, neophodni podaci za definisanje
kvaliteta rada i eksploatacije rotornih bagera SRs 1200, odnosno njihovo rangiranje, su dati u
tabeli 3 [2]. Uzet je period od 10 poslednjih godina (uslovno, od 2008. do 2018. godine) [3].
Tabela 3. Podaci koji definišu kvalitet rada rotornih bagera SRs 1200 (period 2008-2018)
Bager Masa [t] Instalisana snaga
[kW] Ukupna proizvodnja
[m3rm+t] Ukupno vreme
rada [h]
Prosečno iskorišćenje Ukupni operativni troškovi [€] vremensko kapacitetno
SRs 1200.22/2(G1) 1423 1810 28.593.381 30240 0,371 0,291 3.298.668
SRs 1200.24/4(G3) 1528 1580 39.830.871 38028 0,469 0,396 4.941.662
SRs 1200.24/4(G4) 1528 1580 49.780.814 52013 0,554 0,360 3.566.014
SRs 1200.24/4(G5) 1528 1580 40.270.223 46277 0,481 0,321 3.129.342
SRs 1200.24/4(G6) 1528 1580 40.159.674 46866 0,485 0,314 3.105.816
3. Višekriterijumske metode u odlučivanju
Metode višekriterijumskog odlučivanja se koriste u situacijama kada donosilac odluke treba da
odabere jedno rešenje među ponuđenim alternativama. Predstavlja kvalitetan, matematički
jednostavan alat koji omogućuju komparativnu analizu parametara koji naizgled međusobno
nisu merljivi. Kvalitet izlaznih numeričkih podataka ogleda se kroz njihovu interpretaciju a sve
13
u cilju podizanja kvaliteta strateškog upravljanja poslovanja. Strateško upravljanje rudarskom
opremom jedan je od ključnih zadataka rukovodstva ovako velikih sistema kakvi su analizirani.
Postoji veliki broj različitih višekriterijumskih metoda, dok su u praksi najčešće korišćene
[4]:
- AHP - engl. Analytical Hierarchy Process [5], Thomas L. Saaty;
- PROMETHEE (I, II) - Preference ranking organization method for enrichment
evaluation [6], Jean-Pierre Barns;
- TOPSIS - engl. Technique for Order of Preference by Similarity to Ideal Solution [7],
Ching-Lai Hwang;
- VIKOR – VIse Kriterijumska Optimizacija i kompromisno Resenje (engl.
Multicriteria Optimization and Compromise Solution) [8], S. Opricovic;
- ELECTRE (I, II, III, IV) - franc. ELimination Et Choix Traduisant la Realité (engl.
ELimination and Choice Expressing REality) [9], Bernard Roy.
Teorijska osnova metoda VIKOR i ELEKTREE koje se koriste u radu data je u nastavku
kroz Poglavlja 3.1 i 3.2.
3.1 Metoda VIKOR
Osnova ove metode oslanja se na činjenicu da je kompromisno rešenje prihvatljivo kao izlaz iz
konfliktog razmatranja. Naime, donosiocu odluke se predlaže alternativa među ponuđenim
mogućnostima, kao kompromis između želja i mogućnosti odnosno između različitih interesa
učesnika u odlučivanju. Sledi zaključak da je kompromisno rešenje koje je najbliže idealnom
slučaju [10].
Metoda se sastoji iz četiri koraka [10]:
1. Određivanje najveće (xi*) i najmanje (xi
-) vrednosti datog kriterijuma. * max
min
i ijj
i ijj
x x
x x−
=
=
(1)
2. Računanje vrednosti Sj pesimističkog rešenja i Rj očekivanog rešenja. *
*1
*
*
( )
( )
( )max
( )
ni ij
j ii i i
i ijj i
i i i
x xS w
x x
x xR w
x x
−=
−
−=
−
−=
−
(2)
gde je wi - težina kriterijuma.
3. Računanje vrednosti za Qj (kompromisno rešenje).
* *
( ) ( )(1 )
( ) ( )
jj
s s Rj RQ v v
s s R R
− −
− −
− −= + −
− − (3)
gde je: *
*
min ; max
min ; max
j jj j
j jj j
S S S S
R R R R
−
−
= =
= =
(4)
4. Rangiranje se izvodi sortiranjem alternativa prema merama Rj, Sj i Qj [10].
14
3.2 Metoda ELECTRE
Druga metoda primenjena u radu je ELECTRE metoda čija je osnova usmerena ka rešavanju
problema u odlučivanju tako što se vrši evaluacija mogućih (alternativnih) odluka poređenjem
atributa. Bazira na poređenju dve alternative gde je jedna alternativa bolja od druge kada je
nadmašuje za većinu razmatranih kriterijuma i ne postoje kriterijumi po kojima je striktno lošija
druge. Matematička interpretacija metode data je kroz nekoliko koraka prikazanih respektivno
u nastavku [10].
1. Određivanje se normalizovane matrice rij (rij+ za pozitivne, rij
- za negativne
atribute),
21
,ij
ijni ij
xr
x
+
=
=
(5)
2
1
1
,
1
ijij
mi
ij
xr
x
−
=
=
(6)
2. Potom se određuju preferencijske normalizovane matrice vij, nakon čega se
definišu skupovi saglasnosti i nesaglasnosti:
, 1,2, ..., 1,2, ..., ij j ijv w r i m j n= = = (7)
ks
1
( , ) za C =j C jks
sjnkj
j j
w jc a b x
xw
=
=
, (8)
max
ksmax za D =
j D kj sjksks sj
kjj J kj sj
v v jd x
xv v
−=
− (9)
3. Naredni korak podrazumeva određivanje matrice dominacije saglasnosti fks i
nesaglasnosti gks (numeričke vrednosti od 0 do 1) [10],
1, , 1,2,...,
( 1)
mk k s ksc
c s nm m
= = =
− (10)
1,
0,
ksks
ks
ako je c cf
ako je c c
=
1, , 1,2,...,
( 1)
mk k s ksd
d s nm m
= = =
− (11)
1,
0,
ksks
ks
ako je d dg
ako je d d
=
Poslednji korak je formiranje agregatne matrice dominacije na osnovu dominacije
slaganja i neslaganja, (eks) [10]:
ks ks kse f g= (12)
15
4. Primena višekriterijumskih metoda za rangiranje rotornih bagera
Za potrebe kreiranja modela, u prvom koraku izračunate su sve neophodne numeričke vrednosti
koje predstavljaju ulazne podatke modela. Naime, ulazne vrednosti izračunate su na osnovu
podataka iz Tabela 2 i 3, a primenom jednačina definisanih u Tabeli 1. Izračunate vrednosti
date su u tabeli 4 [3].
Tabela 4. Ulazni podaci za VKO metode
Parametri P1 P2 P3 P4 P5
Preferencija max max max max min
Težinski koeficijent 0,1 0,1 0,25 0,25 0,3
Kla
sa
SR
s12
00
SRs 1200 (G1) 0,664 0,522 0,371 0,291 0,115
SRs 1200 (G3) 0,685 0,663 0,469 0,396 0,124
SRs 1200 (G4) 0,626 0,606 0,554 0,360 0,072
SRs 1200 (G5) 0,570 0,551 0,481 0,321 0,078
SRs 1200 (G6) 0,561 0,542 0,485 0,314 0,077
Metoda VIKOR
Prema definisanom sledu metode Vikor nakon što su definisane ulazne veličine u tabeli 4,
definišu se prema kriterijumima maksimalne i minimalne vrednosti kao i njihova međusobna
razlika. Izračunate vrednosti prema definisanim jedančinama 2-4 prikazane su u Tabeli 5.
Tabela 5. Postupci primene metode Vikor Oznaka bagera Sj Rj QSj QRj
SRs 1200/22.2 (G1) 0,86501 0,25000 1,00000 0,76667
SRs 1200/24.4 (G3) 0,41612 0,30000 0,35065 1,00000
SRs 1200/24.4 (G4) 0,17372 0,08571 0,00000 0,00000
SRs 1200/24.4 (G5) 0,48509 0,17857 0,45041 0,43333
SRs 1200/24.4 (G6) 0,50416 0,19524 0,47801 0,51111
max 0,86501 0,30000
min 0,17372 0,08571
Konačna rešenja kao srednja vrednost sortiranih rešenja QSj i QRj iz prethodne tabele kao i sam
rang alternativa u izboru (rotornih bagera) prikazani su u Tabeli 6.
Tabela 6. Krajnji rezultati primenjene Vikor metode i rang alternativa
Oznaka bagera Qj Rang
SRs 1200/22.2 (G1) 0,8833 5
SRs 1200/24.4 (G3) 0,6753 4
SRs 1200/24.4 (G4) 0,0000 1
SRs 1200/24.4 (G5) 0,4419 2
SRs 1200/24.4 (G6) 0,4946 3
Metoda ELECTRE
Podaci preuzeti iz tabele 3, u prvom koraku su normalizovani a potom i ponderisani
koeficijentom preferencija (prema jednačinama 5, 6 ,7). Vrednosti izračunate u prvom koraku
metode date su u Tabeli 7.
Tabela 7. Vrednosti koje su normalizovane i ponderisane koeficijentom preferencija Oznaka bagera P1 P2 P3 P4 P5
SRs 1200/22.2 (G1) 0,0476526 0,0403133 0,0872093 0,0961295 0,1612114
SRs 1200/24.4 (G3) 0,0491596 0,0512026 0,1102457 0,1308154 0,173828
SRs 1200/24.4 (G4) 0,0449255 0,0468005 0,1302262 0,118923 0,1009324
SRs 1200/24.4 (G5) 0,0409066 0,042553 0,1130665 0,1060397 0,1093434
16
SRs 1200/24.4 (G6) 0,0402607 0,0418579 0,1140067 0,1037273 0,1079416
Σ 0,2229049 0,2227273 0,5547544 0,5556349 0,6532568
Potom se za vrednosti klasifikuju u dva skupa koje grade matrice saglasnosti (Cks) i matrice
nesaglasnosti (Dks), a sve to na osnovu jednačina 7, 8 i 9. Od grupisanih matrica saglasnosti i
matrica nesaglasnosti, primenom jednačina 10 i 11 formiraju se dve nove matrice.
Novoformirane matrice sadrže numeričke vrednosti binarnog karaktera (0 ili 1) i te matrice se
nazivaju matrice saglasne dominacije i nesaglasne dominacije. Krajnje rešenje dobija se
njihovim množenjem. Rezultat svakog polja predstavlja je 0 ili 1. Krajnje rešenje, odnosno rang
alternativa dobija se sabiranjem dobijenih vrednosti (Tabela 8).
Tabela 8. Krajnji rezultati primenjene ELECTRE metode i rang alternativa Oznaka bagera P1 P2 P3 P4 P5 Σ Rang
SRs 1200/22.2 (G1) 0 0 0 0 0 0 3
SRs 1200/24.4 (G3) 0 0 0 0 0 0 3
SRs 1200/24.4 (G4) 1 0 0 1 1 3 1
SRs 1200/24.4 (G5) 1 0 0 0 0 1 2
SRs 1200/24.4 (G6) 1 0 0 0 0 1 2
5. Zaključak
Profitabilno poslovanje oslanja se na strateško upravljanje kompanijom i svim njenim
činiocima. Kako bi se to postiglo, neophodno je donositi što ispravnije odluke oslanjajući se na
analize svakog segmenta složenih sistema. Kvalitet zaključaka direktno zavisi od informacija
kojima se raspolaže, a u osnovi informacija nalazi se prikupljanje i analizа podataka. Tek kada
su svi ovi uslovi ispunjeni, može se reći da su stvoreni preduslovi za donošenje kvalitetnih
odluka.
U ovom radu je dat primer analize postojećih podataka o istorijatu rada rotornih bagera
SRs 1200. Cilj analize je dobiti smernice o rangu ovih rotornih bagera koji se razmatraju za
proces revitalizacije. Kao alat u analizi korišćene su dve višekriterijumske metode.
Konkretne numeričke vrednosti pokazale su da je prema obe metode rotorni bager oznake
SRs 1200/24.4 (G4) pokazao najbolje rezultate tokom 10-godišnje eksploatacije (period 2008-
2018.). Potom slede SRs 1200/24.4 (G5) i SRs 1200/24.4 (G6) gde su kod metode ELECTRE
imali izjednačen rezultat dok je mašina oznake G5 kod metode VIKOR bolje rangirana. Rotorni
bageri SRs 1200/22.2 (G1) i SRs 1200/24.4 (G3) su izjednačeni kod metode ELECTRE dok je
kod metode VIKOR bolja mašina G1.
Izabrane metode pripadaju različitim porodicama višekriterijumskih metoda. Naime,
metoda VIKOR se ubraja u metode kompromisa dok je metoda ELECTRE u grupi metoda
rangiranja. Ako se posmatraju krajnji rezultati metode su dale gotovo isti rang. Ipak, u
konkretnom slučaju izlazna rešenja koja daje metoda VIKOR pogodnija su jer se pored ranga
uočava i međusobna distanca između dve alternative. Nedostatak metode ELECTRE je i to što
su jednaki rezultati za mašine G5 i G6 kao i za mašine G1 i G3.
I pored svih prednosti i mana, višekriterijumske metode veoma su primenjive u oblasti
rudarstva. Podaci koji se koriste u oblasti rudarstva su različitog oblika i veličina. Prednost ovih
metoda je u tome da su na jednostavan matematički način omogućile njihovo analiziranje i
pored toga što oni po prirodi nisu međusobno merljivi.
Literatura
[1] Projekat Revitalizacija bagera - Izarada projekta revitalizacije bagera SRs2000.28/3+VR,
Inovacioni centar Mašinskog fakulteta u Beogradu i Rudarsko-geološki fakultet, Beograd,
2015.
17
[2] Pogonsko-operativna dokumentacija rotornih bagera SRs 1200 - RB Kolubara, EPS
[3] Jovančić P., Đenadić S., Todorović, G., Novaković, D. Miletić, F.: Strateško odlučivanje
pri izboru novih rotornih bagera za površinske kopove lignite: primer rudarskog basena
Kolubara, XI Simpozijum sa međunarodnim učešćem RUDARSTVO 2020, Privredna
komora Srbije i ITNMS Beograd, septembar 8-11, 2020, Vrnjačka banja, Србија, Зборник
радова, стр. 15-24, ISBN 978-86-82867-28-9 (Plenarno izlaganje), 2020
[4] Jankovic I., Djenadic S., Ignjatovic D., Jovancic P., Subaranovic T., Ristovic I. Multi-
Criteria Approach for Selecting Optimal Dozer Type in Open-Cast Coal Mining; Energies,
12, 2245
[5] Saaty T. L.; Vargas L. G.: Models, Methods, Concepts & Applications of the Analytic
Hierarchy Process; Springer Science & Business Media: New York, NY, USA, 2012;
Volume 175
[6] Mohamadibadi H. S., Tichkowsky G., Kumar A.: Development of a Multi-Criteria
Assessment Model for Ranking of Renewable and Non-Renewable Transportation Fuel
Vehicles. Energy 2009, 34, 112–125
[7] Tsaur R. C.: Decision risk analysis for an interval TOPSIS method. Appl. Math. Comput.
2011, 218, 4295–4304
[8] Tavana M., Di Caprio D., Santos-Alteaga F.: An extended stochastic VIKOR model with
decision maker’s attitude towards risk. Inf. Sci. 2018, 432, 301–318
[9] Govindan K., Jepsen M. B.: ELECTRE: A compehensive literature review on
methodologies and applications. Eur. J. Oper. Res. 2016, 250, 1–29
[10] Đenadić S., Jovančić P., Ignjatović D., Miletić F., & Janković I.: Analiza primene
višekriterijumskih metoda u optimizaciji izbora hidrauličnih bagera na površinskim
kopovima uglja. Tehnika,70(3), 369-377, 2019.
[11] Studija Analiza pogonskih sistema radnog točka na bagerima SRs 2000 sa ciljem
unifikacije, Naučno-istraživačka studija, Univerzitet u Beogradu - Mašinski fakultet i
Rudarsko-geološki fakultet, Beograd, 2018-2019
18
XIV MEĐUNARODNA KONFERENCIJA
OMC 2020
Zlatibor, 14-17. oktobar 2020.
14th INTERNATIONAL CONFERENCE
OMC 2020
Zlatibor, 14-17 October 2020
PRIMENA METODE ANALITIČKOG HIJERARHIJSKOG PROCESA (AHP) PRI
RANGIRANJU NAPUŠTENIH POVRŠINSKIH KOPOVA U CILJU
REKULTIVACIJE
APPLICATION OF THE ANALYTICAL HIERARCHY PROCESS (AHP) METHOD
FOR RANKING ABANDONED MINES FOR RECULTIVATION PURPOSES
Lekić M.1, Pantelić U.2, Širadović E.3, Šubaranović T.4, Ristović I.5
Apstrakt
Napušteni kopovi predstavljaju problem sa aspekta zaštite životne sredine, s obzirom da kao
takvi egzistiraju u neposrednoj čovekovoj okolini prepuštenih dejstvu atmosferilija. Primenom
metode Analitičkog Hijerarhijskog Procesa (AHP) moguće je izvršiti rangiranje napuštenih
površinskih kopova u cilju dobijanja ranga prema prioritetu rekultivacije. Predmet istraživanja
ovog rada su pet napuštenih kopova za koje su postavljeni određeni kriterijumi za dobijanje
ranga tj. redosleda prioriteta za rekultivaciju. Rezultati Analitičkog Hijerarhijskog Procesa
(AHP) pokazuju da je primena ove metode opravdana i svrsishodna u procesu donošenja
odluke, kao pomoćno sredstvo pri procesu donošenja odluke.
Ključne reči: Napušteni kopovi, Višekriterijumska Analiza (VKA), Analitički Hijerhijski
Proces (AHP), odlučivanje
Abstract
Abandoned mines present a problem from the aspect of environmental protection, since as such
they exist in the immediate human environment left to the action of the weathering. By applying
the Analytical Hierarchical Process (AHP) method, it is possible to rank abandoned mines in
order to obtain a rank according to the reclamation priority. The subject of research in this paper
are five abandoned mines with certain set criteria for ranking, ie. priority order for reclamation.
The results of the Analytical Hierarchical Process (AHP) show that the application of this
method is justified and purposeful in the decision-making process, as an aid in the decision-
making process.
Key words: Abandoned mines, Methods for Multicriteria Decision Making (MCDM),
Analytical Hierarchical Process (AHP), Decision making
1 Lekić Milena, Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet, Beograd 2 Pantelić Uroš, Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet, Beograd 3 Širadović Emilija, Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet, Beograd 4 Šubaranović Tomislav, Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet, Beograd 5 Ristović Ivica, Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet, Beograd
19
1. Uvod
Razvoj i napredak rudarskih aktivnosti na površinskim kopovima, prate negativni ekološki
uticaji na životnu sredinu koji su brojni i raznovrsni. Eksploatacijom mineralni i drugih
sirovina, rudarske aktivnosti dovode do degradiranja nekada plodnog zemljišta, gubitak
površinskog plodnog sloja zemljišta, šuma i poljoprivrednog zemljišta, promenu topografije i
hidroloških uslova kao i zagađenje površinskih i podzemnih voda. Procesi eksploatacije svih
korisnih mineralnih sirovina uglavnom su se završavali prestankom otkopavanja, a zatvarani
rudarski objekti prepuštani su prirodnim procesima samoobnavljanja. Za prirodan način
obnavljanja ekosistema na jednom narušenom ekosistemu potreban je dug vremenski period.
Kompleksnost i raznovrsnost kriterijuma za procenu negativnih uticaja na životnu
sredinu nameće potrebu razvoja i primene isto tako složenih metoda za ocenjivanje proizvoda
i procesa tokom životnog ciklusa. Primena metoda višekriterijumske analize (VKA) je
neophodna kod ocenjivanja uticaja na životnu sredinu tokom životnog ciklusa, kako bi se
respektovali ekološki, tehnički, ekonomski i socijalni parametri. Kompleksne informacije u
višekriterijumskoj analizi (VKA) odnose se na rad sa velikim brojem parametara sa kojima se
analizira višekriterijumski problem, različite merne jedinice u kojima se izražavaju parametri,
kao i različite skale. Metode VKA ne mogu da zamene proces donošenja odluke, već da pruže
podršku pri organizovanju odlučivanja i definisanju modela problema, čime doprinose boljem
razumevanju višekriterijumskog problema odlučivanja. Osnovna svrha primene metode
Analitičkog Hijerarhijskog Procesa (AHP) jeste prevazilaženje problema na konzistentan način,
na koje čovek kao donosilac odluke nailazi prilikom rada sa velikom količinom kompleksnih
informacija [1, 2, 3, 4].
Primenom metoda višekriterijumske analize bio je predmet mnogih kako domaćih tako i
stranih naučnika i stručnjaka, koji su prikazali svrsishodnost i upotrebljivost ovih metoda [5, 6,
7, 8, 9].
2. Materijal i metode
U okviru matematičkog dela ovog rada određeno je 5 lokacija (objekata) identifikovanih kao
napušteni rudarski objekti koje je potrebno rangirati na osnovu prioriteta za rekultivaciju,
metodom Analitičkog Hijerarhijskog Procesa (AHP).
AHP metoda razvijena je 70-ih godina prošlog veka (utemeljena 1980. godine) od strane
Thomas L. Saaty-ja, profesora na Wharton School of Business. Metodološki posmatrano, AHP
je višekriterijumska tehnika koja se zasniva na razlaganju složenog problema u hijerarhiju. Cilj
se nalazi na vrhu hijerarhije, dok su kriterijumi, podkriterijumi i alternative na nižim nivoima.
Kao ilustracija, na slici je data hijerarhija koju čine cilj, tri kriterijuma i četiri alternative.
Hijerarhija ne mora da bude kompletna; npr. element na nekom nivou ne mora da bude
kriterijum za sve elemente u podnivou, tako da se hijerarhija može podeliti na podhijerarhije
kojima je zajednički jedino element na vrhu hijerarhije. AHP spada u popularne metode
višekriterijumske analize zato što ima sposobnost da identifikuje i analizira nekonzistentnosti
donosioca odluka u procesu rasudjivanja i vrednovanja elemenata hijerarhije. Čovek je retko
konzistentan pri procenjivanju vrednosti ili odnosa kvalitativnih elemenata u hijerarhiji. AHP
na odredjen način ublažava ovaj problem tako što odmerava stepen nekonzistentnosti i o tome
obaveštava donosioca odluka. [1]. Svako poredjenje dva elementa hijerarhije (modela) vrši se
korišćenjem Satijeve skale (Tabela 1).
20
Tabela 1. Satijeva skala vrednovanja Značaj Definicija Objašnjenje
1 Istog značaja Dva elementa su identičnog značaja u odnosu na cilj
3 Slaba dominantnost Iskustvo ili rasuđivanje neznatno favorizuje jedan
element u odnosu na drugi
5 Jaka dominantnost Iskustvo ili rasuđivanje znatno favorizuje jedan
element u odnosu na drugi
7 Demonstrirana
dominantnost Dominantnost jednog elementa dokazana u praksi
9 Apsolutna
dominantnost Dominantnost najvišeg stepena
2, 4, 6,
8 Međuvrednosti Potreban kompromis ili dalja podela
Svako poređenje dva elementa hijerarhije (modela) vrši se korišćenjem Satijeve skale, izraženo
jednačinom 1 [1]:
𝑆 = {1
9,1
8,1
7,1
6,1
5,1
4,1
3,1
2, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9} (1)
Osnovni rezultat AHP metode je dobijanje težinskog kriterijuma (W). Težinski koeficijent
računa se za svaki element na određenom nivou hijerarhije. Tehnike za određivanje vektora
težinskih koeficijenata (W) koje preporučuje Saaty, uključuju sumiranje redova matrice
rezultata poredjenja i normalizacije dobijenih suma, prikazanih jednačinom (2):
∑𝑊𝑖
𝑊𝑗
𝑛
𝑗=1
= 𝑊𝑖 (∑1
𝑊𝑗
𝑛
𝑗=1
) 𝑖 = 1, … , 𝑛 (2)
Da bi se izračunao stepen konzistentnosti (CR), prvo treba izračunati indeks konzistentnosti
(CI) prema relaciji (3):
𝐶𝐼 = 𝜆𝑚𝑎𝑥 − 𝑛
𝑛 − 1 (3)
Gde je λmax maksimalna sopstvena vrednost matrice poređenja. Što je λmax bliže broju n, manja
će biti nekonzistencija, primenom jednačine (4):
𝜆𝑚𝑎𝑥 =1
𝑛∑ 𝜆𝑖
𝑛
𝑖=1
(4)
Zamenom vrednosti λmax iz ove relacije u prethodnu, odredjuje se indeks konzistentnosti (CI).
Odatle sledi da stepen konzistentnosti (CR) predstavlja odnos indeksa konzistentnosti (CI) i
slučajnog indeksa (5):
𝐶𝑅 =𝐶𝐼
𝑅𝐼 (5)
Slučajni indeks (RI) zavisi od reda matrice, a preuzima se iz navedene tabele u kojoj prvi red
predstavlja red matrice poredjenja, a drugi slučajne indekse (Tabela 2)
Tabela 2. Slučajni indeksi 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
0.0 0.0 0.58 0.9 1.12 1.24 1.32 1.41 1.45 1.49 1.51 1.48 1.56 1.57 1.59
21
Ako je stepen konzistentnosti (CR) manji od 0,10, rezultat je dovoljno tačan i nema potrebe za
korekcijama u poredjenjima i ponavljanju proračuna. Ako je stepen konzistentnosti veći od
0,10, rezultat bi trebalo ponovo analizirati i ustanoviti razloge nekonzistentnosti, sve rezultate
treba odbaciti i ponoviti ceo postupak. [1]
2.1. Kriterijumi
Postupak odabira prioritetnih lokacija (objekata) za rekultivaciju je veoma delikatan zbog
velikog broja uticajnih faktora o kojima treba voditi računa, a takođe i zbog potencijalne
opasnosti na životnu sredinu. Imajući u vidu na ranije iskustva određeni su najbitniji kriterijumi
za odabir prioritetnih lokacija za rekultivaciju. [8].
Tabela 3. Atributivne vrednosti objekata prema kriterijumima
Na vrhu hijerarhije je odlučivanje (CILJ) o prioritetu lokacije za rekultivaciju. Odabrani
kriterijumi su predstavljeni u tabeli 1. Prilikom odabira kriterijuma uzeti su u obzir:
• Prirodni;
• Ekološki;
• Sociološki;
• Tehničko-tehnološki uslovi u kojima se nalaze predmetne lokacije.
Iz tabele se može videti da ima 8 kriterijuma. K1 - Udaljenost vodotokova; K2 - Udaljenost
zaštićenih područja, K3 - Gustina naseljenosti; K4 - Udaljenost naselja; K5 - Tip rekultivacije;
K6 - Zapremina površinskog kopa; K7 - Degradirana površina; K8 - Nivo podzemnih voda (u
smislu udaljenosti objekta od podzemnih voda).
Svakom od 8 kriterijuma dodeljena je različita ocena (rang) na skali od 1(najpovoljnije
atributivne vrednosti) do 4 (najmanje povoljne atributivne vrednosti) u skladu sa zakonskim
ograničenjima, iskustvom eksperata uključenih u vrednovanje i internacionalnom literaturom.
3. Rezultati i diskusija
Metoda matematičkog proračuna Analitičkog Hijerarhijskog Procesa prikazan je u sledećim
koracima prikazanim u Tabelama 4-13.
Tabela 6. Matrica međusobnog poređenja kriterijuma u odnosu na cilj CILJ K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7 K8 K1
K1 1,00 2,00 1,00 0,50 0,50 2,00 2,00 1,00 0,11
K2 0,50 1,00 0,50 0,33 0,33 0,50 0,33 1,00 0,06
K3 1,00 2,00 1,00 1,00 0,33 3,00 5,00 3,00 0,15
K4 2,00 3,00 1,00 1,00 0,20 5,00 5,00 3,00 0,18
K5 2,00 3,00 3,00 5,00 1,00 5,00 5,00 2,00 0,29
K6 0,50 2,00 0,33 0,20 0,20 1,00 1,00 0,33 0,05
K7 0,50 3,00 0,20 0,20 0,20 1,00 1,00 0,33 0,06
K8 1,00 1,00 0,33 0,33 0,50 3,00 3,00 1,00 0,10
CR 0,0856
Objekat K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7 K8
Objekat 1 4 1 1 4 4 1 2 4
Objekat 2 4 3 4 3 2 2 4 1
Objekat 3 2 3 4 2 4 3 3 3
Objekat 4 3 2 2 1 1 2 1 4
Objekat 5 1 1 3 4 3 4 2 3
22
Tabela 7. Matrica poređenja objekata u odnosu na kriterijum udaljenost vodotokova Udaljenost
vodotokova Objekat 1 Objekat 2 Objekat 3 Objekat 4 Objekat 5 W
Objekat 1 1,00 1,00 3,00 2,00 5,00 0,32
Objekat 2 1,00 1,00 3,00 2,00 5,00 0,32
Objekat 3 0,33 0,33 1,00 0,50 2,00 0,11
Objekat 4 0,50 0,50 2,00 1,00 0,50 0,14
Objekat 5 0,20 0,20 0,50 2,00 1,00 0,11
CR 0,0996
Tabela 8. Matrica poređenja objekata u odnosu na kriterijum udaljenost zaštićenih područja
Udaljenost zaštićenih
područja Objekat 1 Objekat 2 Objekat 3 Objekat 4 Objekat 5 W
Objekat 1 1,00 0,33 0,33 0,50 1,00 0,10
Objekat 2 3,00 1,00 1,00 2,00 3,00 0,31
Objekat 3 3,00 1,00 1,00 3,00 3,00 0,33
Objekat 4 2,00 0,50 0,33 1,00 0,50 0,13
Objekat 5 1,00 0,33 0,33 2,00 1,00 0,13
CR 0,0405
Tabela 9. Matrica poređenja objekata u odnosu na kriterijum gustina naseljenosti
Gustina naseljenosti Objekat 1 Objekat 2 Objekat 3 Objekat 4 Objekat 5 W
Objekat 1 1,00 0,14 0,14 0,50 0,20 0,05
Objekat 2 7,00 1,00 1,00 3,00 2,00 0,33
Objekat 3 7,00 1,00 1,00 3,00 2,00 0,33
Objekat 4 2,00 0,33 0,33 1,00 0,50 0,10
Objekat 5 5,00 0,50 0,50 2,00 1,00 0,19
CR 0,0046
Tabela 10. Matrica poređenja objekata u odnosu na kriterijum udaljenost naselja
Udaljenost naselja Objekat 1 Objekat 2 Objekat 3 Objekat 4 Objekat 5 W
Objekat 1 1,00 2,00 3,00 5,00 1,00 0,32
Objekat 2 0,50 1,00 2,00 3,00 0,50 0,18
Objekat 3 0,33 0,50 1,00 0,50 0,33 0,09
Objekat 4 0,20 0,33 2,00 1,00 0,20 0,09
Objekat 5 1,00 2,00 3,00 5,00 1,00 0,32
CR 0,0418
Tabela 11. Matrica poređenja objekata u odnosu na kriterijum tip rekultivacije
Tip rekultivacije Objekat 1 Objekat 2 Objekat 3 Objekat 4 Objekat 5 W
Objekat 1 1 3 1 5 2 0,33
Objekat 2 0,33 1,00 0,33 2,00 0,50 0,11
Objekat 3 1,00 3,00 1,00 5,00 2,00 0,33
Objekat 4 0,20 0,50 0,20 1,00 0,33 0,06
Objekat 5 0,50 2,00 0,50 3,00 1,00 0,18
CR 0,0034
Tabela 12. Matrica poređenja objekata u odnosu na kriterijum zapremina objekta
Zapremina objekta Objekat 1 Objekat 2 Objekat 3 Objekat 4 Objekat 5 W
Objekat 1 1,00 0,50 0,33 0,50 0,20 0,07
Objekat 2 2,00 1,00 0,50 1,00 0,33 0,14
Objekat 3 3,00 2,00 1,00 2,00 0,50 0,24
Objekat 4 2,00 1,00 0,50 1,00 0,33 0,14
Objekat 5 5,00 3,00 2,00 3,00 1,00 0,41
CR 0,0039
23
Tabela 13. Matrica poređenja objekata u odnosu na kriterijum degradirana površina Degradirana
površina Objekat 1 Objekat 2 Objekat 3 Objekat 4 Objekat 5 W
Objekat 1 1,00 0,33 0,50 2,00 1,00 0,14
Objekat 2 3,00 1,00 2,00 5,00 3,00 0,41
Objekat 3 2,00 0,50 1,00 3,00 2,00 0,24
Objekat 4 0,50 0,20 0,33 1,00 0,50 0,07
Objekat 5 1,00 0,33 0,50 2,00 1,00 0,14
CR 0,0039
Tabela 14. Matrica poređenja objekata u odnosu na kriterijum nivo podzemnih voda
Nivo podzemnih
voda Objekt 1 Objekt 2 Objekt 3 Objekt 4 Objekt 5 W
Objekat 1 1,00 5,00 2,00 1,00 2,00 0,31
Objekat 2 0,20 1,00 0,33 0,20 0,33 0,06
Objekat 3 0,50 3,00 1,00 0,50 1,00 0,16
Objekat 4 1,00 5,00 2,00 1,00 2,00 0,31
Objekat 5 0,50 3,00 1,00 0,50 1,00 0,16
CR 0,0012
Tabela 15. Rang Objekat 1 0,244 1
Objekat 2 0,203 4
Objekat 3 0,235 2
Objekat 4 0,114 5
Objekat 5 0,205 3
Metodom analitičkog hijerarhijskog procesa (AHP) dobijeni rezultati pokazuju da je Objekat 1
najprioritetniji u hijerarhiji za rekultivaciju, zatim Objekat 3, zatim Objekat 5, Objekat 2 i na
kraju Objekat 4 kao poslednji na listi prioriteta za rekultivaciju.
4. Zaključak
Primena metoda višekriterijumske analize (VKA) je neophodna kod ocenjivanja uticaja na
životnu sredinu kako bi se respektovali ekološki, tehnički, ekonomski i socijalni parametri.
Višekriterijumsko odlučivanje uspešno se koristi u prilikama kada postoji veliki broj
međusobno suprotstavljenih kriterijuma koje treba uzeti u obzir prilikom donošenja odluke. S
obzirom da savremeni poslovni procesi podrazumevaju donošenje odluka uzimajući u obzir
veliki broj raznovrsnih kriterijuma, metode višekriterijumskog odlučivanja pokazale su se kao
odličan alat za odlučivanje.
Odlučivanje i upravljanje projektima u kompleksnim rudarskim uslovima predstavljaju
zahtevan inženjerski zadatak iz razloga što ne postoje opšte naučne saglasnosti oko ocene
pogodnosti modela za podršku u odlučivanju. S druge strane, da ta saglasnost i postoji,
verovatno je da različite metode ne bi dale ista rešenja, što potvrđuje i ova analiza.
U radu je prezentovan teorijski i praktični model višekriterijumskog odlučivanja na
primeru određivanja prioriteta rekultivacije napuštenih kopova, korišćenjem metode
Analitičkog Hijerarhijskog Procesa (AHP).
Analizom dobijenih rezultata dolazimo do zaključka da se metodama Analitičkog
hijerarhijskog procesa (AHP). U AHP metodi koristi se Satijeva skala, koja nam daje prostora
za subjektivnost. To znači da bi svaki učesnik u ocenjivanju mogao da različito oceni stepen
dominacije. Metode VKA ne mogu da zamene proces donošenja odluke, već da pruže podršku
pri organizovanju odlučivanja i definisanju modela problema, čime doprinose boljem
razumevanju višekriterijumskog problema odlučivanja. Metode višekriterijumskog odlučivanja
predstavljaju samo pomoćno sredstvo za donošenje odluke, ipak, krajnju odluku donosi čovek.
24
Literatura
[1] Saaty T.: The Analytical Hierarchy Process; Mc-Graw-Hill: New York, NY, USA, 1980
[2] Saaty T.: Axiomatic foundation of the analytic hierarchy process. Manag. Sci. 1986, 32,
841–855
[3] Alphonce C. B.: Application of the Analytic Hierarchy Process in Agriculture in
Developing Countries. Agric. Syst. 1997, 53, 97–112
[4] Harker P. T., Vargas, L. G.: The theory of ratio scale estimation: Saaty’s Analytic hierarchy
process. Manag. Sci. 1987, 33, 1383–1403
[5] Agarski B.: Razvoj sistema za inteligentnu višekriterijumsku procenu opterećenja životne
sredine kod ocenjivanja ciklusa proizvoda i procesa. doktoska disetacija, Univerzitet u
Novom Sadu, Fakultet tehničkih nauka, Novi Sad, Serbia, 2014
[6] Stanković R., Vulović N., Lilić N.: Obradović I., Tošović R. and Pešić-Georgiadis, M.: A
WebGIS Decision Support System for Management of Abandoned Mines. Energies 2016,
9, 567; doi: 10.3390/en9070567
[7] Milentijević G., Nedeljković B., Lekić M., Nikić Z., Ristović I., Djokić J.: Application of
a Method for Intelligent Multi-Criteria Analysis of the Environmental Impact of Tailing
Ponds in Northern Kosovo and Metohija, Energies 2016, 9, 935; doi:10.3390/en9110935
[8] Zelenović-Vasiljević T.: Doktorks disertacija, Primena GIS-a, Analitičkog hijerarhijskog
procesa i fazi logike pri izboru lokacija regionalnih deponija i transfer stanica, Fakultet
tehničkih nauka, Univerzitet u Novom Sadu, Novi Sad
[9] Jankovic I., Djenadic S., Ignjatovic D., Jovancic P., Subaranovic T. and Ristovic I.: Multi-
Criteria Approach for Selecting Optimal Dozer Type in Open-Cast Coal Mining, Energies
2019, 12, 2245; doi:10.3390/en12122245
25
XIV MEĐUNARODNA KONFERENCIJA
OMC 2020
Zlatibor, 14-17. oktobar 2020.
14th INTERNATIONAL CONFERENCE
OMC 2020
Zlatibor, 14-17 October 2020
ANALIZA SEIZMIČKIH UTICAJA PRI PRIMENI CARDOX SISTEMA NA
MERMERU
ANALYSIS OF SEISMIC IMPACTS IN THE APPLICATION OF THE CARDOX
SYSTEM ON MARBLE
Lutovac S.1, Gluščević B.2, Gligorić M.3, Majstorović-Necković J.4
Apstrakt
Miniranje uz pomoć hemijskih eksploziva, vezano je sa nizom preventivnih mera koje moraju
da se sprovode da ne bi došlo do neželjenih efekata pri eksploziji. Iz tog razloga, za razaranje
stenskog materijala, može se primeniti postupak u kome potencijalna energija nosioca energije
prelazi u koristan rad bez pojave plamena. U zavisnosti od sredstva koje je nosilac energije,
postupci razaranja stena dobijaju ime. U ovom radu opisano je sredstvo za razaranje stenskog
materijala u kome se koristi ugljen-dioksid i to je Cardox sistem. Iako se ovde ne radi o
klasičnom miniranju, često se u praksi koristi pojam miniranje kardoksom. U cilju provere
primene Cardox sistema izvršeno je probno miniranje na ležištu Manastirište kod Aranđelovca,
u Šumadijskom okrugu u Centralnoj Srbiji. Osnovnu stensku masu ležišta čine karbonatne stene
tj. kalcitski mermeri različitih varijeteta. U nepostednoj blizini ležišta, u selu Brezovac, nalazi
se Crkva Svetog Arhangela Mihaila, koja predstavlja nepokretno kulturno dobro kao spomenik
kulture. Merenje seizmičkih efekata, brzine oscilovanja stenske mase i frekvence, vršilo se sa
seizmografom tipa Vibraloc, švedske firme ABEM. Pri tome je konstatovano da se brzine
oscilovanja, nastale kao posledica izvođenja probnog miniranja Cardox postupkom, nalaze u
granicama dozvoljenih vrednosti.
Ključne reči: sredstva za zamenu eksploziva, Kardoks sistem, seizmičko dejstvo
Abstract
Blasting operation with help of chemical explosives, is associated with a series of preventive
measures that must be implemented to avoid the negative blasting operation effects. For that
reason, a procedure where potential energy of the energy carrier is transferred to useful work
without the occurrence of flames, can be applied for rock material destruction. Depending on
the means that are the energy carrier, the procedures of the rock destruction get a name. In this
paper, we have described the mean for the rock material destruction that uses the carbon
dioxide, called Cardox system. Although this is not a classic blasting operation, the term cardox
blasting is often used in practice. In order to check the Cardox system application, an
1 Lutovac Suzana, Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet, Beograd 2 Gluščević Branko, Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet, Beograd 3 Gligorić Miloš , Univerzitet u Beogradu Rudarsko-geološki fakultet, Beograd 4 Majstorović-Necković Jelena, Univerzitet u Beogradu Rudarsko-geološki fakultet,Beograd
26
experimental blasting operation is performed at the Manastiriste deposit, near Arandjelovac,
Sumadija district, Central Serbia. The carbonate rocks i.e calcite marbles of the different
varieties constitute the main rock mass of the deposit. Near the deposit, in the village of
Brezovac, the Church of St. Arhangel Mihailo is located which represents an immovable
cultural property as a cultural monument. Measuring the seismic effects, the rock mass
oscillation velocity and frequency is performed by seismograph called Vibraloc, Swedish
company ABEM. It was stated that the oscillation velocities, resulting from the experimental
blasting operation by the Cardox procedure, are within the limits of allowed values.
Key words: means for substituting explosives, Cardox system, seismic effect
1. Uvod
Cardox se ubraja u sredstva za zamenu eksploziva. To je bezopasan sistem, koji se primenjuje
za dezintegraciju stena i uglja. Pod pojmom bezopasan podrazumeva se da ne spada u grupu
eksplozivnih sredstava, ne stvara buku i prašinu, ne odbacuje komade stena u širi prostor, ne
izaziva jake potrese itd. Cardox sistem je zasnovan na principu razaranja stenskog masiva
dejstvom komprimiranog fluida. Osnovni princip ovog načina razaranja sastoji se u promeni
fizičkog stanja materije, u ovom slučaju ugljen-dioksida. Pri tome dolazi do velikog povećanja
zapremine tečnog ugljen-dioksida pri prelasku u gasovito stanje i stvaranja visokog pritiska koji
vrši razaranje masiva [1-3].
Cardox sistem ima široku primenu u građevinarstvu, miniranjima pod vodom (ne uništava
floru i faunu) i rudnicima uglja sa metanskim režimom i eksplozivnom ugljenom prašinom.
Naročito je značajna primena Cardox sistema u urbanim sredinama i tunelogradnji, kada se
razaranja stenskog masiva izvode u blizini građevinskih objekata.
2. Cardox sistem
Primena Cardox sistema razaranja je veoma jednostavna. U minske bušotine odgovarajućeg
prečnika postavljaju se Cardox čaure koje se iniciraju klasičnom mašinom za paljenje mina.
Kao radnu komponentu Cardox sistem koristi tečni ugljen-dioksid, koji se puni pod pritiskom,
u cevi od čelika visokog stepena čistoće. Cevi se mogu koristiti duži niz godina. Izgled Cardox
cevi dat je na Slici 1.
Slika 1. a) Izgled Cardox čaure b) Poprečni presek Cardox čaure [4]
Proces reakcije u Cardox čauri se svodi na povećanje zapremine tečnog ugljen-dioksida, kada
on pređe u gasovito stanje. To se postiže zagrevanjem termoelementa, koji se sastoji od 10%
naftalina i 90% kalijum-hlorata, do temperature od 1170°C. Ova neeksplozivna hemijska smeša
spakovana je u papirni omotač i predstavlja izvor toplote, koji se se aktivira pomoću
niskonaponske jednosmerne struje. Zagrevanjem tečnog ugljen-dioksida do kritične
temperature, on menja agregatno stanje pri čemu povećava zapreminu do 700 puta i dostiže
27
pritisak u čauri od 250 MPa. Usled dejstva pritiska, dolazi do probijanja čeličnog diska u glavi
za ispuštanje. U kontaktu gasa pod pritiskom i okolnog masiva vrši se mehanički rad i razaranje
stena. Pritisak koji se ostvaruje na dnu bušotine potiskuje i lomi stene po prirodnim
diskontinuitetima. Prelaskom u atmosferu ne izaziva vazdušne udare, jer se radi o malim
količinama gasa sa znatno umanjenim pritiskom. Intenzitet dejstva Cardox čaure reguliše se
debljinom čeličnog diska i oblikom glave za ispuštanje gasa. Debljinom čeličnog diska može
biti od 2,4 mm do 5,2 mm, čime se potisni pritisak dozira u granicama od 126 MPa do 276
MPa. Glava za ispuštanje gasa može biti dvosmerna, četvorosmerna, sa duplim otvorima itd.
U primeni je više tipova Cardox čaura, koje se koriste u zavisnosti od radnih uslova, tj. od
čvrstoće masiva ili materijala i željene radne sposobnosti čaure. U kombinaciji određene
Cardox čaure i debljine sigurnosnog diska, moguće je odabrati najpovoljniji tip čaure za
postizanje predviđenog efekta delovanja [1-3].
3. Inženjersko-geološke karakteristike radne sredine
Ležište mermera Manastirište nalazi se na južnim i jugoistočnim padinama planine Venčac, na
istočnoj periferiji atara sela Brezovac. Od Aranđelovca je udaljeno 8 km [5].
Osnovnu stensku masu ležišta čine karbonatne stene: kalcitski mermeri različitih
varijeteta. Mermeri i okolne stene u ležištu Manastirište - dolomiti, kvarc-sericitski škriljci, filiti
i dr, su čvrste kompaktne stene zrnaste strukture, masivne teksture. U njima ne postoje uslovi
stvaranja geoloških procesa koji dovode do nestabilnosti stena. Osnovna stenska masa je u
suštini kompaktna. Sistemi pukotina i klivaža su povoljni i orijentisani tako da se pri miniranju
stenske mase očekuje povoljna granulacija.
Poroznost u ležištu genetski se može raščlaniti na primarnu i sekundarnu (apsolutnu).
Primarna poroznost je identična primarnoj ispucalosti stenske mase (pukotine, rasedi, kaverne
i dr), koja iznosi 0,8%. Apsolutnu poroznost čine mikroprsline i mikropukotine i iznosi 0,7%.
Ukupna poroznost karbonatne mase u ležištu Manastirište iznosi 1,5%.
Fizičko mehaničkie osobine radne sredine imaju sledeće vrednosti: Zapreminska masa, 𝛾[𝑘𝑔/𝑚3] 2719
Ugao unutrašnjeg trenja, 𝜑[°] 34°12ʼ
Kohezija, 𝐶[𝑑𝑎𝑁/𝑚3] 71,42
Jednoosna čvrstoća na pritisak, 𝜎𝑝[𝑑𝑎𝑁/𝑚3] 651,73
Čvrstoća na zatezanje, 𝜎𝑠[𝑑𝑎𝑁/𝑚3] 83,47
Brzina longitudinalnih talasa, 𝑣𝑝[𝑚𝑠⁄ ] 4452
Brzina transverzalnih talasa, 𝑣𝑠[𝑚𝑠⁄ ] 2107
Dinamički modul elastičnosti, 𝐸𝑑𝑖𝑛 [𝐺𝑁𝑚2⁄ ] 32,15
Dinamički Poisson-ov koeficijent, 𝜇𝑑𝑖𝑛 0,357
4. Kriterijumi za ocenu seizmičkog dejstva
U većem broju zemalja doneti su propisi kojima se reguliše nivo potresa prouzrokovanih
miniranjima, kojima se mogu opteretiti objekti, u zavisnosti od njhovog značaja, stanja i
dinamičke otpornosti. Ovakvi propisi još nisu doneti za našu zemlju, tako da se pri rešavanju
ovog problema služimo najčešće ruskim i nemačkim propisima.
Kriterijum IFZ Akademije nauka Rusije
Dozvoljeni intenzitet potresa za objekte različite otpornosti, vezan je za brzinu oscilovanja
stenske mase i stepen seizmičkog intenziteta. Skala seizmičkog intenziteta data je u vidu
dvanaest seizmičkih stepeni.
28
Skala seizmičkog intenziteta IFZ Akademije nauka Rusije, koja se koristi za ocenu potresa iza-
zvanih miniranjem prikazana je u Tabeli 1.
Tabela 1. Seizmička skala IFZ Akademije nauka Rusije za ocenu potresa izazvanih miniranjem Brzina
oscilovanja,
𝒗 [𝒎𝒎/𝒔]
Stepen
seizmičkog
inteziteta, 𝑰
Opis dejstva
do 2,0 I Dejstvo se oseća samo instrumentalno
2,0 – 4,0 II Dejstvo se samo u nekim slučajevima oseća kada je potpuna tišina
4,0 – 8,0 III Dejstvo oseća veoma mali broj ljudi ili samo oni koji ga očekuju
8,0 – 15,0 IV Dejstvo osećaju mnogi ljudi, čuje se zveket prozorskog stakla
15,0 – 30,0 V Osipanje maltera, oštećenja na zgradama u slabom stanju
30,0 – 60,0 VI Pojava finih prslina u malteru, oštećenje na zgradama koje već imaju
razvijene deformacije
60,0 – 120,0 VII
Oštećenje na zgradama u dobrom stanju, pukotine u malteru, delovi
maltera opadaju fine prsline u zidovima, pukotine na zidanim pećima,
rušenje dimnjaka
120,0 – 240,0 VIII
Znatne deformacije na građevinama, pukotine u nosećoj konstrukciji i
zidovima, veće pukotine u pregradnim zidovima, padanje fabričkih
dimnjaka, padanje plafona
240,0 – 480,0 IX Rušenje građevina, veće pukotine u zidovima, raslojavanje zidova,
obrušavanje nekih delova zidova
veća od 480,0 X - XII Veća razaranja, stropoštavanje čitavih konstrukcija itd
Oštećenja na objektima, kao što se vidi iz Tabele 1, nastaju ako brzina oscilovanja usled
miniranja premaši IV-ti stepen sezmičke skale. Za procenu seizmičkog dejstva miniranja
neophodno je uzeti u obzir i stanje i značaj objekata.
Kriterijum po DIN-u 4150 Nemačka
Ovim standardom obuhvaćeni su podaci o određivanju i ocenjivanju vibracija na građevinske
objekte. Standard navodi orijentacione vrednosti, čijim pridržavanjem se ne očekuju oštećenja
građevinskih objekata.
Ocena ukupnih vibracija na građevinske objekte ostvaruje se iz brojnih merenja brzine
oscilacija na temeljima i tavanici objekata. Pri tome se uzima najveća vrednost (maksimalna
vrednost) za tri pojedinačne komponente brzine oscilovanja. Orijentacione vrednosti za brzinu
oscilovanja 𝑣 i frekvenciju oscilovanja 𝑓, date su u Tabeli 2 i na Slici 2.
Tabela 2. Orijentacione vrednosti za brzinu oscilovanja v i frekvenciju f oscilovanja po DIN-u
Br. V r s t a o b j e k t a
Orijentacione vrednosti za brzinu vibracija, 𝒗 [𝒎𝒎/𝒔]
T e m e lj Tavanice najvišeg
sprata
F r e k v e n c i j a , 𝑓 s v e
f r e k v e n c i j e 10 𝐻𝑧
10 – 50
𝐻𝑧 50 - 100 𝐻𝑧
1 Objekti koji se koriste za zanastvo, indu-
strijski objekti i slični strukturni objekti. 20,0 20,0 – 40,0 40,0 – 50,0 40,0
2 Stambene zgrade i po konstrukciji ili na-
meni slični objekti. 5,0 5,0 – 15,0 15,0 – 20,0 15,0
3 Objekti koji zbog svoje posebne ose-
tljivosti na vibracije ne spadaju u one iz
grupe 1 i 2 i koji su posebno bitni za
očuvanje (npr. nalaze se pod zaštitom
kao kulturno-istorijski spomenici)
3,0 3,0 – 8,0 8,0 – 10,0 8,0
29
Slika 2. Grafički prikaz DIN 4150 standarda (1, 2 i 3 - vrste objekata)
5. Podaci o izvedenom miniranju
Na probnom miniranju sa Cardox postupkom, minske bušotine su bile kose, pod uglom od 80°.
Rastojanje između bušotina iznosilo je 0,30 do 0,74 m. Dubina bušotina bila je 1,3 m, sa
prečnikom od 57 mm. Za ovo miniranje pripremljeno je ukupno 5 bušotina.
Za razaranje stenske mase korišćen je Cardox postupak, sa prečnikom cevi od 57 mm,
dužine 1,2 m, proizvod firme Cardox iz Mančestera, Engleska. Iniciranje aktivnog elementa u
kardoks cevi izvršeno je uz pomoć električne struje. Sva Kardoks punjenja aktivirana su
trenutno [5].
6. Instrumentalna opažanja
Tabela 3. Prikaz rezultata merenja
Registrovanje seizmičkih talasa vršeno je sa 5 instrumenata, tako da su dobijeni odgovarajući
podaci za 5 mernih mesta. U Tabeli 3 dat je prikaz rastojanja bušotina od mernih mesta 𝑟, brzina
oscilovanja po komponentama 𝑣𝑡 , 𝑣𝑣, 𝑣𝑙 , rezultujućih maksimalnih brzina oscilovanja 𝑣𝑚𝑎𝑥,
stvarnih maksimalnih brzina oscilovanja 𝑣𝑠𝑡, kao i frekvenci po komponentama 𝑓 [5]. Na
osnovu dobijenih rezultata merenja moguće je izvršiti analizu intenziteta potresa nastalih
primenom Cardox sistema.
7. Pregled i ocena rezultata merenja
Ocena intenziteta potresa nastalih izvođenjem probnih miniranja Cardox postupkom i njihov
uticaj na građevinske objekte, vršiće se na osnovu sledećih kriterijuma:
Br. V r s t a o b j e k t a
Orijentacione vrednosti za brzinu vibracija, 𝒗 [𝒎𝒎/𝒔]
T e m e lj Tavanice najvišeg
sprata
F r e k v e n c i j a , 𝑓 s v e
f r e k v e n c i j e 10 𝐻𝑧
10 – 50
𝐻𝑧 50 - 100 𝐻𝑧
1 Objekti koji se koriste za zanastvo, indu-
strijski objekti i slični strukturni objekti. 20,0 20,0 – 40,0 40,0 – 50,0 40,0
2 Stambene zgrade i po konstrukciji ili na-
meni slični objekti. 5,0 5,0 – 15,0 15,0 – 20,0 15,0
3 Objekti koji zbog svoje posebne ose-
tljivosti na vibracije ne spadaju u one iz
grupe 1 i 2 i koji su posebno bitni za
očuvanje (npr. nalaze se pod zaštitom
kao kulturno-istorijski spomenici)
3,0 3,0 – 8,0 8,0 – 10,0 8,0
30
a) Kriterijum po skali IFZ Akademije nauka Rusije
b) Kriterijum po DIN-u 4150 Nemačka
U cilju preglednog prikaza ocene intenziteta potresa koristiće se sledeće oznake:
• Kriterijum IFZ Akademije nauka Rusije (u skladu sa Tabelom 1)
A - zadovoljava, u granicama dozvoljenih vrednosti brzina oscilovanja
B - ne zadovoljava, iznad granice dozvoljenih vrednosti brzina oscilovanja.
• Kriterijum po DIN-u 4150 Nemačka (u skladu sa Tabelom 2)
C - zadovoljava, u granicama dozvoljenih vrednosti brzina oscilovanja
D - ne zadovoljava, iznad granice dozvoljenih vrednosti brzina oscilovanja.
Prikaz rezultata merenja sa ocenom rezultata za miniranje kardoks postupkom, na lokaciji
Manastirište, dat je u Tabeli 4.
Tabela 4. Prikaz rezultata merenja sa ocenom rezultata
Merno
mesto
MM
Rastojanje
bušotine
od MM,
𝒓 [𝒎]
Max brzina oscilovanja
po komponentama,
[𝒎𝒎𝒔⁄ ]
Rezultujuća
max brzina
oscilovanja,
𝒗𝒓[𝒎𝒎𝒔⁄ ]
Frekvence po
komponentama,
𝒇[𝑯𝒛]
Ocena rezultata
merenja
𝑣𝑣 𝑣𝑡 𝑣𝑙 𝑓𝑣 𝑓𝑡 𝑓𝑙 IFZA DIN
MM-1 9,00 3.210 1.640 0,884 3.711 82,8 59,6 42,6 A C
MM-2 9,35 2.130 2.190 1,350 3.340 93,3 78,6 107,0 A C
MM-3 9,35 2.930 3.660 2,180 5.170 89,1 79,2 75,1 A C
MM-4 14,00 0.551 1.520 1,200 2.013 86,7 67,9 48,8 A C
MM-5 19,00 0.738 1.080 0,462 1.387 122,0 111,0 111,0 A C
Na osnovu dobijenih rezultata maksimalnih brzina oscilovanja stenske mase i odgovarajućih
frekvenci, zaključujemo da se one nalaze u granicama dozvoljenih vrednosti.
8. Zaključak
U ovom radu opisan je Cardox sistem koji se primenjuje za dezintegraciju stena. Cardox sistem
predstavlja sredstvo za zamenu eksploziva kojim se vrši besplameno miniranje. U cilju provere
primene ovog sistema izvršeno je probno miniranje sa pet bušotina na mermeru ležišta
Manastirište. Za merenje vrednosti brzine oscilovanja stenske mase definisano je pet mernih
mesta MM1-5 na kojima je registrovano pet odgovarajućih rezultata. Registrovane brzine
oscilovanja stenske mase i odgovarajuće frekvence u okolini mesta izvođenja probnog
miniranja su u granicama dozvoljenih vrednosti prema Kriterijumu IFZ Akademije nauke
Rusije i Kriterijumu SR Nemačke. Na osnovu dobijenih rezultata merenja može se zaključiti da
eksploatacija ležišta Manastirište neće ugroziti Crkvu Svetog Arhangela Mihaila i okolne
građevinske objekte ukoliko se za eksploataciju primeni Cardox postupak.
Literatura
[1] Vidanovic N., Ognjanovic S., Ilincic N., Ilic N., Tokalic R.: Application of unconventional
methods of underground premises construction in coal mines, Tech. Technol. Educ.
Manag. 2011, 6, 861-865
[2] Pantovic R., Milic V., Stojadinovic S.: Consideration of possibilities for application of
CARDOX method in purpose of improvement of coal fragmentation. Proceedings of IOC
2002: 34 th International October Conference on Mining and Metallurgy, Bor Lake,
Yugoslavia, 30 September - 3 October 2002; pp. 131-135
[3] Trajković S.; Tehnika bušenja i miniranja, Univerzitet u Beogradu, Rudarsko – geološki
fakultet, Beograd 2011, str. 84-86
[4] Ke B., Zhou K., Xu, C.; Ren G., Jiang T.: Thermodynamic properties and explosion energy
analysis of carbon dioxide blasting systems. Min. Technol. 2019, 128, 39-50
31
[5] Gagić D., Trajković S., Lutovac S., Gaćina R., Bajić S.: Studija seizmičkih uticaja na
okolinu pri primeni Cardox sistema i ocena tehničko-ekonomskih efekata u ležištu
Manastirište - kod Topole, Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet, Beograd
2011, str. 1-18
32
XIV MEĐUNARODNA KONFERENCIJA
OMC 2020
Zlatibor, 14-17. oktobar 2020.
14th INTERNATIONAL CONFERENCE
OMC 2020
Zlatibor, 14-17 October 2020
PRIMENA REZULTATA ULTRAZVUČNIH ISPITIVANJA ZA OCENU
KVALITETA I KATEGORIZACIJU STENSKIH MASA
USING THE RESULTS OF ULTRASOUND TESTS FOR QUALITY ASSESSMENT
AND CATEGORIZATION OF ROCK MASSES
Majstorović-Necković J.1, Dimitrijević B.2, Lutovac S.3
Apstrakt
Primena ultrazvuka predstavlja deo programa ispitivanja stenske mase, a rezultati ispitivanja
koriste se za uspostavljnje veze sa drugim geomehaničkim parametrima. U Laboratoriji za
mehaniku stena, Rudarskog odeseka, Rudarsko-geološkog fakulteta u Beogradu od
osamdesetih godina prošlog veka vrše se ultrazvučna ispitivanja stena. Ova ispitivanja su
omogućila ocenu kvaliteta mermera na površinskom kopu Venčac, kod Aranđelovca, kao i
kategorizaciju neogenih sedimenata, koji čine krovinu ugljenog sloja na površinskom kopu
Gračanica, kod Gackog. Posebna prednost ove metode je u tome što ne dolazi do razaranja
ispitivanog probnog tela, tako da se isto probno telo može koristiti i za ispitivanje drugih
parametara.
Ključne reči: ultrazvuk, longitudinalni talasi, otpor rezanju, geomehanički parametri
Abstract
The application of ultrasound is part of the rock mass testing program, and the test results are
used to correlate with other geomechanical parameters. Ultrasound examinations of rocks have
been performed in the Laboratory for Rock Mechanics, Mining Department of Faculty of
Mining and Geology in Belgrade since the 1980s. These tests enabled the assessment of the
quality of marble at the opencast mine Vencac, near Arandjelovac, and the categorization of
Neogene sediments which form the roof of the coal seam at the opencast mine Gracanica, near
Gacko. A special advantage of this method is that it does not destroy the test sample, so that
testing another parameter on it might be possible.
Key words: ultrasound, longitudinal waves, cutting resistance, geomechanical parameters
1. Uvod
Nagli razvoj elektronike, impulsne tehnike i usavršavanje tehnike merenja malih vremenskih
jedinica sredinom sedamdesetih godina prošlog veka, doveo je do razvoja akustičnih metoda
1 Majstorović-Necković Jelena, Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet, Beograd 2 Dimitrijević Bojan, Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet, Beograd 3 Lutovac Suzana, Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet, Beograd
33
ispitivanja stena. U tom periodu koristile su se ultrazvučne i rezonantne metode. Brojna
merenja, pokazala su da su rezultati približni, ali su prednosti ultrazvučne metode višestruke.
Rezonantna metoda može da se primeni samo u laboratorijskim uslovima i zahteva visok
kvalitet primene probnog uzorka, dok ultrazvučna metoda može da se primeni i „in situ“ 1.
Ispitivanja u Laboratoriji za mehaniku stena Rudarsko-geološkog fakulteta u Beogradu vršena
su instrumentom Sonic viewer, model 5210, tačnosti čitanja 0.10 µs. Ovaj istrument ima
mogućnost merenja brzina i longitudinalnih i transverzalnih elastičnih talasa. Poznavanje ovih
parametara omogućava izračunavanje dinamičkog modula elastičnosti 𝐸𝑑𝑦𝑛 i dinamičkog
Poisson-ovog koeficijenta 𝑑𝑦𝑛
. Prilikom određivanja dinamičkih parametara elastičnosti mora
se voditi računa o strukturno teksturnim svojstvima ispitivane stene, o orijentaciji probnog tela
u odnosu na njegov primarni položaj u prirodi, o vlažnosti, poroznosti, temperaturi, a naročito
o kvalitetu obrade. Ispitivanje ultrazvukom posebno je značajno zbog činjenice da se ispitivanje
vrši bez razaranja, čime je omogućeno da se na ispitivanom probnom telu odrede i neka druga
svojstva. Ova ispitivanja omogućavaju utvrđivanje korelacije dinamičkih svojstava sa drugim
geomehaničkim parametrima. Osim toga, ova ispitivanja mogu da se koriste i za kvantitavnu
ocenu raspadnutosti stenske mase, određivanjem indeksa raspadanja 𝐾, koji se bazira na
smanjenju brzine longitudinalnih elastičnih talasa u raspadnutoj steni 2. Za određivanje
razorivosti stenske mase ekspozivom, koji je značajan parametar za procenu težine ekspoatacije
stenske mase, takođe se može koristiti brzina prostiranja longitudinalnih elastičnih talasa 3.
U ovom radu su prikazani rezultati ispitivanja za ocenu kvaliteta mermera površinskog kopa
Venčac i za kategorizaciju neogenih sedimenata koji čine povlatu glavnog ugljenog sloja na
površinskom kopu Gračanica.
2. Rezultati ispitivanja
U procesu eksploatacije belog mermera površinskog kopa Venčac kod Aranđelovca primećeno
je da sa dubinom eksploatacije kvalitet blokova opada. Dostigavši dubinu od oko 100 m,
količina blokova prve klase značajno se smanjila. Uzimajući u obzir fizičko-mehanička
svojstva belog mermera, način i dubinu eksploatacije i eksploatacijom izmenjeno naponsko
stanje na etažama kopa i u izdvojenim blokovima, došlo je do pojave rasterećenja, mikro
pukotina i opadanja kvaliteta bloka mermera. Takvo obrazloženje potvrđeno je opsežnim
ispitivanjima kvaliteta belog mermera, pored ostalog i ultrazvukom. Za tu svrhu iskorišćena su
raspoloživa jezgra iz pet istražnih bušotina (ukupno 582 probna tela). Ispitivanja su vršena na
probnim telima dimenzija ℎ
𝑑≅ 1.0. Na Slici 1 dat je grafički prikaz utvrđenih vrednosti u
koordinatnom sistemu: brzina longitudinalnih elastičnih talasa 𝑣𝑝 [𝑚
𝑠] - dubina [𝑚].
Slika 1. Grafički prikaz promene vrednosti 𝑣𝑝 u funkciji dubine za
beli mermer na površinskom kopu Venčac 4
34
U Tabeli 1 prikazani su rezultati statističke analize utvrđenih brzina longitudinalnih
elastičnih talasa na uzorcima izdvojenim iz istražnih bušotina na površinskom kopu meremera
Venčac.
Tabela 1. Rezultai statističke analize brzine longitudinalnih elastičnih talasa - vp
Statistički parametri
za 𝑣𝑝 [𝑚
𝑠]
Oznaka bušotine i dubina
BV-1
[146𝑚ʼ] BV-2
[113𝑚ʼ] BV-3
[144𝑚ʼ] BS-10
[145𝑚ʼ] BS-11
[148𝑚ʼ]
Broj ispitanih probnih tela 115 120 133 96 118
Srednja vrednost 5580 5691 5541 4868 5455
Standardna devijacija 492,30 367,51 359,34 556,12 385,17
Koeficijent varijacije 8,82% 6,46% 6,48% 11,42% 7,06%
Minimum 3888 3875 3902 3039 4086
Maksimum 6877 6250 6238 7299 6058
Raspon 2989 2375 2336 4260 1972
Nasuprot očekivanjima da će sa dubinom brzine da rastu, analiza izmerenih vrednosti 𝑣𝑝 je
dokazala suprotno. Brzine su opadale u proseku za oko 25%, što je posledica veće relaksacije
probnih tela izvađenih sa većih dubina. Taj zaključak se podudarao sa činjenicom da kvalitet
bloka sa dubinom opada. Blokovi izdvojeni na većim dubinama su se takođe relaksirali, što je
dovodilo do otvaranja mikroprslina. Na slici 2. dat je prikaz vrednosti 𝑣𝑝, preko stohastičke-
normalne raspodele. Na slici se uočava da bušotina BS-10 prolazi kroz deo stenske mase, koja
u odnosu na preostale četiri bušotine ima najslabija dinamička svojstva. Rezultati ovakvih
ispitivanja mogu se iskoristiti za usmeravanje pravca ekspoatacije, kako bi se izbegli delovi
stenske mase nepovoljnih svojstava, a samim tim obezbedila ekomomičnija i sigurnija
ekspoatacija.
Slika 2. Normalna raspodela vrednosti 𝑣𝑝 za jezgra ispitanih bušotina
Pri ispitivanju na površinskom kopu uglja Gračanica litostratigrafski član 8N postaje posebno
interesantan za istraživanja zbog pojave slojeva povećanih otpora pri rezanju. Stensku masu
ovog člana izgrađuju laporoviti krečnjaci sa proslojcima laporca i laporovitih glina, različite
čvrstoće. U najvišim delovima javljaju se tanki proslojci tufa sivo zelene boje. Havarije na
postojećoj otkopnoj mehanizaciji, koje su smanjivale učinak, nastajale su upravo pri radu u ovoj
seriji. Ispitivanja su izvršena u dve faze tokom 2000. i 2002. godine. Na osnovu ispitivanja
otpora pri rezanju i brzina longitudinalnih elastičnih talasa izvršena je kategorizacija stenske
mase, prikazana u Tabeli 2 5, koja je imala za cilj izdvajanje delova otkrivke na kojima je
moguća primena ripovanja, odnosno delove otkrivke na kojima je ripovanje otežano.
3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000
Vp (m/s)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
No
of
ob
s
BV-1
BV-2
BV-3
BS-10
BS-11
35
Tabela 2. Kategorizacija otkrivke glavnog ugljenog sloja na površinskom kopu uglja Gračanica
kod Gackog 5 Kateg
orija
stene
Otpor pri rezanju
𝑲𝑳 [𝑵
𝒄𝒎ʼ] 𝒗𝒑 [
𝒎
𝒔] Vrsta stene
I 𝐾𝐿 < 500
500 − 1000
kvartar (humus, ilovača) i rastresiti
materijal
odložena međuslojna jalovina
II 𝐾𝐿 = 500 − 1000 1000 − 2000 otkrivka 7N i delovi otkrivke 8N
III 𝐾𝐿 = 1000 − 1500 2000 − 3000 delovi otkrivke 8N, moguća primena
ripovanja
IV 𝐾𝐿 > 1500 > 3000 delovi otkrivke 8N, otežano ripovanje
Na Slici 3 dat je grafički prikaz korelacije između brzine longitudinalnih elastičnih talasa i rezne
sile za 8N.
Correlation: r = 0,68808
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
Kl (N/cm')
1600
1800
2000
2200
2400
2600
2800
3000
3200
Vp
(m
/s)
95% confidence
Slika 3. Grafički prikaz zavisnosti za 𝑣𝑝 [𝑚
𝑠] i 𝐾𝐿 [
𝑁
𝑐𝑚ʼ],
stepen korelacije 𝑟 = 0.688 5
U Tabeli 3 prikazane su granične vrednosti koeficijenta korelacije.
Tabela 3. Koeficijet korelacije - klasifikacija [6, 7] Koeficijent korelacije Vrednost
vrlo mali 0.00 - 0.19
mali 0.20 - 0.39
srednji 0.40 - 0.59
veliki 0.60 - 0.79
vrlo veliki 0.80 - 1.00
36
Na osnovu dobijenih rezultata može se zaključiti da je koeficijent korelacije između dva
posmatrana parametra više nego zadovoljavajući (𝑟 = 0.688), s obzirom na relativno mali broj
uzoraka.
3. Zaključak
Primena ultrazvuka predstavlja značajan deo procedure u svim vidovima istraživanja stena za
potrebe rudarstva i građevinarstva. Prednosti ispitivanja ultrazvukom su brojne. Činjenica da je
to način ispitivanja bez razaranja je posebno značajna. U ovom radu su prikazana neka od
iskustava Laboratorije za mehaniku Rudarskog odseka, Rudarsko geološkog fakulteta u
Beogradu, prilikom ispitivanja različitih stena. Cilj ovog rada da je da ukaže na mogućnost
korelacije dinamičkih parametara i drugih geomehaničkih parametara, kao i na mogućnost
ocene kvaliteta stenske mase i kategorizacije za potrebe rešenja konkretnih problema u
površinskoj eksploataciji.
Literatura
[1] Popović R., Cvetković M.: Određivanje dinamičkih paramrtara elastičnosti kamene soli
rezonantnom i ultrazvučnom metodom, Saopštenja sa trećeg jugoslovenskog simpozijuma iz
mehanike stijena i podzemnih radova, Tuzla, 1972.
[2] Jevremović D.: Kvantitavno izražavanje raspadnutosti stenske mase, Zbornik radova
Rudarsko-geološki fakultet, sv. 23-24, Beograd, 1983., strane 247-260
[3] Dimitraki L:, Christaras B., Marions V., Chatzangelou M.: Primena metoda merenja brzine
prostiranja ultrazvučnih talasa za određivanje mehaničkih svojstava krečnjaka, Zbornik
radova XV simpozijuma iz inženjerske geologije i geotehnike, pp. 340-350, ISBN 978-86-
89337-02-0, Beograd, 2016.
[4] Majstorović J., Cvetković M.: Neki rezultati ispitivanja stena kao radne sredine
ultrazvukom, ECRBM'04 (Evropska konferencija o prirodnim građevinskim materijalima
i uglju: Nove prespektive), Sarajevo, 2004.
[5] Majstorović J., Dimitrijević B., Savić D., Nikolić D.: The correlation of the cutting
resistance (kl) and selected geomechanical parameters of work environment in the example
of an open pit mine Gracanica-Gacko, Varna, Bulgaria, 2013., 255-262, ISSN 1314-8877
[6] Singh T. N. et al.: Efficient Multi-site Statistical Downscaling Model for Climate Change.
Thesis (PhD), Motial Nehru National Institute OF Technology Allahabad Prayagraj, 2018
[7] Nangolo C. and Musingwini C.: Empirical correlation of mineral commodity prices with
exchange - traded mining stock prices; The Journal of the Southern African Institute of
Mining and Metallurgy, 111, pp. 459-468, 2011.
37
XIV MEĐUNARODNA KONFERENCIJA
OMC 2020
Zlatibor, 14-17. oktobar 2020.
14th INTERNATIONAL CONFERENCE
OMC 2020
Zlatibor, 14-17 October 2020
INTEGRISANO UPRAVLJANJE ZAŠTITOM ŽIVOTNE
SREDINE PRI EKSPLOATACIJI LEŽIŠTA MINERALNIH SIROVINA
INTEGRATED MANAGEMENT OF ENVIRONMENTAL
MINING OF MINERAL DEPOSITS
Maksimović M.1
Apstrakt
Integrisano upravljanje zaštitom životne sredine pri eksploataciji ležišta mineralnih sirovina
ima za cilj da ukaže da rudarstvo može da objedini pojedinačne i ukupne ciljeve razvoja bez
trajnih negativnih uticaja na životnu sredinu, odnosno donese koristi merljive za sve
zainteresovane strane pri čemu rudarski sektor predstavlja realnu osnovu za ostvarenje
ekonomskog, ekološkog i socijalnog razvoja i poboljšanje ukupnog blagostanja.
Abstract
Integrated environmental management system in mining life cycle has as a goal to approve that
mining can integrate objectives and targets of developing, in other words to give us measurable
benefits, where ecological factor shows real base for achievement of economic, environmental
and social development and improvement of overall prosperity.
1. Uvod
Integralno upravljanje zaštitom životne sredine poseduje neophodne integrativne potencijale za
upravljanje promenama u prostoru, dugoročni vremenski horizont i poziciju katalizatora za
usklađivanje najviših interesa svih zainteresovanih strana pri površinskoj eksploataciji ležišta
mineralnih sirovina. Koncept održivog društveno-ekonomskog razvoja postaje, u savremenim
uslovima kamen temeljac planiranja razvoja, pri čemu ostvaruje uticaj na sve sfere ljudske
delatnosti, posebno na one delatnosti koje imaju značajan uticaj na životnu sredinu, kakva je i
eksploatacija mineralnih sirovina. Međutim, put ka održivosti, posebno u oblasti rudarstva, je
složen i dugotrajan proces, jer zahteva promenu mišljenja i ponašanja svih aktera i
zainteresovanih strana, odnosno prihvatanja stava da je ekološki učinak razvoja jednako važan
kao i ekonomski.
U svim fazama projekta eksploatacije, proces upravljanja zaštitom životne sredine mora
da bude izražen, jer se sve vreme odvija u izuzetno složenim procesnim aktivnostima, koje bez
aktivne zaštite, mogu ostaviti dugoročne posledice na ceo ekosistem, kako na lokaciji
eksploatacije mineralne sirovine tako i na širem području ležišta. Integralno upravljanje
zaštitom životne sredine podvlači značaj kontinualnog izučavanja posledica na životnu sredinu
1 Maksimović Marijana, Tekon Sistemi, Beograd
38
i preventivni uticaj na faktore koji ih izazivaju, i to tako što se pozitivna dejstva faktora podstiču
a negativna sprečavaju ili barem smanjuju na prihvatljivu meru.
Koncept održivog razvoja nije nov, ali u našoj zemlji upravljanje životnom sredinom nije
uspelo da obezbedi uravnotežen odnos zainteresovanih strana pri eksploataciji mineralnih
sirovina, koji bi na zadovoljavajući način zaštitio životnu sredinu. Suprotstavljenost različitih
mišljenja i interesa na relacijama društveni i ekonomski razvoj - eksploatacija ležišta mineralnih
sirovina - zaštita životne sredine, uticala je na stvaranje parcijalnih i međusobno nepovezanih
pristupa zaštiti životne sredine. Integralno upravljanje, sa aspekta zaštite životne sredine u
uslovima eksploatacije ali i sa stanovišta održivog razvoja može dati celovite rezultate.
2. Situaciona analiza
Imajući u vidu postojeći i potencijalni policentrični karakter, prostornost, trajnost, obimnost i
intenzitet rudarske aktivnosti na površinskim kopovima, neophodno je sagledati (pojedinačno i
kumulativno) prisutne, podsticane i usmeravane ekološke procese i probleme zaštite životne
sredine. Pri tome treba voditi računa da je vremenski i prostorni horizont ovih uticaja prilično
determinisan a da su uticaji ti koji su nedovoljno determinisani.
Vremenski uticaji su determinisani fazama razvoja rudnika dok je prostorna
determinisanost vezana za granice rudnika, a nepoznanice koje treba izučavati su, koliko se
negativni uticaji šire unutar i van granica rudnika.
Eksploatacija mineralnih sirovina i značajan deo nužnih pratećih delatnosti nosi niz
direktnih i indirektnih, stalnih i privremenih složenih prostornih promena i najčešće
nepovoljnih uticaja na životnu sredinu pa sa aspekta analize uticaja sve zajedno čini izrazito
kompleksan problem. Negativni uticaji eksploatacije najčešće se pojavljuju kao:
- prostorni (promena morfologije terena, uništavanje zemljišta, preseljenje i
izmeštanje naselja, preseljenje infrastrukture, izgradnja specifične infrastrukture,
izgradnja specifičnih komunikacija),
- tehničko-tehnološki (klizišta, sleganje terena, buka i vibracija),
- fizičko-hemijski (fizičko razaranje, zagađenje voda, zagađenje vazduha, hemijska
oksidacija, biološko delovanje, mikroklimatske promene i seizmički uticaji).
Prostorno, negativni ekološki efekti su karakteristični, sa manjim i većim intenzitetom, u
skoro svim fazama rudarskih projekta, od istražnih i pripremnih radova, perioda otvaranja
rudnika, perioda pune proizvodnje, perioda zatvaranja i posteksploatacionog perioda. Zato
ekološka komponenta održive eksploatacije podrazumeva potrebu sagledavanja različitih,
potencijalno najznačajnijih, prostornih efekata: rezervaciju, fizičko zauzeće, restriktivnost
valorizacije i redukcije raspoloživih prirodnih potencijala i sveukupnu transformaciju prostora.
Negativni prostorni uticaji eksploatacije pojavljuju se praktično od istražnih radova na budućem
ležištu sve do zatvaranja rudnika.
Tehničko-tehnološki i fizičko-hemijski uticaji eksploatacije su intenzivni u periodu
pripremnih radova i otvaranja, postizanja pune proizvodnje i zatvaranja površinskog kopa.
U periodu posle zatvaranja rudnika nema gotovo nikakvih aktivnih uticaja ili se povremeno
javljaju pasivni uticaji kao posledica svih prethodnih aktivnosti za vreme eksploatacije.
Iz ove situacione analize praktično se uočava da integralno upravljanje zaštitom životne
sredine pri eksploataciji ležišta mineralnih sirovina treba da počne pre otvaranja i da se završi
posle zatvaranja površinskog kopa. Ovo svakako nema za cilj da prejudicira značaj ekologije u
odnosu na rudarstvo već da determiniše vremensku dimenziju ekološkog menadžmenta koja
počinje u fazi inicijalizacije projekta otvaranja rudnika, a završava se u posle eksploatacionoj
fazi monitoringom realizovanih aktivnosti na zaštiti životne sredine.
Procena uticaja aktivnosti eksploatacije ležišta na životnu sredinu je veoma kompleksan
i složen posao zbog same prirode aktivnosti i opsega životnog ciklusa projekta koji uključuje:
39
geološko istraživanje ležišta, planiranje eksploatacije, projektovanje, otvaranje i pun razvoj
rudnika, zatvaranje rudnika i rehabilitaciju/remedijaciju ležišta (Slika 1.), kao i proizvodnju,
reciklažu i odlaganje gotovih proizvoda i nusproizvoda dobijenih od mineralnih sirovina
dobijenih iz rudnika.
Disperzija u
životnu sredinu
RecikliranjePonovna
upotreba
Ponovna
proizvodnja
Otpad
Emisije
Mineralni
proizvodi za
direktnu prodaju
Zatvaranje i
rehabilitacija rudnika
Odlaganje
Potrošnja/
Upotreba
Proizvod
Fabrikacija
Topljenje i
prerada
Priprema
mineralne sirovine
Eksploatacija
mineralne
sirovine
Razvoj rudnika
Istraživanje
Dostupnost
minerala i njihova
vrednost
Slika 1. Faze razvoja površinske eksploatacije ležišta mineralnih sirovina
3. Ekološke determinante u životnom ciklusu rudnika
Ekološka problematika u rudarskim projektima nameće se kao imperativ koncepta održivog
razvoja. Zaštita životne sredine, polazeći od načela prevencije i sprečavanja negativnih uticaja,
zasniva se na proceni odnosa između uzroka i posledica eksploatacije na životnu sredinu. U
funkciji obavezne i relevantne procene su i izrade studija procene uticaja rudnika i rudarskih
radova pri eksploataciji ležišta na životnu sredinu. Pretpostavka njihove izrade bazira se na
principu anticipativnosti, odnosno stavu da je predviđanje i preventivno delovanje na negativne
ekološke efekte superiorniji način rešavanja problema u odnosu na prevazilaženje nastalih šteta
i konfliktnih situacija. Krajnji cilj analize uticaja je u određivanju graničnog kapaciteta prostora
za pojedine aktivnosti eksploatacije, čime je ona stekla autoritet najbitnijeg instrumenta zaštite
životne sredine.
Uključivanje aspekata životne sredine u pripremu, izradu i realizaciju projekata eksploatacije,
za koji postoji mogući uticaj na životnu sredinu sa postupkom procene uticaja, treba da doprinese
definisanju održivih i efikasnih rešenja i dostigne visok nivo njene zaštite. Kriterijumi zaštite okoline
izraženi su zakonskom regulativom kao ograničenja emisije štetnih uticaja na zemljište, vodu i
vazduh, kao i rekultivaciju i remedijaciju terena po završetku eksploatacije. To znači da se mere
zaštite okoline moraju predvideti pre perioda eksploatacije, u periodu eksploatacije i po
40
završetku eksploatacije. Razradu i konkretizaciju zaštite okoline kako u toku rada rudnika, tako
i po okončanju eksploatacije potrebno je precizno definisati projektnom dokumentacijom, koju,
kada je ekologija u pitanju, u punoj meri reguliše dobar zakonski okvir koji čine četiri zakona:
- Zakon o zaštiti životne sredine (sistemski zakon)
- Zakon o proceni uticaja na životnu sredinu (sektorski zakon)
- Zakon o strateškoj proceni uticaja na životnu sredinu
- Zakon o integrisanom sprečavanju i kontroli zagađenja životne sredine.
Ovi zakoni su usklađeni sa Direktivama EU. Glavna pitanja koja pokriva Zakon o zaštiti
životne sredine su: osnovna načela zaštite životne sredine, upravljanje i zaštita prirodnih
resursa, mere i uslovi zaštite životne sredine, programi i planiranje u oblasti životne sredine,
industrijski udesi, učešće javnosti, monitoring i informacioni sistem.
Okvir održivog razvoja, usmeren na zadovoljenje ekonomskih, ekoloških i socijalnih
komponenti, dovoljno je fleksibilan da istovremeno zadovolji kako potrebu zaštite životne
sredine, na jednoj, tako i socio-ekonomskog razvoja zajednice, na drugoj strani. Ispunjenje ovih
integrisanih ciljeva moguće je samo u uslovima usklađene primene različitih instrumenata
razvoja i zaštite, uključujući prisutne ekološke i pravne, ali i organizaciono-institucionalne,
ekonomske, tehnološke, informacione i druge mere.
Integralni pristup upravljanju zaštitom životne sredine u svim fazama realizacije projekta
eksploatacije koncipiran je tako da mu jedan od osnovnih ciljeva bude komplementarnost
rudarskoj delatnosti u funkciji ostvarivanja većih efekata zaštite uz manje ekološke i socijalne
štete i prinude. Ovakav pristup isključuje i preveliku ekologizaciju koja bi dovela do isključenja
ekonomske komponente mehanizma, što je u istoj meri opasno po održivi razvoj. Na Slici 2.
prikazan je integrisani pristup upravljanju zaštitom životne sredine u celom životnom ciklusu
rudnika..
Kako se sa slike vidi, integrisano upravljanje zaštitom životne sredine, praktično
započinje preliminarnim aktivnostima u fazi inicijalizacije projekta eksploatacije. Ove
aktivnosti znače da se u projekat uključuje ekološka svest organizacije koja realizuje projekat i
da se za nivo tačnosti preliminarnih investicionih odluka analiziraju potencijalni uticaji projekta
na životnu sredinu.
Završna aktivnost u ovoj fazi projekta je izrada preliminarne Studije procene uticaja
(Preliminary EIA) koja je obavezni prateći dokument Pre-feasibility studije projekta
eksploatacije.
U drugoj fazi, prilikom izrade Feasibility studije vrši se detaljna prcena uticaja budućeg
projekta rudnika na životnu sredinu. Završna aktivnost ove faze je izrada detaljne Studije
procene uticaja koja je obavezni prateći dokument Feasibility studije.
U trećoj fazi, integralno upravljanje zaštitom životne sredine podrazumeva da se na bazi
Studije detaljne procene uticaja sačine detaljni planovi i programi zaštite životne sredine koji
treba da budu implementirani u tehničku dokumentaciju rudnika.
Četvrta faza je vremenski najduža i traje sve vreme pripremnih radova i otvaranja rudnika
kao i za vreme pune proizvodnje na rudniku. U ovoj fazi zadatak ekološkog menadžmenta je
da uvede monitoring životne sredine, analizira rezultate planova i programa zaštite životne
sredine i po potrebi vrši potrebne korekcije predviđenih mera zaštite.
U petoj fazi, kada se završava životni ciklius rudnika aktivnostima na zatvaranju, zadatak
ekološkog menadžmenta je da u detaljima isplanira sve aktivnosti potpune rekultivacije i
revitalizacije prostora zahvaćenog aktivnostima rudnika. Ova faza je vrlo osetljiva sa aspekta
ekološkog menadžmenta jer treba da rešenjima u potpunosti zadovolji sve zainteresovane
strane. Po zatvaranju rudnika i primenjenim merama zaštite životne sredine prestaju rudarske
aktivnosti ali se i dalje nastavljaju aktivnosti ekološkog menadžmenta kroz monitoring učinaka
zaštite i eventualne korekcije primenjenih mera zaštite.
41
INICIJALIZACIJA
PROJEKTA
FEASIBILITY STUDIJA
IZVEŠTAJ O
FEASIBILITY STUDIJI
ODOBRENJE
MENADŽMENTA
REKULTIVACIJA I
REVITALIZACIJA
ZATVARANJE
RUDNIKA
PRIPREMA I
OTVARANJE, PUNA
PROIZVODNJA
RUDNIKA
IZRADA PROJEKTNE
DOKUMENTACIJE
MONITORING ŽIVOTNE
SREDINE
PLAN ZATVARANJA I
REVITALIZACIJE
KONTINUALNO
PRAĆENJE I
UNAPREĐENJE PLANA
EKOLOŠKOG
MENADŽMENTA
OCENJIVANJE
ŽIVOTNE SREDINE
ODOBRENI PLAN
EKOLOŠKOG
MENADŽMENTA
INSTITUCIONALNO
ODOBRENJE
PLAN EKOLOŠKOG
MENADŽMENTA
KOMPLETANA
PROCENA UTICAJA
PRELIMINARNA
PROCENA UTICAJAPRE-FEASIBILITY STUDIJA
OSNOVNA EKOLOŠKA
PITANJASTUDIJA OBIMA
EKOLOŠKA SVEST
1
2
3
4
5
ŽIVOTNI CIKLUS RUDNIKA EKOLOŠKI MENADŽMENTFAZE EKOLOŠKOG
MENADŽMENTA
Slika 2. Integrisano upravljanje zaštitom životne sredine u svim fazama projekta
eksploatacije
4. Zaključna razmatranja
Glavni zadatak integrisanog upravljanja zaštitom životne sredine ili ekološkog menadžmenta u
eksploataciji mineralnih sirovina je da pokaže da rudarstvo može biti jedna od
najperspektivnijih i osnovnih razvojnih delatnosti a da istovremeno to ne znači i ekološku
42
devastaciju i pretežno monofunkcionalno korišćenje prostora. Da bi ovaj zadatak bio ostvaren
potrebno je:
• Otkloniti nevericu da eksploatacija mineralnih sirovina može da integriše pojedinačne i
ukupne ciljeve razvoja, odnosno donese koristi merljive za društvo, sa zaštitom, uređenjem
i unapređenjem prostora. Odnosno, da ekološki faktor u rudarstvu predstavlja realnu osnovu
za ostvariv ekonomski i socijalni razvoj i poboljšanje ukupnog blagostanja.
• Da se sa nužnošću permanentnog integrisanja i unapređenja ekoloških segmenata upoznaju
svi potencijalno zainteresovani za ulaganje u rudarstvo.
• Da se objektivno izmeri vrednost resursa i ekoloških usluga i predoče kvantitativni
pokazatelji da je eksploatacija mineralnih sirovina na ovim osnovama moguća i poželjna.
• Da se prostor zahvaćen eksploatacijom sagledava i u vremenskom horizontu posle
zatvaranja, odnosno da se učini napor u pravcu zaštite postojećih i stvaranja novih
ambijentalnih vrednosti.
• Da se ublaže posledice i skrati vreme jednonamenskog ili prevlađujućeg korišćenja prostora.
Literatura
[1] Craynon J. R., Approaches and barriers to incorporating sustainable Development into
coal mine design, Blacksburg, VA, 2011
[2] Environmental, Health and Safety Guidelines for Mining, (2007), International Finance
Corporation, United Kingdom
[3] Environmental Assessement of Mining Projects, (2017), Environment Department of
World Bank, Washington
43
XIV MEĐUNARODNA KONFERENCIJA
OMC 2020
Zlatibor, 14-17. oktobar 2020.
14th INTERNATIONAL CONFERENCE
OMC 2020
Zlatibor, 14-17 October 2020
POTENCIJAL MINERALNIH RESURSA I SIROVINA ZA BUDUĆI PRIVREDNI
RAZVOJ REPUBLIKE SRBIJE
POTENTIAL OF MINERAL RESOURCES AND RAW MATERIALS FOR FUTURE
ECONOMIC DEVELOPMENT OF THE REPUBLIC OF SERBIA
Mijatović P.1
Abstrakt
Metalične, nemetalične i energetske mineralne sirovine, hidrotermalna i geotermalna energija
i podzemne vode su resursi koje rastući standard života i rastuća populacija zahteva u sve
većim količinama. Republika Srbija sigurno nije izuzetak u tom smislu, posebno u trenutnoj
fazi razvoja karakterističnoj po kapitalnim projektima izgradnje saobraćajne i komunalne
infrastrukture, novog zamaha u stanogradnji i pre svega u kapitalnim projektima izgradnje
termoenergetskih postrojenja. U ovom radu analiziran je potencijal mineralnih resursa i
sirovina za budući privredni razvoj Republike Srbije.
Ključne reči: Mineralni resursi, mineralne sirovine, privredni razvoj
Abstract
Metallic, non-metallic and energetic mineral raw materials, hydrothermal and geothermal
energy and groundwater are resources that the growing standard of living and the growing
population demand in increasing quantities. The Republic of Serbia is certainly not an exception
in that sense, especially in the current phase of development characteristic of capital projects
for the construction of traffic and communal infrastructure, new momentum in housing
construction and, above all, in capital projects for the construction of thermal power plants.
This paper analyzes the potential of mineral resources and raw materials for the future economic
development of the Republic of Serbia.
Key words: Mineral resources, mineral raw materials, economic development
1. Uvod
Republika Srbija raspolaže različitim vrstama metaličnih mineralnih sirovina (Cu, Pb, Zn, Au,
Ag, Fe, Al, Hg, Sb, Ni, Bi, Cd, Mo, W, Mn, Ti, Se, Cr, Sn) i kvalitetnih uglјeva pri čemu,
praktično potpuno izostaju ekonomski interesantne ili potencijalne koncentracije mnogih od
njih (Cr, Fe, Ti, Al, Mn, Se, Sn, mrki i kameni ugalј i dr.). Takođe, veći broj ležišta metaličnih
mineralnih sirovina su malih i srednjih razmera sa izuzetkom porfirskih ležišta bakra istočne
Srbije. Obim i dinamika izvođenja osnovnih i primenjenih geoloških istražnih radova od strane
1 Mijatović Predrag, Geološki zavod Srbije, Beograd
44
države i srpske privrede, bili su limitirani raspoloživim finansijskim, tehničkim i drugim
resursima, tako da pojedine ranije planirane etape istraživanja često nisu bile vršene ili nisu
sprovođene do kraja. Ovo ima za posledicu da su danas, posle više od 50 godina istraživanja,
mnoga rudonosna područja Srbije ostala nedovolјno istražena i ispitana u pogledu mineralog
potencijala, metalogenetskih karakteristika područja, kontrolnih faktora mineralizacije, i
kvaliteta mineralne sirovine.
Veliki potencijal sektora mineralnih sirovina je značajna baza formirana dugogodišnjim,
manje/više sistematskim i planskim geološkim i srodnim istraživanjima (ugalј, nafta i gas, ulјni
škrilјci, Cu, Au, Pb, Li, Zn, Ag, Mo, Sb, Ni, Co, Fe, Mn, Cr, Sn, W, kao i čitavog niza
nemetaličnih MS kako za direktno korišćenje u građevinarstvu tako i za industrijsku preradu i
primenu). Utvrđene su značajne rezerve i potencijali tržišno važnih metaličnih mineralnih
sirovina, uglјa i pojedinih nemetaličnih MS koji su dovolјni za održavanje postojeće
proizvodnje i za njeno povećanje (ležišta bakra i plemenitih metala na području Timočkog
kompleksa u istočnoj Srbiji, odnosno u domenu Karpato-balkanske metalogenetske provincije
i ležišta olova i cinka Srpsko-makedonske metalogenetske provincije).
2. Geološki potencijal mineralnih resura i sirovina
Analizirajući geološke potencijale mineralnih resursa i sirovina Republike Srbije sa jedne
strane, tržišnih i privrednih uslova u Republici Srbiji, zemlјama EU i svetskih trendova,
mineralne sirovine koje se u ovom trenutku ocenjuju od značaja za sveopšti industrijski,
ekonomski i društveni razvoj Republike Srbije, (saglasno i Zakonu o rudarstvu i geološkim
istraživanjima), su energetske MS (nafta, prirodni gas, ugalј, ulјni škrilјci, nuklearne sirovine i
geotermalani resursi), obojeni, legirajući i plemeniti metali (bakar, olovo, cink, antimon,
litijum, molibden, volfram, nikal, fero-nikal, zlato, srebro i grupa platinskih elemenata i
industrijski minerali (bor, magnezit, fosfati i fluoriti).
2.1. Energetske mineralne sirovine
2.1.1. Fosilne energetske mineralne sirovine
Ugalј
Resursi i rezerve uglja su od izuzetnog značaja za razvoj energetike i ukupnu ekonomiju
Republike Srbije i kao najznačajniji domaći energetski potencijal u strukturi ukupnih rezervi
primarne energije učestvuju sa oko 85%. Sa aspekta rezervi, od primarnog značaja je lignit
(meki mrki ugalj) u kolubarskom i kostolačkom basenu i ležištu Kovin, gde je bilansirano oko
5,16 milijardi t geoloških rezervi uglja. Od ukupnih geoloških rezervi lignita, utvrđene bilansne
rezerve A, B i C1 kategorije iznose oko 3 milijarde t, vanbilansne 1,1 milijardu t, a procenjene
rezerve C2 kategorije 1,06 milijardi t. Sa aspekta rezervi uglja, prostori lignitskih basena imaju
veću potencijalnost od bilansiranih rezervi uglja. Grupi mrko-lignitskog i mrkog uglјa pripada
veći broj uglјonosnih basena i ležita gde je bilansirano 27 Mt geoloških rezervi mrkog uglјa
(sve bilansne) i oko 545 Mt geloških rezervi mrko lignitskog uglјa (bilansne 490 Mt,
vanbilansne 23,5 Mt i procenjene potencijalne rezerve C2 kategorije oko 32 Mt uglja). Većinu
ležišta mrko-lignitskog uglja karakterišu nepovoljni geološki uslovi ležišta, pre svega, vrlo
složena strukturna građa koja predstavlja limitirajući faktor u pogledu mogućnosti razvijanja
većih, ekonomski isplativih proizvodnih kapacitata. U bilansiranju rezervi uglja Republike
Srbije, lignitski ugalj učestvuje sa 95%, a ostali ugljevi sa 5% geoloških rezervi. Kada je reč o
bilansnim rezervama uglja lignitski ugalj učestvuje sa 85%, a ostali ugljevi sa 15%. Lignitski
ugalj iz Kolubarskog i Kostolačkog basena je do sada imao ključnu ulogu za proizvodnju
45
električne energije u Republici Srbiji, a tu ulogu, uz lignit iz kovinskog ležišta, će imati i u
narednom dužem periodu, sigurno i posle 2050. godine.
U Tabeli 2.1 dat je prikaz ekonomski značajnih geoloških rezervi uglja po
basenima/ležištima i vrsti uglja u Republici Srbiji.
Tabela 2.1. Ekonomski značajne rezerve ugljeva u Republici Srbiji (u 1.000 t) Basen/ležište Vrsta uglja Bilansne rezerve Vanbilansne
rezerve
Geološke
rezerve
Kolubarski lignit 2.000.000 540.349 2.900.000
Kostolački lignit 767.000 570.000 1.864.000
Kovin-ležište lignit 230.000 / 400.000
Aleksinački mrki 27.000 / 27.000
Sjenički mrko lignitski 183.000 / 200.000
Sokobanjski mrko lignitski 56.000 2.700 58.700
Poljana-ležište mrko lignitski 59.000 3.000 62.000
Melnica mrko lignitski 33.000 / 33.000
Zabela-Kosa ležište mrko lignitski 30.000 3.800 33.800
Dragačevski mrko lignitski 42.000 14.000 70.000
Zapadnomoravski mrko lignitski 87.000 / 87.000
U Tabeli 2.2 dat je prikaz basena/ležišta po vrstama uglja i statusom rezervi, odnosno
eksploatacije.
Tabela 2.2. Opšti prikaz basena/ležišta uglja Srbije
Ulјni škrilјci
Ulјni škrilјci u Republici Srbiji su dosta rasprostranjeni, a najzačajniji utvrđeni baseni su
Aleksinački, Vranjski, Senenonski tektonski rov, Valјevsko-mionički, Zapadno-moravski,
Kruševački, Babušnički, Kosanički, Niški i Levački. U Aleksinačko basenu je postignut visok
stepen istraženosti ležišta ulјnih škrilјaca a proračunate rezerve kategorija A, B i C1 svrstane
su u vanbilansne. Potencijalne rezerve ulјnih škrilјaca u aleksinačkom basenu procenjuju se na
oko dve milijarde tona, a rezerve ulja, prema dominantnom tipu kerogena i stepenu konverzije
procenjuju se na oko 200 Mt. Ostali pomenuti baseni istraživani su na nivou C1 i C2 rezervi i
ukupno procenjene rezerve u pobrojanim basenima su oko 4,8 milijardi tona škrilјaca i 400 Mt
ulјa.
Nafta i prirodni gas
Osnovne karakteristike stanja resursa i rezervi nafte i prirodnog gasa u Republici Srbiji su
mali obim konvencionalnih resursa i bilansnih rezervi, relativno visok stepen istraženosti i
ograničenost istražnog područja uglavnom na Panonski basen. Kod većine ležišta nafte i gasa
ostvaren je relativno visok koeficijent iskorišćenja, što je uzrokovalo prirodni pad
proizvodnje. Primenom novih tehnologija i intervencijama na bušotinama, pad proizvodnje
je privremeno zaustavljen. Preostale bilansne rezerve sirove nafte i prirodnog gasa u
Status basena/ležišta Vrsta uglja
Mrki Mrko lignitski Lignit
Basen-ležšte u eksploataciji koji ima
potencijala za novim poljima
Soko Kolubarski basen
Štavalj Kostolački basen
Baseni-ležišta sa overenim
rezervama koja nisu u eksploataciji
Aleksinac Poljana Ležište Kovin
Melnica Dragačevski basen
Zabela-Kosa
Basen-ležšte sa overenim rezervama
i malom verovatnoćom za
eksploataciju
Zapadnomoravski
46
Republici Srbiji, sa postojećom godišnjm proizvodnjom dovoljne su za proizvodnju do 2025.
godine. Inače, ove rezerve su niskog eksploatabilnog kvaliteta (zrela i kasna faza
eksploatacije postojećih ležišta), što zahteva primenu novih tehnologija razrade i
proizvodnje. Kako je stepen istraženosti teritorije Republike Srbije neravnomeran, novi i
savremeni koncept naftno-geoloških istraživanja je usmeren na otkrivanje ležišta u
nestrukturnim zamkama i kolektorima netradicionalnog tipa na teritoriji Vojvodine, kao i na
otkrivanje velikih antiklinalnih zamki na slabo istraženoj teritoriji uže Srbije. Tek nakon
završetka detaljnih geoloških istraživanja na području centralne, istočne i jugoistočne Srbije,
moći će preciznije da se govori o eventualnim potencijalima ovog velikog područja sa aspekta
rezervi nafte i gasa. Panonski basen, iako mlad u geološkom smislu, definisan je kao jedan
od potencijalnih basena u Evropi za nekonvencionalne resurse ugljovodonika. U tom smislu
je započet projekat geoloških istraživanja nekonvencionalnog gasa, i po njegovom okončanju
će preciznije biti određeni potencijali našeg dela Panonskog basena, kada su u pitanju
nekonvencionalni resursi ugljovodonika.
2.1.2. Geotermalni mineralni resursi
Geotermalna energija podrazumeva petrotermalne i hidrogeotermalne energetske izvore kojima
Republika Srbija obiluje u značajnoj meri. Vrednosti gustine terestričnog toplotnog toka na
najvećem delu njene teritorije su veće od njegove prosečne vrednosti za kontinentalni deo
Evrope. Najveće vrednosti (> 100 mW/m2) su u Panonskom basenu, Srpsko-Makedonskom
masivu i graničnom delu Dinarida sa Srpsko-Makedonskim masivom, odnosno, u području
neogene magmatske aktivacije. One ukazuju na prisustvo geotermalne anomalije koja
predstavlja produžetak geotermalne anomalije Panonskog basena. Hidrogeotermalni resursi uže
teritorije Srbije van Panonskog basena, tj. u terenima izgrađenim od tvrdih stena nalazi se 160
prirodnih izvora termalnih voda sa temperaturom većom od 15°C. Najveću temperaturu od njih
imaju termalne vode izvora u Vranjskoj Banji (96°C), zatim u Jošaničkoj banji (78°C),
Sijarinskoj Banji (72°C), Kuršumlijskoj banji (68°C), Novopazarskoj Banji (54°C), itd. Ukupna
izdašnost svih prirodnih izvora je oko 4.000 l/s. Rezultati dosad izvedenih istraživanja pokazuju
da korišćenje geotermalne energije u Srbiji, u energetske svrhe može biti značajno u njenom
energetskom bilansu. Prognozne rezerve geotermalne energije u rezervoarima
hidrogeotermalnih sistema iznose oko 550 Mt termalno ekvivalentnog tečnog goriva.
Intenzivnim programom geotermalnih istraživanja i korišćenja u kratkom roku bi moglo da se
postigne zamena od najmanje 500.000 t uvoznih tečnih goriva na godišnjem nivou, a sa
direktnim korišćenjem pomoću geotermalnih toplotnih pumpi mogla bi se smanjiti potrošnja
električne energije za najmanje 1.200 MW.
2.1.3. Nuklearne mineralne sirovine
Istraživanje urana kao nuklearne mineralne sirovine već dugi niz godina unazad je prekinuto
zbog zabrane gradnje nuklearnih elektrana. Istražene i kategorisane geološke rezerve rude urana
u Republici Srbiji iznose oko 13 Mt, a potencijalne rezerve u rudnim pojavama još oko 7 Mt.
Bilansnih rezervi urana u Republici Srbiji, u ovom momentu nema. Najznačajnije koncentracije
urana su vezane za granitoidne komplekse tercijarne i hercinske starosti u oblasti Karpato-
Balkanida istočne Srbije i Srpsko-makedonske metalogenetske provincije. Ova ležišta su
pretežno malih dimenzija, sa niskim do srednje-visokim sadržajima urana. Na bazi količine
kategorisanih i potencijalnih rezervi urana, potencijalni resursi U-metal procenjeni su na oko
7.800 t.
47
2.2. Metalične mineralne sirovine
Najznačajniji metalični mineralni resursi Srbije se nalaze na prostoru Srpsko-Makedonske,
Karpato-Balkanske i Dinaridske metalogenetske provincije, odnosno, u njihovim nižim
taksonometrijskim jedinicama, pripadaju različitim genetskim i morfostrukturnim tipovima
orudnjenja, a karakterišu se prisustvom različitih mineralnih parageneza i asocijacija elemenata.
Potencijal metaličnih mineralnih resursa u republici Srbiji prikazan je Tabeli 2.3.
Tabela 2.3. Podela metaličnih mineralnih resursa prema potencijalu Grupa Resurs
metala
Napomena Prostor
U eksploataciji sa
značajnim rudnim
rezervama
Cu(Au,Ag),
Pb-Zn
Pretežno nizak sadržaj
metala, velike rezerve,
značajni potencijali.
Cu: Borski basen;
Pb-Zn: Rudnik, Lece,V.Majdan,
Grot
Identifikovane
rezerve, van
eksploatacije
Sn, Mn, U,
Mo, W, Au-
Ag
Male rezerve, pretežno
ograničen značaj. Realno
proširenje rezervi (U).
Au-Ag:Blagojev kamen
Sn: Cer, Bukulja
Mn: Laznica, Drača
U: rejoni Stare planine, Bukulje i
Cer-Iverak
Mo: Mačkatica
W: Blagojev Kamen, Golija,
Kopaonik
Potencijalno
značajni resursi sa
nepotpuno
definisanim
rezervama
Ni, Co, Sb, Al
prirodno
legirane rude
Fe
Valorizacija sirovine
uslovljena tehno-
ekonomskim parametarima.
Osnovni ograničavajući
faktor je ekonomska
isplativnost. Postoje prirodni
uslovi za provećanje rezervi.
Ni, Co: Ruđinci i Veluće-
Vrnjačka Banja
Ni, Fe: Lipovac-Topola, Mokra
Gora-Tara
Sb: Reoni Zajače i Bujanovca
Al: Reoni Zlatibora, Poćuta,
Babušnica
Resursi čija se ležišta
mogu očekivati u
Srbiji
Au, Ag, Cu,
retki i rasejani
metali
Na osnovi sprovedenih
metalogenetskih analiza
geoloških sredina realno je
očekivati nove rezerve.
Potrebna dodatna
istraživanja.
Cu:Dijabaz-rožnačka form.
Au,Cu: Borska metal.zona, Lecki
kompleks,
Ag: sulfidna ležišta Pb-Zn i Cu,
Retki i rasejani metali: Ležišta
Pb-Zn i Cu,granitoidni kompleksi
Srbije
Najvećim delom
iscrpljeni ili
ekonomski
neisplativi resursi
Cr, Fe Mali izgledi za pronalazak
novih rezervi.
Cr: Peridotitski kompleksi,
Preševo i Zlatibor
Fe: Duge Njive-Ljubovija, Suvo
Rudište-Kopaonik, oolitske rude
Šumadije
Metalične мineralne sirovine od značaja za razvoj Republike Srbije, saglasno Zakonu o
rudarstvu i geološkim istraživanjima su svi obojeni, legirajući i plemeniti metali: bakar, olovo,
cink, litijum, nikal/fero-nikal, molibden, antimon, volfram, zlato, srebro i grupa platinastih
elemenata. Ostali metalični mineralni resursi u ovom trenutku su sekundarnog geološko-
ekonomskog značaja.
Bakar sa pratećim metalima
Bilansirane geološke rezerve rude Cu iznose oko 2,4 milijarde t, od čega je oko 1 milijarde t
bilansnih i oko 1,4 milijarde t vanbilansnih rezervi i locirane su u Borskoj metalogenetskoj zoni.
Rezerve zlata, koje se nalaze u navedenim bilansnim rezervama rude bakra, iznose oko 145 t,
a rezerve srebra oko 1.050 t. Osim bakra, zlata i srebra u Borskom basenu dobijaju se i izvesne
48
količine platine i paladijuma. Rezerve rude bakra u Leckom vulkanskom kompleksu, koje do
sada nisu valorizovane, obuhvataju rezerve rude u količini od oko 150 Mt, a na osnovu
istraživanja u reonu Medveđe geološke rezerve rude procenjene su na 550 Mt rude.
Olovo i cink sa pratećim metalima
Najznačajnija ekonomski značajna ležišta olova i cinka su vezana za područje Srpsko-
makedonske metalogenetske provincije (oblasti: Kopaonička, Šumadijska, Lece, Besna Kobila,
Podrinje). Geološke rezerve rude Pb i Zn iznose oko 17 Mt, pri čemu su bilansne rezerve rude
u količini od oko 6 Mt i vanbilansne rezerve rude u količini od oko 4,2 Mt. Rezerve srebra, koje
se nalazi u navedenim bilansnim rezervama rude Pb i Zn iznose oko 0,5*103 t, a rezerve
kadmijuma, koji se nalazi u delu bilansnih rezervi rude Pb i Zn u količini od oko 2,2 Mt, iznose
oko 110 t. Osim olova i cinka u njima su prisutne i povišene koncentracije drugih rudnih
elemenata, u prvom redu Cd, As, Bi, Ag, In i Ga.
Litijum
Resursi u Jadarskom neogenom basenu kod Loznice procenjeni su u martu 2017. godine, od
strane kompanije Rio Tinto, na 136 miliona tona sa srednjim sadržajem Li2O od 1,86% i B2O3
od 15,4%. Prema rezultatima dosadašnjih geoloških istraživanja i preliminarnim podacima o
resursima i rezervama, širi reon jadarskog basena potencijalno sadrži oko 227 miliona tona rude
jadarita, u izdvojenim jadaritskim zonama. Jadarski basen sa količinom i sadržajem litijuma i
bora u rudi je jedan od najznačajnijih potencijala u svetskim razmerama.
Nikl (i kobalt)/fero-nikl
U reonu Vrnjačke Banje (Ruđinci i Veluće) potencijalni resursi rude su oko 30 Mt sa
potencijalnim resursima od 345*103 t nikla i 15*103 t kobalta. Resursi prirodno legiranih ruda
gvožđa niklom i hromom (lateritski tip), su široko rasprostranjene u Republici Srbiji, a
najznačajniji resursi su na području Mokre Gore i iznose preko 240 Mt, a zatim na području
Lipovca (Topola) oko 15 Mt. U ovim ležištima procenjena količina resursa nikla iznosi oko
710*103 t, a kobalta oko 25*103 t. Prevođenjem vanbilansnih rezervi fero nikla iz ležišta
Lipovac i Mokra Gora Srbija može postati značajan izvoznik nikla.
Molibden
Geološke rezerve rude molibdena iznose oko 1,4 milijardi t, a obuhvataju bilansne rezerve rude
od oko 1,09 milijardi t u porfirskim ležištima bakra u Borskoj metalogenetskoj zoni, u kojima
se molibden pojavlјuje kao prateća komponenta, i oko 300 Mt rude u ležištu Mačkatica. U
perspektivnom ležištu Mačkatica rezerve molibdena, sa prosečnim sadržajem od 0,09%, iznose
oko 270*103 t. U koncentratu molibdena sadržaj renijuma je oko 185 g/t.
Antimon
Geološke rezerve rude antimona iznose oko 4,2 Mt, od čega bilansne rezerve u količini od 1,9
Mt, a vanbilansne rezerve u količini od 2.3 Mt. Bilansne rezerve antimona sa srednjim
sadržajem u rudi od 1,5% iznose oko 29*103 t. Indicirane i istražene geološke rezerve rude
antimona, preko 3 Mt, se nalaze u reonu Podrinja i značajno manje u reonu Kopaonika, 0,7 Mt.
Tehnogeni metalični mineralni resursi
Osim razmatranih geogenih metaličnih mineralnih resursa Republike Srbije, značajno mesto u
mineralno-sirovinskoj bazi, a naročito u aktuelnom razmatranju ekološkog aspekta prisustva i
uticaja na životnu sredinu, imaju tehnogeni metalični mineralni resursi, nastali kao prateći
produkti uz aktivnost eksploatacije i pripreme metaličnih mineralnih resursa pri njihovoj
ekstrakciji. U ovu grupu prvenstveno spadaju odlagališta jalovine pri eksploataciji ili flotaciji
kao i odlagališta šlјake (Boru, Lece, Rudnik, Grot-Blagodat).
49
2.3. Nemetalične mineralne sirovine
Teritorija Srbije raspolaže velikom sirovinskom bazom nemetaličnih mineralnih sirovina. U
većoj ili manjoj meri istraženo je 47 sirovina, od kojih je 14 u stalnoj eksploataciji, 16 u
povremenoj eksploataciji ili van eksploatacije, dok je 15 sirovina nedovoljno istraženo i iste se
ne eksploatišu (Tabela 2.4). Pored sirovina za građevinske materijale, od pomenutih, najveći
ekonomski značaj za sada imaju keramičke i vatrostalne gline, kvarcni pesak i peščar, magnezit,
kvarcne sirovine, kaolin, kalcit, krečnjaci (kao industrijska sirovina), krečnjaci i dolomiti
(građevinski kamen).
Tabela 2.4. Pregled nemetaličnih mineralnih sirovina prema stepenu istraženosti i stanju
eksploatacije
Istražene sirovine Delimično istražene sirovine Nedovoljno istražene
sirovine
U eksploataciji U povremenoj eksploataciji
ili van eksploatacije
Van eksploatacije
Arhitektonski građevinski
kamen
Cementni laporci, Dolomit
Feldspati, Kalcit, Kaolin,
Krečnjak, Kvarcni pesak i
peščar
Kvarcne sirovine, Opekarske
sirovine, Pucolanski tuf,
Šljunak i pesak, Tehnički
građevinski kamen,
Vatrostalno-keramičke gline
Apatit (metafosforit), Barit
Bentonit, Dijatomit, Kreda
Magnezit, Muskovit,
Prirodni mineralni pigmenti
Duniti (olivin), Stene za
keramiku i staklo, Talk i talkni
kamen, Volastonit, Zeoliti
Al-silikati (disten), Alunit,
Borni minerali,Juvelirske
sirovine, Fluorit,Granati,
Grafit
Jod, Korund, Krovni škriljci
Litijum i bor (jadarit), Perlit
Pijezooptički kvarc,
Sepiolitske gline, Sileks,
Stene za petrolurgiju,
Vermikulit, Vulkanska
stakla
Mineralni resursi borata
Geološke rezerve borata sa ekonomskim potencijalom u Republici Srbiji nalaze se u
Jarandolskom basenu (sa oko 11 Mt rude, 38% B2О3) i svakako u Jadarskom basenu gde je bor
moguće izdvajati iz jadarita (130 Mt rude, 15,4% B2O3).
Mineralni resursi magnezita
Potencijalni resursi magnezita Republike Srbije iznose oko 6,5 Mt. Na osnovu dosadašnjih
geoloških istraživanja potencijalni resursi magnezita Zlatiborske oblasti su oko 2 Mt,
Šumadijske oblasti oko 3 Mt, Kopaoničke oblasti - Ibarski rejon oko 1,2 Mt.
Mineralni resursi fosfata
Ekonomski značajne geološke rezerve fosfata u Republici Srbiji nalaze se u ležištu Lisina kod
Bosilegrada i iznose oko 106 Mt, od čega su bilansne rezerve oko 93 Mt.
Mineralni resursi fluorita
Geološke rezerve fluorita nalaze se u ležištu Ravnaja u Zapadnoj Srbiji (0,7 Mt).
Ostali nemetalični mineralni resursi
Ostali nemetalični mineralni resursi Republike Srbije, koji se nalaze u eksloataciji su: gline
(opekarske, keramičke, vatrostalne, bentonitske), kvarcne sirovne (kvarcni pesak, kvarcni
peščari, kvarciti i žični kvarc), barit, zeoliti, feldspati, dijabazi, tehnički kamen i arhitektonski
kamen. Raspoloživi potencijalni resursi i bilansne rezerve pomenutih mineralnih sirovina, uz
50
geološka istraživanja i prevođenje u bilansne rezerve, su dovolјni da zadovolјe potrebe domaće
industrije u veoma dugom periodu.
2.4. Podzemne vode
2.4.1. Podzemne vode za vodosnabdevanje
Teritoriju Republike Srbije odlikuje veoma raznovrsan litološki sastav i složen strukturni sklop,
gde se izdvaja nekoliko hidrogeoloških celina, koje se odlikuju kako specifičnim geološkim
sastavom, tako i posebnim hidrogeološkim svojstvima i gde su formirane brojne akumulacije
podzemnih voda-izdani čiji kvalitet i kvantitet varira u izuzetno širokim granicama. Procenjuje
se da je danas ukupna količina podzemnih voda koja se eksploatiše iz svih izvorišta, odnosno
tipova izdani u Srbiji i plasira preko javnih vodovodnih sistema, iznosi oko 670*106 m3 godišnje
ili prosečno oko 22 m3/s. Vodni potencijal hidrogeoloških resursa podzemnih pitkih voda nije
pouzdano definisan i nedovoljan je za planiranje racionalnog korišćenja ovog značajnog
resursa. Geološke rezerve procenjuju na preko 108 m3/s. U Tabeli 2.5 dat je prikaz izdvojenih
hidogeoloških jedinica (izvor Vodoprivredna osnova Republike Srbije) sa kapacitetom izvorišta
podzemnih voda. Stepen poznavanja hidrogeoloških i hidrodinamičkih parametara za
utvrđivanje količine i kvaliteta podzemnih voda na teritoriji Srbije je veoma neujednačen i
nedovoljan za pouzdano planiranje racionalnog korišćenja tog posebno značajnog resursa.
Ležišta podzemnih voda od velikog praktičnog značaja u Srbiji su na područjima Mačve, dolina
Save do ušća u Dunav, priobalјa Dunava do Golupca, Kučajsko-belјaničkog masiva, Suve
Planine, Tare, doline Velike Morave i dr. Rezerve podzemnih voda pojedinih ležišta otvaraju
perspektive i transfera ovih u vodom siromašnija područja.
Tabela 2.5. Prikaz hidogeoloških jedinica sa kapacitetom izvorišta podzemnih voda Hidrogeološka jedinica Kapacitet izvorišta podzemnih voda
m3/s
Područje Bačke i Banata 5,5
Područje Srema, Mačve i Posavo-Tamnave 8,2
Područje jugozapadne Srbije 0,6
Područje zapadne Srbije 0,8
Područje središnje Srbije 3,4
Područje istočne Srbije 2,8
2.4.2. Mineralne i termomineralne (lekovite) vode
Srbija je, u celini zemlјa bogata mineralnim vodama, koje predstavlјaju cenjeno prirodno
bogatstvo. Prema do sada, registrovanim prirodnim pojavama (izvorima), kao i pojavama koje
su utvrđene istražnim bušenjem, na teritoriji Srbije ima 235 pojave, (prema najnovijim
podacima, verovatno i preko 270 pojava), od kojih je delimično do bolјe izučeno preko 200
pojava. Od navedenih 235 pojava u Vojvodini su registrovane 73 pojave, u centralnom delu
Srbije 162 pojave. Do sada registrovane pojave i ležišta mineralnih voda su dovolјni da se
stekne slika o njihovom rasprostranjenju, a na osnovu toga se može suditi o mogućnostima
otkrivanja novih, kao i o perspektivnosti u tom pogledu. U svakom slučaju, može se očekivati,
na osnovu analize rezultata dosadašnjih istraživanja mineralnih voda, ne samo otkrivanje novih,
već i povećanje rezervi postojećih i poznatih ležišta ovih voda.
51
3. Zaključak
Republika Srbija spada u red zemalja sa raznovrsnim ali sa aspekta rezervi relativno bogatim
mineralnim resursima (MR). Sa aspekta rezervi značajnije mesto od drugih mineralnih sirovina
(MS) imaju čvrste energetske MS, pre svega ugalj - lignit. Od metaličnih MS značajniji
potencijal imaju bakar, olovo, cink, antimon i nikl. Ovom nizu svakako treba dodati i zlato,
srebro, bizmut, kadmijum, platinu, selen, molibden, titan, paladijum i druge retke i plemenite
metale.
Pomenutim MS, u kontekstu rezervi treba dodati i nemetalične MS, posebno ako se uzme u
obzir njihov sve veći značaj i sve veća primena u industriji, građevinarstvu, poljoprivredi i tako
dalje. Osim pomenutih resursa treba istaći i potencijalnost podzemnih voda i hidrotermalne i
geotermalne energije kako sa aspekta upotrebne vrednosti tako i sa aspekta rezervi. Takođe,
treba naglasiti da mineralni resursi i sirovine, zbog svoje rasprostranjenosti i dobre distribucije,
posebno su značajne i za, dugoročno gledano, ravnomerniji regionalni ekonomski razvoj
Republike Srbije.
Literatura
Fondovska dokumentacija Geološkog zavoda Srbije i Ministarstva rudarstva i energetike,
Prostorni planovi posebne namene rudarskih basena i prostora za eksploataciju
52
XIV MEĐUNARODNA KONFERENCIJA
OMC 2020
Zlatibor, 14-17. oktobar 2020.
14th INTERNATIONAL CONFERENCE
OMC 2020
Zlatibor, 14-17 October 2020
UTICAJ KLIMATSKIH PROMENA NA RIZIKE ODVODNJAVANJA
POVRŠINSKIH KOPOVA
IMPACT OF CLIMATE CHANGE ON RISKS OF OPENCAST MINING
DEWATERING
Pavlović N.1, Šubaranović T.2
Apstrakt
Prirodna ciklična pojava globalnih klimatskih promena uz prateće globalno zagrevanje dovodi
do znatnog uvećanja količine padavina i pojava katastrofalnih poplava u određenim oblastima
planete uključujući prostor Srbije. Ovo povlači za sobom potrebu da se preispitaju hidrološki
parametri u odnosu na projektovanje i realizaciju izvođenja elemenata sistema odvodnjavanja
na površinskim kopovima, posebno kada je u pitanju odvodnjavanje od površinskih voda. Zato
je neophodna optimizacija dimenzija objekata odvodnjavanja u odnosu na troškove uvećanih
rizika i Faktora Poplava.
Ključne reči: Klimatske promene, Faktor poplava, rizici, troškovi, odvodnjavanje
Abstract
The natural cyclical occurrence of global climate change, accompanied by global warming,
leads to a significant increase in the amount of precipitation and catastrophic floods in certain
areas of the planet, including the area of the Republic of Serbia. This encompasses the need to
reconsider the hydrological parameters in relation to the design and implementation of the
elements of the dewatering system on opencast mines, especially when it comes to surface
waters. Therefore, it is necessary to optimize the dimensions of dewatering facilities in relation
to the costs of increased risks and Flood Factor.
Key words: Klimate changes, Flood Factor, risks, costs, dewatering
1. Uvod
Znatno su uvećani problemi i rizici urbanih sredina i površinskih kopova od katastrofalnih
padavina i poplava kao posledice prirodne pojave klimatskih promena i pratećeg globalnog
zagrevanja započetog polovinom devetnaestog veka, sa relativno malim uticajem čovečanstva.
To je uočeno na velikom prostoru planete ali i pojavom mogućnosti nastanka pustinja u drugim
oblastima. Detaljno proučavanje problematike poplava uglavnom je vezano za velike gradove
1 Pavlović Natalija, Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet, Beograd 2 Šubaranović Tomislav, Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet, Beograd
53
ali se ta iskustva i istraživanja mogu primeniti i na površinske kopove. U tom smislu je u većini
zemalja uveden kao merilo Faktor poplava (Flood Factor) kao procena rizika u određenom
prostoru. Prave se karte poplava u kojima se definiše rizik smrtnosti i raspodele mogućih
poplava za procene osiguranja zbog nastalih šteta i regulacije izgradnje objekata i korišćenja
zemljišta. Na Slici 1 prikazani su kumulativni troškovi prirodnih katastrofa od 1980. godine u
USA. Poplave u USA, kao najskuplja katastrofa (Slika 1 - plavo), koštaju preko jednog triliona
dolara uključujući inflaciju.
Slika 1. Kumulativni troškovi prirodnih katastrofa od 1980. godine u USA (poplave, cikloni,
vetar i kombinacije) - NOAA.gov
U odnosu na poplave u opštem smislu i metereološke uslove postoji veliki broj
istraživanja u svetu. Promene u 21. Veku u odnosu na 20. vek su značajne. Tako je za prostor
Tokija utvrđeno da povratni period poplava i nevremena od 50 godina pre globalnih klimatskih
promena sada odgovara povratnom periodu od 20 godina (Slika 2) [2].
Slika 2. Povratni periodi za 20. i 21. vek
Dizajniranje elemenata današnjih sistema odvodnjavanja površinskih kopova u velikoj
meri se usložnjavaju imajući u vidu značajne eksterne pojave izazvane klimatskim promenama.
Broj poplava na površinskim kopovima u svetu se uvećava, a uvećani rizici povlače potrebu za
dodatnim ulaganjima u sisteme odvodnjavanja. Ovo potvrđuju i iskustva sa površinskih kopova
Tamnava-Zapadno Polje u Kolubarskom basenu i Drmno u Kostolačkom basenu 2014. i 2016.
godine (Slika 3). Direktni troškovi sanacije poplava u RB Kolubara iznosili su preko 200
miliona euro. Tu svakako treba dodati i dodatne posredne štete vezane za nedostatak uglja za
termoelektrane i proizvodnju električne energije.
54
Slika 3. Potpunim otkaz sistema odvodnjavanja na površinskom kopu Tamnava-
Zapadno Polje nakon katastrofalnog prodora voda sa poplavama velikog obima (levo) i
delimični otkazi elemenata sistema odvodnjavanja na površinskom kopu Drmno umerenim
prodorom površinskih voda nakon velikih padavina
Povećanje pouzdanosti funkcionisanja objekata odvodnjavanja od površinskih voda,
odnosno smanjenje rizika od katastrofalnih voda, zahteva, pored optimizacije parametara
objekata, svakako i uvećanje troškova izrade.
2. Rizici odvodnjavanja površinskih kopova
Prema klasičnoj definiciji, verovatnoća ili rizik otkaza elemenata sistema odvodnjavanja je
praktično mogućnost pojave situacije ili događaja da se mogu pojaviti negativne posledice
otkaza funkcionisanja odvodnjavanja na površinskom kopu i uobičajeno se definiše na sledeći
način [1]:
R = Pf*C
Gde je: Pf - verovatnoća otkaza elementa ili sistema odvodnjavanja
C - gubici ili troškovi prouzrokovani otkazom
Osnovni gubici od otkaza odvodnjavanja mogu se klasifikovati u tri osnovne kategorije
[3]:
• Gubici nastali zbog smrti ili oštećenja zdravlja ljudi.
• Gubici vezani za štete u odnosu na zaštitu životne sredine, okruženje, stabilnost kosina
i infrastrukturu površinskog kopa.
• Finansijski gubici koji obuhvataju troškove pada proizvodnje, intervencija, sanacija,
popravki itd.
55
Ukupni gubici zbog otkaza na površinskom kopu uobičajeno se pokazuju u novčanim
jedinicama. Za međusobno nezavisne pojave otkaza elemenata sistema odvodnjavanja, ukupni
rizik iznosi:
Rt = Pf1*C1+…+ Pfi*Ci
Gde je: Rt - ukupni rizik delimičnog ili potpunog otkaza odvodnjavanja
Pfi - verovatnoća otkaza i-tog elementa sistema odvosnjavanja (i = 1,…, n)
Ci - očekivani gubici zbog otkaza i-tog elementa
Rizici zbog otkaza odvodnjavanja ne mogu biti kontrolisani u slučajevima katastofičnih
događaja kao što su poplave ili moguća prateća klizišta ali mogu izazvati velike troškove za
površinske kopove, kako zbog sanacija, tako i zbog prateće ugroženosti proizvodnje.
Uobičajeno je da se u ovim slučajevima za dobijanje verovatnoće otkaza elemenata sistema
odvodnjavanja koristi geometrijaska raspodela sa parametrom vezanim za povratni period (Tr)
katastrofalnog događaja sa verovatnoćom p, gde je p = 1/Tr sa funkcijom f(t) = p(1-p)n [4].
Operativno je pogodno koristiti i eksponencijalnu raspodelu, kada ova verovatnoća iznosi: Pf =
1-exp(-p*n).
Verovatnoća da se neće dogoditi katastrofični događaj za odvodnjavanje u analiziranom
periodu od n godina je:
Po = (1-p)n
Rizik ili verovatnoća da će se katastrofičan događaj desiti najmanje jedanput u
analiziranom periodu je:
Pf = 1-(1-p)n
Troškovi rizika poplava u dosadašnjim uslovima i u uslovima budućih uvećanja zbog
klimatskih promena su Pf0*C0 i Pf1*C1. Promena troškova rizika od poplava predstavlja razliku
ove dve vrednosti: ΔPf*C = Pf1*C1 - Pf0*C0.
Uticaj na troškove rizika se može odrediti jednostavnim širom sveta usvojenim
faktorom FRIF (Flood Risk Impact Factor)[2]. Vrednost ovog faktora je: FRIF = (Pf1*C1 -
Pf0*C0)/Pf0*C0. Pozitivna vrednost FRIF faktora ukazuje na povećani rizik od poplava, dok
negativni faktor pokazuje smanjenje efekta rizika pri promenama uslova za površinske kopove.
Kao načelni primer proračuna troškova rizika data je preliminarna analiza jednog od niza
objekata odvodnjavanja površinskog kopa Drmno od površinskih voda. To je obodni kanal OK-
1 koji se sastoji iz 5 deonica i ima ukupnu dužinu od 2.322 m. Prema podacima Republičkog
hidrometeorološkog zavoda maksimalne časovne padavine za pedesetogodišnji povratni period
za dati lokalitet iznose i = 54 mm/h. Prema dosadašnjim proračunima usvojen je u prvoj opciji
koeficijent sigurnosti Ks0 = 1.2 (Tabela 1). U drugoj opciji sa realnim mogućim uticajem
klimatskih promena usvojen je koeficijent sigurnosti Ks1 = 1.5. Preliminarno proračunate
vrednosti parametara kanala OK-1 u dve opcije date su u Tabeli 1.
Tabela 1. Proračunate vrednosti parametara kanala u dve opcije
Deonica Dužina
(m)
Q
(m3/s)
F0
(m2) Ks0
Qk0
(m3/s)
V0
(m3) Ks1
Qk1
(m3/s)
F1
(m2)
1 845.8 9.36 5.28 1.2 11.23 4466 1.5 14.04 6699
2 607.2 15.12 9.46 1.2 18.14 8043 1.5 22.68 12065
3 909.3 24.21 12.19 1.2 29.05 11085 1.5 36.32 16628
4 207.6 25.29 10.69 1.2 30.35 2220 1.5 37.94 3330
5 242.5 26.46 10.92 1.2 31.75 2650 1.5 39.49 3975
Gruba analiza pokazuje da je izradu obodnog kanala OK-1 u opciji koeficijenta sigurnosti Ks1
= 1.2 potrebno je iskopati oko 30000 m3 materijala, dok je u opciji koeficijenta sigurnosti Ks2
= 1.5 potrebno otkopati oko 45000 m3 materijala. Troškovi otkopavanja kanala u prvoj
postojećoj opciji sa povratnim periodom od 50 godina (p = 0.02) iznose oko Ck0 = 100000 euro
dok su finansijski gubici Cf0 = 500000 euro. U drugoj opciji, koja uključuje smanjenje
56
povratnog perioda na 20 godina (p = 0.05), troškovi otkopavanja su Ck1 = 150000 euro, a
finansijski gubici Cf1 = 100000 euro. Verovatnoća funkcionisanja kanala bez otkaza u
desetogodišnjem analiziranom periodu (n = 10) je za pedesetogodišnji povratni period Po0 = (1-
0.02)10 = 0.8, dok je verovatnoća otkaza ili rizik Pf0 = 0.2. Verovatnoća funkcionisanja kanala
bez otkaza u desetogodišnjem periodu je za dvadesetogodišnji povratni period Po1 = (1-0.05)10
= 0.6, dok je verovatnoća otkaza ili rizik Pf1 = 0.4. Jasno je da se rizik od katastrofalnih pojava
usled klimatskih promena udvostručio. U ovom slučaju zadovoljavajuće pouzdano
funkcionisanje objekta od Po1 = 0.8 se obezbeđuje samo za n = 4 godine jer je Po1 = (1-0.05)4
= 0.8. Po opcijama, troškovi rizika od katastrofalnih padavina i poplava su: Pf1(Ck1+Cf1) =
0.4(150000+100000) = 100000 euro, odnosno, Pf0(Ck0+Cf0) = 0.2(100000+500000) = 120000
euro. Očigledno je da je sa teho-ekonomskog aspekta prihvatljivo uvećanje ulaganja (troškovi
rizika) u izradu kanala za odvodnjavanje od površinskih voda radi smanjenja rizika od
katastrofalnih padavina i poplava.
Faktor uticaja rizika poplave (Flood Risk Impact Factor (FRIF)) iznosi: FRIF =
(Pf1(Ck1+Cf1) - Pf0(Ck0+Cf0))/Pf0(Ck0+Cf0) = 120000-100000/120000 = 0.2. Pozitivni faktor
FRIF pokazuje uvećanje rizika u novonastalim uslovima zbog klimatskih promena.
3. Zaključak
Zbog klimatskih promena i globalnog zagrevanja veoma su karakteristične velike hidrološke
promene u zonama površinskih kopova uglja, koji se po pravilu nalaze u slivovima reka. Već
učestale pojave katastrofičnih padavina i poplava na kopovima ukazuju na potrebu da se
inoviraju postojeće analize pri dimenzionisanju objekata odvodnjavanja od površinskih voda.
Povećani troškovi rizika otkaza elemenata i sistema odvodnjavanja (Pf*C) i povećani faktori
uticaja rizika poplava (FRIF) ukazuju da je neophodno, sa mnogo više detalja i sa tehno-
ekonomskog aspekta, optimizovati parametre objekata odvodnjavanja od površinskih voda pri
projektovanju ali i sa puno odgovornosti ispoštovati dinamiku izgradnje na terenu.
Literatura
[1] Cehlar M., Rybar P., Domaracka L., Sheibalova M., Pavlovic N.: Valuation and
Investment Processes in Mineral Raw Materials, Monography, JUKOM, ISBN 978-86-
83497-26-3, 2019
[2] Masaru Morita.: Flood Risk Impact Factor for Comparatively Evaluating the Main
Causes that Contribute to Flood Risk in Urban Drainage Areas, Water 2014, 6, 253-270;
doi:10.3390/w6020253, 2014
[3] Pavlovic N., Ignjatovic D., Pavlovic V.: Assessment of social and environmental risks on
opencast coal mines Int. J. Mining and Mineral Engineering, Vol. 10, Nos. 2/3/4, 2019
271, Inderscience Enterprises Ltd., 2019
[4] Read L. and Vogel R.: Reliability, return periods, and risk under nonstationarity, AGU-
Water Resources Research, 2015
57
XIV MEĐUNARODNA KONFERENCIJA
OMC 2020
Zlatibor, 14-17. oktobar 2020.
14th INTERNATIONAL CONFERENCE
OMC 2020
Zlatibor, 14-17 October 2020
KONCEPT RAZVOJA SEKTORA RUDARSTVA U NAREDNOM
SREDNJEROČNOM PERIODU DO 2025. GODINE
CONCEPT OF MINING SECTOR DEVELOPMENT IN THE NEXT MEDIUM-
TERM PERIOD UNTIL 2025
Pavlović V.1
Abstrakt
Koncept razvoja sektora rudarstva u narednom srednjeročnom periodu do 2025. godine bazira
se na zaštiti mineralnih sirovina kroz planiranje korišćenja zemlјišta, jačanju institucionalnog i
osavremenjavanju zakonodavnog okvira, obezbeđenju dugoročnog stabilnog
makroekonomskog okruženja, primeni najbolјih savremenih tehnologija u cilјu racionalnog
korišćenja i maksimalnog iskorišćenja ležišta uz uspostavljanje pouzdanog sistema zaštite
životne sredine, a sve u cilju sigurnog snabdevanja domaćeg i inostranog tržišta.
Ključne reči: Koncept, razvoj, rudarstvo, mineralne sirovine,
Abstract
The concept of the mining sector development in the next medium-term until 2025 is based on
the protection of mineral resources through land use planning, strengthening the institutional
and modernizing the legislative framework, ensuring a long-term stable macroeconomic
environment, application of best modern technologies for rational use and maximum
exploitation with a reliable environmental protection system, with the aim of securely supplying
for domestic and foreign markets.
Key words: Concept, development, mining, mineral raw materials
1. Uvod
Eksploatacija mineralnih resursa i sirovina nedvosmisleno je nužan preduslov egzistencije
današnje civilizacije. Dalјi privredni rast, kao pokazatelј društvenog i ekonomskog razvoja i
standarda živlјenja, zahteva sve veće količine mineralnih sirovina. Posledica ove činjenice je
da rudarska delatnost kao nosilac upravlјanja mineralnim sirovinama, u kontekstu
prevladavajuće želјe za dalјim rastom materijalnog standarda živlјenja, nije stvar odabira, nego
neminovnost. Značaj mineralnih sirovina u razvoju savremenog društva može da se sagleda i
sa aspekta ukupne proizvodnje. Danas se u svetu proizvodi oko 63 milijarde t mineralnih
1 Pavlović Vladimir, Centar za površinsku eksploataciju, Beograd
58
sirovina (oko 18 milijardi t energetskih, metaličnih, nemetaličnih i industrijskih mineralnih
sirovina i dragocenih metala i oko 45 milijardi t građevinskog agregata). Sve prognoze i
trendovi razvoja savremenog društva ukazuju da će se do 2030. godine ukupna proizvodnja
uvećati na oko 120 milijardi t mineralnih sirovina. Ovakvi trendovi proizvodnje mineralnih
sirovina će u narednom periodu da budu veliki izazov za savremeno društvo, kako sa aspekta
istraživanja ležišta u sve složenijim geološkim uslovima, tako i sa aspekta inovacija u
eksploataciji i preradi mineralnih sirovina. Budući da mineralni resursi nisu homogeno
raspoređeni na planeti, inteziviraće se i mnoga pitanja međunarodne saradnje na polјu
istraživanja i održivog korišćenja mineralnih resursa, razvoja međunarodnih kapaciteta u
premošćavanju praznina u znanju i rešavanja mnogih pitanja koja su vezana za složene odnose
između održivog razvoja i snabdevanja privrede mineralnim resursima na globalnom planu [1].
2. Sintezna analiza rudarskog sektora u Republici Srbiji
Mineralni resursi i mineralne sirovine kao i sam rudarski sektor u Srbiji nemaju onaj privredni
i ekonomski značaj koji bi trebalo, obzirom da je Srbija relativno bogata mineralnim resursima.
Nešto povolјnije stanje je u proizvodnji čvrstih, tečnih i gasovitih MS, koje su u direktnoj vezi
sa energetskim bilansom države, i poslednjih godina i u proizvodnji bakra i olova i cinka. Kada
je o istraživanjima reč, obim i dinamika izvođenja osnovnih i primenjenih geoloških istražnih
radova, bili su limitirani raspoloživim finansijskim, tehničnim i drugim resursima, tako da
pojedine ranije planirane etape istraživanja često nisu bile vršene ili nisu sprovođene do kraja.
Ovo ima za posledicu da su danas, posle više od 50 godina istraživanja, mnoga rudonosna
područja Srbije ostala nedovolјno istražena, ispitana i valorizovana. Generalno nedovoljno
dobra privredna pozicija mineralnih resursa i sektora rudarstva je posledica strateških
opredeljenja države.
Ukupna proizvodnja svih mineralnih sirovina u Srbiji poslednjih nekoliko godina kreće
se oko 73 Mt od čega na ugalј otpada oko 40 Mt. Mineralne sirovine za građevinski materijal
(sve vrste kamenog agregata, pesak, šlјunak, proizvodnja građevinskog materijala itd.)
proizvode se u količini od oko 18 Mt plus nelegalna i nigde evidentirana eksploatacija peska iz
rečnih korita i aluviona u količini 3 Mt do 5 Mt. Ruda bakra se eksploatiše u količini od oko
15,5 Mt, a ruda olova i cinka u količini od oko 0,33 Mt. Poslednjih godina, nafta se eksploatiše
u količinama od oko 0,9 Mt, a gas u količinama od 0,4 Mm3. Treba napomenuti i proizvodnju
oko 1,1 t zlata, oko 11,5 t srebra, oko 20 kg selenijuma, preko 20 kg paladijuma i oko 3 kg
platine.
Procene su da će i u narednom periodu proizvodnja MS do 2025. godine ostati na istom
nivou. 2025. godine očekuje se intenzivniji rast proizvodnje rude bakra kada sa radom počnu
novi rudnici u Borskom basenu. Takođe, posle 2025. godine očekuje se i puna proizvodnja
mineralnih sirovna koje se do sada nisu eksploatisale: litijum, bor, molibden i značajne količine
zlata (nova ležišta) kao i fosfata. Današnja godišnja proizvodnja mineralnih sirovina ceni se na
oko 1,5 milijardi evra. Kada je reč o geološkim istraživanjima, poslednjih godina njihova
vrednost ima stalni rast da bi u 2018. godini iznosila preko 100 miliona evra.
Procenjuje se da oko 2% bruto društvenog proizvoda Srbije pripada rudarskom sektorua
ukupan kumulativni (indirektan) efekat rudarstva na BDP je znatno veći. Po strukturi oko 90%
učešća u procenjenih 2% BDP čine energetske MS i to ugalј, nafta i prirodni gas i bakar kao
metalična MS. Ostatak od 10% po strukturi čine proizvodnja olova i cinka i nemetalične MS.
U rudarstvu je zaposleno 1,2% ukupno zaposlenih u Srbiji.
Oprema na površinskim kopovima, u proseku je stara preko 30 godina, a u podzemnoj
eksploataciji i starija, pa je funkcionalno nepouzdana ali i problematična sa aspekta tehničke i
tehnološke zastarelosti. Tehnička i tehnološka zastarelost dalјe uslovlјava smanjenu
valorizaciju mineralnih sirovina kako pri eksploataciji tako i pri preradi.
59
Nelegalna eksploatacija mineralnih sirovina u Srbiji zvanično nije registrovana, osim u
slučajevima nelegalne eksploatacije peska i šlјunka iz rečnih korita i priobalјa reka kao i
kamena iz takozvanih pozajmišta.
Reciklaža, ili danas u svetu priznato urbano rudarstvo, metala, nemetala i građevinskog
otpada ali i drugih materijala iz komunalnog i posebno industrijskog otpada kao antropogenih
sirovina je danas postala vrlo važna industrijska grana sa stalnom tendencijom rasta i sa
višestrukim pozitivnim razvojnim, ekološkim i ekonomskim efektima.
Najčešći uzroci problema kod zaštite životne sredine su zastarele tehnologije i dotrajalost
postrojenja i mehanizacije u oblasti eksploatacije i pripreme MS i neadekvatno upravlјanje
zaštitom životne sredine. Inače, svaka rudarska aktivnost kao projekat i trajna ili privremena
društvena delatnost može narušiti ekološku stabilnost, biološku raznolikost ili na bilo koji drugi
način uticati na životnu sredinu ali se uz procenu uticaja i određivanje potrebnih mera zaštite
svi negativni uticaji mogu smanjiti na najmanju meru ili potpuno eliminisati.
Prostorni plan Republike Srbije donosi se za teritoriju Republike Srbije i osnovni je
planski dokument prostornog planiranja i razvoja u Republici i odnosi se i na mineralne sirovine
kao resurs i rudarstvo kao privrednu delatnost. Svaki prostorni plan, bez obzira na nivo
detalјnosti, na visokom kontekstnom nivou sadrži aspekt mineralnih sirovina i rudarstva kao
posebno poglavlјe u planu. Za oblasti koje su definisane kao rudarski baseni urađeni su ili su u
fazi donošenja Prostorni plan područja posebne namene eksploatacije mineralnih sirovina na
lokalitetu rudnika Čukaru Peki u opštini Bor i Prostorni plan područja posebne namene borsko-
majdanpečkog rudarskog basena (Zijin Minning Group), Prostorni plan područja eksploatacije
kolubarskog lignitskog basena i Prostorni plan područja posebne namene kostolačkog ugljenog
basena (Elektroprivreda Srbije) i Prostorni plan područja posebne namene za realizaciju
projekta eksploatacije i prerade minerala jadarita Jadar (Rio Sava Exploration).
Pravni osnov za upravljanje u sektorima mineralnih sirovina i rudarstva je Zakon o
rudarstvu i geološkim istraživanjima (Sl. glasnik RS, broj 95/18). Prema ovom Zakonu, ključni
državni dokument u vezi upravljanja mineralnim sirovinama je državna Strategija, koja bi
trebalo da bude osnova za sve aspekte mineralnih sirovina u Prostornom planu Republike Srbije
kao i hijerarhijski nižim planskim dokumentima. Sa aspekta zakonske obaveze za eksploataciju
mineralnih sirovina u oblastima koje su definisane kao rudarski baseni rade se prostorni planovi
posebne namene. U ovim planovima oblast rudarstva je obuhvaćena sa aspekata prostora,
resursa, proizvodnje, ekologije i društvenog aspekta.
Makroekonomska stabilnost je od suštinskog značaja za održivi razvoj i konkurentnost
privrede pa i sektora rudarstva. Srbija se za poslednjih šest godina transformisala u rastuću
ekonomiju sa niskom inflacijom, uravnoteženom fiskalnom pozicijom, opadajućim javnim
dugom, manjom eksternom neravnotežom i oporavkom tržišta rada. Makroekonomska
stabilizacija i popravlјanje poslovnog ambijenta poslednjih godina doprinose visokom prilivu
stranih direktnih investicija. Konkurentnost srpske ekonomije je uporediva sa drugim zemljama
Zapadnog Balkana ali je ispod standarda EU, jer mnoga strukturna pitanja tek treba da budu
rešena.
Usled povećane tražnje za mineralnim sirovinama, kratkoročno i dugoročno, u geološka
istraživanja novih ležišta, kao i u inovacije u eksploataciji i preradi mineralnih sirovina, biće
uložena značajna finansijska sredstva. Budući da mineralni resursi nisu homogeno raspoređeni
na planeti, rizik snabdevanja svetske privrede zemalјa retkim metalima, obojenim i legirajućim
metalima kao i izvorima primarne energije, posebno uglјa, nafte i gasa inteziviraće i mnoga
pitanja međunarodne saradnje na polјu istraživanja i održivog korišćenja mineralnih resursa.
60
3. Načela i principi razvoja sektora rudarstva
Ključno načelo korišćenja, zaštite i upravljanja mineralnim sirovinama kao prirodnim resursom
i rudarstvom je da se istražuju, eksploatišu i koriste u skladu sa principima održivog razvoja.
Najvažniji principi korišćenja, zaštite i upravljanja mineralnim sirovinama i razvoja rudarstva
su: princip efikasnog korišćenja, princip ograničenog korišćenja i supstitucije, princip javnog
dobra, princip upotrebe tehnologija prihvatljivih za životnu sredinu, princip sanacije i
remedijacije, princip prevencije i predostrožnosti, princip dobre zakonodavne i institucionalne
prakse, princip transparentnosti, princip partnerstva u svim fazama formiranja strateškh planova
korišćenja, zaštite i upravljanja MS, princip uključivanja javnosti i podizanja javne svesti za
bolje razumevanje pitanja održivog razvoja i značaja sektora rudarstva i mineralnih sirovina za
razvoj savremenog društva. Korišćenje, zaštita i upravljanje mineralnim sirovinama i razvoj
rudarstva zasniva se na zakonskoj regulativi i planskim dokumentima (prostornim i
sektorskim), kojima se određuju smernice i utvrđuju prioriteti. Kada je reč o zakonskoj
regulativi i planiranju u rudarskom sektoru, postojeća dobra svetska praksa je izražena dinamika
i kontinuitet u kratkom vremenskom period kako bi se odgovorilo na brze promene u zahtevima
ekonomskog razvoja i tržišta.
4. Koncept razvoja sektora rudarstva u srednjeročnom periodu do 2025. godine
4.1. Jačanje institucionalnog i osavremenjavanje zakonodavnog okvira
Jačanje institucionalnog i osavremenjavanje zakonodavnog okvira, kao i izrada niza
nedostajućih podzakonskih akata treba da omoguće veću valorizaciju ukupnih potencijala
sektora rudarstva i njegovo adekvatno učešće u privrednom i društvenom razvoju države.
Jačanje institucionalnog okvira podrazumeva organizaciono, kadrovsko i svako drugo
resursno jačanje ministarstva nadležnog za rudarstvo, koje će moći da sprovede reforme
zakonodavnog okvira u skladu sa savremenim svetskim i pre svega evropskim trendovima,
izradi nedostajuće podzakonske akte i donese kljčne sektorske dokumente, Strategiju
upravljanja mineralnim resursima Republike Srbije i Mineralnu politiku Republike Srbije. Ova
dva dokumenta su i tekovina većine država članica EU.
Strategija upravlјanja mineralnim resursima u Republici Srbiji, kao resorni strateški
dokument, treba da definiše dinamički plan razvoja sektora MS i rudarstva, odnosno da sadrži
projekciju budućih potreba za mineralnim sirovinama u Republici Srbiji, kako za sopstvene
potrebe tako i za izvoz, uz uvažavanje ekonomskih, ekoloških i socijalnih aspekata i uz podršku
savremenog zakonodavnog i institucionalnog okvira, usaglašenog sa preporukama i dobrom
praksom EU. Takođe, Strategija treba da predstavlјa sistemsko planiranje svih aspekata u
oblasti mineralnih resursa na osnovama najšireg konsenzusa i zajedničke vizije države,
poslovnih subjekata, lokalne samouprave i stručne javnosti.
Osim Strategijom na državnom nivou, strateško upravljanje mineralnim resursima, po
istom modelu, na hijerarhijski nižem nivou, potrebno je sprovoditi i u domenu regiona i lokalnih
samouprava. Sličan model postoji za oblasti koje su definisane kao rudarski baseni za koje se
kao strateški dokumenti upravljanja mineralnim resursom izrađuju Dugoročni programi
eksploatacije. Ovakav način diversifikovanja strateškog upravljanja mineralnim resursima sa
državnog na niže teritorijalne celine treba da omogući efektnije prostorno planiranje, efikasnije
korišćenje i pouzdanu zaštitu neobnovljivih mineralnih resursa.
Prostorni razvoj, planiranje upotrebe zemlјišta i mineralni resursi neraskidivo su
povezani, međusobno zavise i zahtevaju integrisani pristup kod izrade prostornih planova svih
nivoa. Dosadašnji pristup u prostornim planovima podrazumevao je uglavnom da se mineralne
sirovine razmatraju sa aspekta sanacije i kreativnih pristupa za rešavanje i ublažavanje uticaja
61
istraživanja i eksploatacije mineralnih sirovina. Novi pristup u prostornom planiranju,
mineralne sirovine mora da stavi u kontekst održivog razvoja zasnovanog na uravnoteženom
odnosu između društvenih potreba, ekonomskih aktivnosti i kvaliteta životne sredine. Ovakav
pristup treba da obezbedi promišljeno upravljanje, zaštitu i planiranje u domenu mineralnih
sirovina kako bi one, dugoročno, ostale resurs koji može doprineti prosperitetu društva i
privrednom razvoju Republike Srbije.
4.2. Koncept razvoja rudarstva
Koncept razvoja sektora rudarstva u narednom planskom periodu baziran je na analizi svetskih
i evropskih kretanja u proizvodnji mineralnih sirovina, kao i domaćih razvojnih perspektiva.
Energetske mineralne sirovine u Republici Srbiji imaju prvenstveno značaj za snabdevanje
domaćeg tržišta, kako u proizvodnji električne energije, tako i u proizvodnji naftnih derivata.
Bakar, olovo, cink su mineralne sirovine čija proizvodnja prventstveno ima značaj za razvoj
Republike Srbije, sa manjim učešćem na evropskom tržištu (do 5%). Planiranim merama
povećanja proizvodnje stećiće se preduslovi za potpuno snabdevanje domaćeg tržišta ovim
sirovinama ali i za izvoz na druga tržišta, pre svega evropsko. Litijum je za sada jedina
mineralna sirovina u Republici Srbiji, čija će buduća proizvodnja, priprema, prerada i
finalizacija proizvoda, imati određeni uticaj na svetsko tržite. Procene su da proizvodnja
litijuma u Srbiji činiti preko 10% svetske proizvodnje i preko 90% proizvodnje u Evropi.
Antimon, fosfati, fluoriti i borati su mineralne sirovine čija buduća proizvodnja, priprema,
prerada i finalizacija proizvoda, može da ima značajan uticaj na evropsko tržište (više od 10%
evropskog tržišta).
Razvoj sektora rudarstva u domenu energetskih MS
Ugalj
Proizvodnju lignitskog uglja u Srbiji realizuje Elektroprivreda Srbije u okviru dva basena na
pet površinskih kopova (Polјe C, Polјe D-Južno krilo, Tamnava-Zapadno Polјe i Polje G u
Kolubarskom besenu i Drmno u Kostolačkom basenu). U narednom planskom periodu potrebna
proizvodnja za snabdevanje postojećih i novih zamenskih termoenergetskih kapaciteta iznosi
oko 48 Mt uglja, i to oko 36 Mt iz Kolubarskog basena i oko 12 Mt iz Kostolačkog basena. U
Kolubarskom basenu planirani kapacitet do 2025. godine, realizovaće se na pomenutim
površinskim kopovima, s tim što je od 2021./2022. godine planirana i proizvodnja na novom
površinskom kopu Radljevo Sever i postepen završetak proizvodnje na površinskom kopu Polje
G. Posle 2025. godine, do kraja planskog perioda proizvodnja uglja u Kolubarskom basenu
realizovaće se u istočnom delu basena na površinskom kopu Polje E i zapadnom delu basena
na površinskim kopovima Tamnava-Zapadno Polje i Radljevo Sever. Razvoj eksploatacije
uglja u Kostolačkom basenu trenutno je baziran na proizvodnji uglja samo sa površinskog kopa
Drmno sa postepenim podizanjem optimalnog godišnjeg kapaciteta na oko 12 Mt uglja do 2022.
godine. Projektovani kapacitet površinskog kopa Drmno je optimizovan u funkciji rezervi uglja
u ležištu i potrebne proizvodnje za snabdevanje postojećih termoenergetskih blokova i ulaska
novog bloka B3 od 350 MW TE Kosotlac, bez ikakve rezerve za podizanje kapaciteta. Ovakav
plan razvoja energetike u odnosu na Kostolački basen nema dovoljnu meru pouzdanosti ali ni
razvojnu komponentu. Imajući u vidu resursni potencijal uglja, u ukupan razvoj Elektroprivrede
Srbije neophodno je uključiti i razvoj površinske eksploatacije uglja na novim površinskim
kopovima u zapadnom delu Kostolačkog basena kapaciteta 9 miliona tona uglja godišnje i
izgradnju nove savremene HELE (High Efficiency Low Emision) termoelektrane snage 600
MW do 1.000 MW. Ovaj novi termoenergetski kapacitet delom bi bio zamenski za postojeće
koji treba u narednom planskom periodu da se gase, a delom dodatni, pre svega na osnovu veće
energetske efikasnosti. Osim u ova dva basena, u narednom planskom periodu potrebno je i
62
iskoristiti potencijal ležišta Kovinskog lignitskog uglja izgradnjom površinskog kopa kapaciteta
oko 6 Mt uglja za snabdevanje nove savremene HELE termoelektrane snage 600 MW. Ovako
planirani kapaciteti na eksploataciji lignitskog uglja za proizvodnju električne energije iz
revitalizovanih postojećih i novih savremenih i održivih termoenergetskih kapaciteta
obezbeđuju energetsku nezavisnost ali i omogućuju da Republika Srbija, efikasno i ekološki
efektivno valorizuje svoje rezerve lignitskog uglja i dugoročno postane neto izvoznik električne
energije.
Razvoj podzemne eksploatacije uglja u narednom planskom periodu nema izraženu
perspektivu i vezan je, pre svega, za opredelјenje države da se rezerve ovih rudnika vežu za
izgradnju novog termoenergetskog kapaciteta na lokaciji rudnika uglja Štavalj (Sjenički basen).
Potrebne investicije i proizvodni troškovi podzemne eksploatacije su ograničavajući faktor za
iskorišćenje ovog potencijala, barem u periodu do 2025. godine.
Nafta i gas
Povećanje proizvodnje nafte i gasa u narednom planskom periodu je veoma neizvesno jer se ne
može ostvariti samo primenom novih tehnologija i povećanjem tempa crplјenja postojećih
ležišta, već je moguće samo ako se u narednom periodu ostvari povećanje rezervi na osnovu
pozitivnih rezultata započetih istraživanja, odnosno otkrića novih naftnih ležišta. U protivnom
domaće bilansne rezerve biće dovoljne samo za održavanje postojeće proizvodnje u narednom
planskom periodu do 2025. godine ali ne i zadovoljenje energetskih potreba Republike Srbije.
Geotermalna energija
Rezultati dosad izvedenih istraživanja u Republici Srbiji pokazuju da korišćenje geotermalne
energije u energetske svrhe može biti značajno u njenom energetskom bilansu, jer prognozne
rezerve geotermalne energije u samo u rezervoarima hidrogeotermalnih sistema iznose oko 550
Mt termalno ekvivalentnog tečnog goriva. Sadašnje ocene energetske potencijalnosti
geotermalnih resursa, pokazuju da bi se sa intenzivnim programom geotermalnih istraživanja i
korišćenja u planskom periodu, mogla da postigne zamena od najmanje 500.000 t uvoznih
tečnih goriva na godišnjem nivou, a sa direktnim korišćenjem pomoću geotermalnih toplotnih
pumpi mogla bi se smanjiti potrošnja električne energije za više od 1.200 MW. Razvoj
istraživanja i korišćenja geotermalne energije i prostorna distribuiranost geotermalnih izvora
svakako bi povoljno uticali i na ukupni privredni održivi razvoj lokalnih samouprava i zajednica
korišćenjem lokalnih energetskih resursa.
Razvoj sektora rudarstva u domenu metaličnih MS
Razvoj sektora rudarstva u domenu metaličnih MS u narednom planskom periodu baziran je na
daljem razvoju postojeće eksploatacije i proizvodnje metala bakra i pratećih metala u Borskom
basenu i proizvodnji metala olova i cinka, zatim svetski značajnim sirovinsko-resursnim i
ekonomskim potencijalima litijuma kao i potencijalima za buduću proizvodnju antimona,
molibdena i nikla. Osim bakra, olova i cinka ostale pomenute metalične MS danas se ne
eksploatišu ali imaju veliki razvojni potencijal i geološki i proizvodni.
Bakar i prateći metali
Strateški plan razvoja proizvodnje bakra se zasniva na overenim geološkim rezervama rude
bakra od preko 2,5 milijarde tona, na mogućnosti povećanja kapaciteta eksploatacije rude
nabavkom nove visokokapacitivne rudarske mehanizacije, rekonstrukciji i nabavci nove
flotacijske opreme i rekonstrukciji topionice i izgradnji nove fabrike sumporne kiseline, čime
će se postići efektniji i efikasniji tehnološki rezultati i zaštita životne sredine prema najvišim
ekološkim standardima. U narednom planskom periodu do 2035. godine treba da se realizuju
planovi povećanja proizvodnje sa postojećih od oko 70.000 t/g na oko 150.000 t/g katodnog
bakra kao i odgovarajuće povećanje proizvodnje pratećih metala.
63
Olovo i cink sa pratećim metalima
Razvoj eksploatacije olova i cinka u narednom planskom periodu usmeren je, pre svega, na
ležišta gde se vrši podzemna eksploatacija u centralnoj Srbiji-Rudnik, Grot, Lece, Veliki
Majdan kao i na ležišta koja imaju resursni potencijal za eksploataciju. Budući razvoj treba
da bude usmeren na modernizaciju rudarskih pogona, posebno pogona za preradu, u funkciji
podizanja kapacitativnih mogućnosti, boljeg iskorišćenja ležišta i finalizacije proizvodnje do
metala. U narednom planskom periodu do 2025. godine treba očekivati blago povećanje
proizvodnje olova i cinka i pratećih metala u postojećim rudnicima kao i potpuno definisanje
potencijala za eksploataciju u ležištima koja se trenutno ne eksploatišu.
Litijum
U narednom planskom periodu do 2025. godine pokrenuće se i ekonomski najznačajnija za
Republiku Srbiju eksploatacija litijuma u Jadarskom basenu, koji je sa količinom i sadržajem
litijuma i bora u rudi, jedan od najznačajnijih potencijala u svetskim razmerama. Za ovaj
projekat do sada su završene ili su u završnoj fazi aktivnosti na overi rezervi, izradi planske
dokumentacije i izradi investiciono-tehničke dokumentacije otvaranja rudnika.
Ostale metalične MS
Geološke rezerve rude molibdena koje iznose oko 1,4 milijardi t (bilansne rezerve rude od oko
1,09 milijardi t u porfirskim ležištima bakra u Borskoj metalogenetskoj zoni, u kojima se
molibden pojavlјuje kao prateća komponenta, i oko 300 Mt rude u ležištu Mačkatica), resursi
prirodno legiranih ruda gvožđa niklom i hromom (lateritski tip) sa mineralnim potencijalom
većim od milijardu tona (resursi na području Mokre Gore iznose preko 240 Mt) kao i resursi
antimona (posebno resursi u Podrinju) su značajan potencijal za razvoj rudarstva u narednom
planskom periodu. Pomenuti resursi molibdena i nikla su takvog potencijala da njihovom
valorizacijom Republika Srbija može postati značajan izvoznik ovih metala.
Tehnogeni metalični mineralni resursi
Osim razmatranih geogenih metaličnih mineralnih resursa Republike Srbije, za razvoj rudarstva
u narednom planskom periodu, značajno mesto kao mineralno-sirovinska baza, a naročito u
aktuelnom razmatranju ekološkog aspekta prisustva i uticaja na životnu sredinu, imaju
tehnogeni metalični mineralni resursi, nastali kao prateći produkt uz aktivnost eksploatacije i
pripreme metaličnih mineralnih resursa pri njihovoj ekstrakciji. U planskom periodu do 2025.
godine moguće je pokrenuti rudarske aktivnosti na flotacijskim odlagalištima jalovine i
odlagalištima šlјake u Borskom basenu.
Razvoj sektora rudarstva u domenu nemetaličnih MS
Klјučan za budući razvoj sektora nemetaličnih industrijskih MS ali i sa velikim značajem za
rudarski sektor u celini, u narednom planskom periodu do 2025. godine biće početak
eksploatacije jadarita i ekstrakcija borata kao nemetalične industrijske mineralne sirovine u
Jadarskom basenu i početak eksploatacije borata u Jarandolskom basenu. Ovo je posebno
značajno jer danas, osim za građevinsku industriju, eksploatacije nemetaličnih MS za
industrijsku preradu u Srbiji gotovo da i nema. Kada je reč o MS za građevinsku industriju i
industrijsku preradu, tu su svi rudnici u privatnom vlasništvu. Ovo je važno napomenuti jer je
ovaj sektor i najrazvijeniji upravo zbog tržišnog ponašanja. Za očekivati je da će i u budućnosti
u skladu sa zahtevima tržišta ovaj sektor preduzimati razvojne korake i bez uplitanja države.
Ipak treba naglasiti da se očekuje da ovaj sektor u celom narednom planskom periodu ima
intenzivan razvoj, jer se upravo u ovom periodu očekuje nastavak izgradnje državnih
infrastrukturnih objekata, kao i drugih objekata niskogradnje i visokogradnje. Takođe, treba
istaći da je u razvijenim zemlјama potrošnja proizvoda iz asortimana ovog sektora i preko 7 t
64
godišnje po stanovniku, a da je u Srbiji ova potrošnja negde oko 2,5 do 3 t godišnje po
stanovniku. I u ovoj razlici uočlјiva je velika razvojna mogućnost sektora, ali treba pomenuti
da je ona usko vezana za opšti privredni razvoj.
Podzemne vode
Podzemne vode za vodosnabdevanje
Podzemne vode za vodosnabdevanje jedan su od najugroženijih mineralnih resursa i svakako,
jedan od najznačajnijih za egzistenciju ljudske vrste. Podzemne vode u Republici Srbiji su
resurs koji je nedovoljno istražen i u velikoj meri zanemaren potenciranjem gradnje velikih
vodoakumulacija koje imaju brojne negativne ekološke i sociološke aspekte. U narednom
planskom periodu do 2025. godine mora se značajno ubrzati dinamika istraživanja i izrade
osnovne hidrogeološke karte Republike Srbije, izraditi strategija upravljanja vodama i
uspostaviti kvalitetan monitoring režima podzemnih voda i adekvatna sanitarna zaštita i to
jednoznačno u okviru nadležnog ministarstava za rudarstvo.
Mineralne i termomineralne (lekovite) vode
Do sada registrovane pojave i ležišta mineralnih i termomineralnih voda su dovolјni da se
stekne slika o njihovom rasprostranjenju, a na osnovu toga se može suditi o mogućnostima
otkrivanja novih, kao i o perspektivnosti u tom pogledu. U svakom slučaju u narednom
planskom periodu potrebno je pospešiti aktivnosti na korišćenju ovih voda za banjski turizam
ali i na izgradnji sistema monitoringa režima voda, boljem iskorišćenju i adekvatnoj sanitarnoj
zaštiti postojećih izvorišta.
5. Konceptualni plan razvoja sektora rudarstva u kratkoročnom planskom
period do 2025. godine
Konceptualni plan razvoja sektora rudarstva u narednom planskom periodu do 2025. godine,
proistekao je iz prethodnih analiza postojećeg stanja i potencijala za održivi razvoj ovog sektora
u kontekstu celovitog društveno-ekonomskog razvoja Republike Srbije. U tom smislu
definisani su strateški prioriteti u domenu razvoja rudarstva i prikazani su u Tabeli 5.1.
Tabela 5.1. Strateški prioriteti konceptualnog plana razvoja sektora rudarstva u kratkoročnom
periodu do 2025. godine Broj i naziv
strateškog
prioriteta
Br. Plan/program strateškog prioriteta Odgovornost za
strateški prioritet
Rok/period
1. (1.1. i 1.2.)
Јačanje
institucionalnog i
unapređenje
zakonodavnog
okvira
1.1. Organizaciono i kadrovsko jačanje
ministarstva nadležnog za rudarstvo
Nadležno
ministarstvo za MS
i rudarstvo
do kraja
2021.
1.2. Unapređenje zakonodavnog okvira u cilju
podizanja funkcionalnih i upravljačkih
kapaciteta sektora rudarstva
Nadležno
ministarstvo za MS
i rudarstvo
do kraja
2022.
65
2. (1.3.)
Unapređenje
strateškog okvira
razvoja rudarstva
1.3.
Izrada i donošenje strateškog okvira za
razvoj rudarstva
-Strategija upravljanja mineralnim
resursima Republike Srbije
-Strategija upravljanja mineralnim
resursima podzemnih voda
Republike Srbije
-Donošenje mineralne politike
-Regionalna strategija upravljanja
mineralnim resursima (Beogradski
regiona, Region Vojvodine, Region
Šumadije i Zapadne Srbije, Region
Južne i Istočne Sbije)
-Strategija upravljanja mineralnim
resursima lokalne samouprave
Nadležno
ministarstvo za MS
i rudarstvo
Lokalna
samouprava i
nadležno
ministarstvo za MS
i rudarstvo
do kraja
2021.
do kraja
2021.
do kraja
2021.
do kraja
2023.
do kraja
2025.
3.
Zaštita životne
sredine, sanacija i
remedijacija
rudarskih objekata
3.1. Izrada Katastra napuštenih rudnika i
rudarskih objekata u Republici Srbiji sa
merama za sanaciju i remedijaciju
Nadležno
ministarstvo za
MS i rudarstvo
Do kraja
2022.
4.
Sigurno i
pouzdano
snabdevanje
termoelektrana
domaćim uglјem
4.1. Razvoj eksploatacije uglja na PK Polje C i
prelazak u PK Polje E 2025.
Sanacija odlagališta u istočnom delu
Kolubarskog basena
-Trajno izmeštanje reke Peštan sa
pratećim branama, kanalima i
eksproprijacijom
-Eksproprijacija na prostoru istočnog
dela Kolubarskog basena
EPS i nadležno
ministarstvo za
rudarstvo
2020.-2025.
2020.-2021.
2022.
2023.
4.2. Razvoj eksploatacije uglja na PK Polje G
- Južno Polje
-Izmeštanje infrastrukturnih objekata u
centralnom delu Kolubarskog basena
2022.
4.3. Otvaranje i razvoj PK Radljevo Sever i
postizanje punog kapaciteta
2020.- 2025.
4.4. Razvoj eksploatacije uglja na PK
Tamnava-Zapadno Polje
- Izmeštanje infrastrukturnih objekata na
prostoru PK Tamnava-Zapadno Polje
2021.
4.5. Povećanje proizvodnje uglja na PK
Drmno na 12 Mt u Kostolačkom basenu
2021.
4.6. Izrada planske i investiciono-tehničke
dokumentacije za početak eksploatacije
uglja u zapadnom delu Kostolačkog
basena
2024.
4.7. Projekat valorizacija uglja u ležištu
Ćirikovac u Kostolačkom basenu
2022.
4.8. Projekat valorizacije uglja u ležištu Kovin Nadležno
ministarstvo za
rudarstvo
2022.
4.9. Projekat valorizacije uglja u Sjeničkom
basenu-Štavalj
Nadležno
ministarstvo za
rudarstvo
2022.
5.
Supstitucija uvoza
mineralnih
sirovina
5.1.
Projekat determinisanja ekonomskog
potencijala uljnih škriljaca za proizvodnju
nafte
Nadležno
ministarstvo za
rudarstvo
2023.
66
podizanjem
domaćih rudarskih
kapaciteta
5.2. Projekti valorizacije i početka
eksploatacije:
bornih minerala, magnezita, fosfata i
fluorita
2022.
6.
Povećanje
proizvodnje
metaličnih i
nemetaličnih
mineralnih
sirovina
6.1.
Povećanje fizičkog obima u
proizvodnji ruda: bakra, olovo-cinka i
antimona
-Planovi eksploatacije
Nadležno
ministarstvo za
rudarstvo i nosilac
eksploatacije
2021.-2022.
6.2. Početak proizvodnje ruda:
litijuma i molibdena
-Investiciono-tehnička dokumentacija
Nadležno
ministarstvo za
rudarstvo i nosilac
eksploatacije
2021.-2022.
6.3. Početak proizvodnje zlata i
srebra ležišta Tlamino i Surlica-Dukat
(Bosilegrad)
-Investiciono-tehnička dokumentacija
2022.2023.
6.4. Projekat valorizacije resursa nikla Nadležno
ministarstvo za
rudarstvo
2023.
6.5.
Projekat podsticaja intenzivnijeg
razvoja eksploatacije i zadovoljenja
uvećane potražnje nemetaličnih
mineralnih sirovina
Nadležno
ministarstvo za
rudarstvo
2021.
6.6.
Projekat determinisanja ekonomskog
potencijala i podsticaja proizvodnje
industrijskih nemetaličnih mineralnih
sirovina
Nadležno
ministarstvo za
rudarstvo
2022.
7.
Povećanje
proizvodnje
energije iz tečnih i
gasovitih
energetskih
mineralnih
sirovina i
geotermalne
energije
7.1.
Istraživanje nafte i gasa u cilju povećanja
proizvodnje
NIS i nadležno
ministarstvo za
rudarstvo
2021-2025.
7.2.
Projekti podsticaja valorizacije
geotermalnih resursa
Nadležno
ministarstvo za
rudarstvo
2021.-2025.
6. Zaključak
Prikazani koncept predstavlja kontekstni plan razvoja rudarskog sektora Republike Srbije
kojim su obuhvaćeni ključni parametri i najvažniji razvojni ciljevi. Ovaj plan predstavlja
sistematski način da se upravlja budućnošću rudarskog sektora na osnovama širokog
konsenzusa i zajedničke vizije svih zainteresovanih strana o boljoj, prosperitetnijoj i pre svega
održivoj zajedničkoj budućnosti.
Svakako treba istaći da su ključne tačke ovog plana jačanje institucionalnog i
unapređenje zakonodavnog okvira i unapređenje strateškog okvira za razvoj rudarstva, koje
su preduslov za realizaciju ostalih strateških prioriteta. Prikazani koncept predstavlja dobru
osnovu za detaljno strateško planiranje razvoja rudarstva, odnosno izradu razvojne Strategije
kojom su obuhvaćeni mineralni resursi i rudarstvo. Ovakav pristup može se okarakterisati kao
društveno, ekološki i sociološki opravdana i generalno nužna aktivnost usmerena ka realno
ostvarivim ciljevima uređenja, organizovanja, upravljanja i zaštite prostora i mineralnih resursa
Republike Srbije i značajno bolju, odnosno maksimalno moguću, valorizaciju ukupnih
67
potencijala sektora rudarstva i njegovo adekvatno učešće u privrednom i društvenom razvoju
države.
Strateški dokument treba da bude zajednička želja države, poslovnih subjekata i stručne
javnosti da se za sektor mineralnih resursa i rudarstva definiše koegzistentna, validna i realno
primenjiva platforma koja treba da obezbedi održivo upravljanje resursnim potencijalom na
bazi rešenja prihvatljivih za sve zainteresovane strane.
Konačno, budući da se okolnosti relevantne za određivanje optimalnih politika
upravljanja menjaju u vremenu, Strategija će u potpunosti postići svoj cilj ako posluži da se na
njenim osnovama, kroz vreme, uspostavi sistem održivog upravljanja mineralnim resursima i
razvojem rudarskog sektora. Tek uspostavljanje delotvornog sistema, koji prepoznaje, uvažava
i uključuje sve relevantne aktere i zainteresovane strane, omogućiće da mineralne sirovine kao
veoma vredan resurs od onoga što trenutno često jeste - izvor problema, konflikata i frustracija,
postane ono što objektivno može da bude - značajan element celokupnog, skladnog održivog
razvoja države.
Literatura
[1] Dokumentacioni material, Centar za površinsku eksploataciju, Beograd
68
XIV MEĐUNARODNA KONFERENCIJA
OMC 2020
Zlatibor, 14-17. oktobar 2020.
14th INTERNATIONAL CONFERENCE
OMC 2020
Zlatibor, 14-17 October 2020
RAZVOJ MODELA MEHANIZOVANOG OTKOPAVANJA ZBOG ISKORIŠĆENJA
PREOSTALIH REZERVI UGLJA PRI PRELASKU SA POVRŠINSKE NA
PODZEMNU EKSPLOATACIJU ISPOD NASELJENOG MESTA GACKO
DEVELOPMENT OF A MODEL FOR MECHANIZED EXCAVATION OF
REMAINING ORE RESERVES OF COAL FROM SURFACE TO UNDERGROUND
MINING BELOW THE TOWN OF GACKO
Savić D.1
Abstrakt
Podzemna eksploatacija uglja u svetu usmerena je ka modernizaciji i osavremenjavanju
tehnoloških postupaka otkopavanja sa ciljem povećanja produktivnosti i ekonomičnosti, pa se
izboru sistema (metode i tehnologije) otkopavanja mora posvetiti posebna pažnja.
Jedan od opštih cilјeva Strategije razvoja rudnika je utvrđivanje mogućnosti i uslova
primene novih tehnologija eksploatacije. S obzirom da u ležištu uglja Gacko postoje
zadovolјavajući geološki uslovi (deblјine i nagibi drugog podinskog ugljenog sloja), predmet
istraživanja je numeričko modeliranje interakcije rudarske mehanizacije i stenskog masiva, pri
prelasku sa površinske na podzemnu eksploataciju zbog iskorišćenja preostalih rezervi uglja.
Jedan od osnovnih problema koji prati podzemnu eksploataciju uglja jeste stabilnost
podzemnih prostorija, jer su izložene intenzivnim pritiscima i deformacijama. Pri
projektovanju podzemnih radova, potrebno je da se adekvatno predvide i kontrolišu
mehanizmi sleganja površine terena koji su posledica mehanizovanog otkopavanja.
Ključne reči: mehanizovano otkopavanje, podzemna prostorija, modeliranje, stabilnost,
sleganje, stabilnost kosina
Abstract
Underground coal mining around the world is aimed at modernizing and updating technological
excavation procedures with the objective of improving productivity and efficiency, therefore
special attention should be paid to the selection of the mining system (methods and
technologies).
One of the general goals of the Mine development strategy is to establish possibilities and
conditions for the application of new mining technology. Since coal deposit Gacko has
favorable geological conditions (thickness and inclination of the secondary coal seam), the
subject matter of the doctoral dissertation is the numerical modelling of interaction between
mining machinery and rock mass in the transition from surface to underground mining due to
the exploitation of remaining ore reserves.
1 Savić Dragana, Geoing Group, Beograd
69
One of the fundamental problems associated with underground coal mining is the stability
of underground excavations due to them being subjected to severe pressures and deformations.
Adequate prediction and control of the mechanisms of ground surface settlements are important
when designing an underground excavation, which are result of the construction of an
underground excavation.
Key words: mechanized mining, underground excavation, modelling, stability, settlements,
slope stability
1. Uvod
Industrijski razvijene zemlje sveta i države koje poseduju bilo kakve energetsko-sirovinske
potencijale, redovno ih istražuju i bilansiraju, pogotovo ako se radi o neobnovljivim izvorima
energije u koje spadaju i fosilna goriva. Mogućnost povećanja korišćenja resursa čvrstog
energetskog goriva u procesu rešavanja energetske krize, koja je sve prisutnija u širem regionu,
jeste pravi izazov rudarske nauke.
Prilikom sagledavanja rezervi energije i potencijala Republike Srpske, ugalј je prepoznat
kao dominantna energetska sirovina. Projektnim rešenjima površinske eksploatacije PK
Gacko, značajne količine uglјa ostaju ispod grada Gacka i ostalih infrastrukturnih objekata, od
kojih 2/3 geoloških rezervi su u prvom podinskom uglјenom sloju (PPUS) i drugom
podinskom uglјenom sloju (DPUS). Pored toga, značajna količina rezervi koje su u glavnom
uglјenom sloju (GUS), zbog ugla generalne kosine prema gradu od 15o, nove regulacione linije
i zbog investicionih troškova otkupa i izmeštanja infrastrukture grada, nije isplativo otkopavati
površinskom eksploatacijom.
U svim varijantnim rešenjima stepen iskorišćenja rezervi ležišta površinskom
eksploatacijom za DPUS iznosi 3,24-9,86%.
Polazeći od hipoteze da će se primenom savremenih tehnologija izrade podzemnih
prostorija i metoda otkopavanja, ostvariti veći stepen iskorišćenja rudnih rezervi u delu ležišta
ispod naselјenog mesta i infrastrukturnih objekata, korišćene su metode izbora parametara koji
se odnose na proces otkopavanja, način izrade prostorija, stabilnost prostorija, kao i mogućnost
iskorišćenja otkopanog prostora za deponovanje pepela i šljake iz termoelektrane [1].
Sprovedene analize se ogledaju u postignutom visokom stepenu sigurnosti kod izbora metode
mehanizovanog otkopavanja i stvaranju uslova za podzemnu eksploataciju preostalih rudnih
rezervi uz visok stepen sigurnosti tehnološkog procesa, zaštite zaposlenih i objekata na
površini terena.
2. Cilj istraživanja
Efikasna i ekonomski opravdana podzemna eksploatacija zahteva:
• Pravovremeno odlučivanje i planiranje, praćenje i upravljanje sistemima u podzemnoj
eksploataciji uglja;
• Veći stepen mehanizacije i automatizacije sistema i primenu tehnologije
mehanizovanog otkopavanja;
• Veću istraženost ležišta;
• Automatsku obradu podataka za ispitivanje i rešavanje kompatibilnosti rudarsko-
geoloških parametara i tehničkih karakteristika opreme za otkopavanje;
• Stabilizaciju radne sredine za izradu glavnih podzemnih prostorija;
• Poznavanje mehanizma deformacije krovine i upravljanje tim mehanizmom;
70
• Dalja istraživanja novih tehnologija otkopavanja i opreme otkopa, sa ciljem uvođenja
lakših konstrukcija za mehanizovano otkopavanje sa automatskim sistemima kontrole i
regulisanja opterećenja.
Cilј istraživanja je da se definišu geološke karakteristike slojeva uglja i rudarski faktori
uticaja na izbor opreme i tehnologije otkopavanja, razvije numerički model za optimizaciju
tehnoloških sistema podzemne ekploatacije uglja, analizira interakcija podzemnih rudarskih
radova i okolne stenske mase i da se utvrde mehanizmi sleganja površine terena.
Za adekvatnu analizu naponsko-deformacijskih stanja u masivu, od suštinskog značaja je
razmatranje delimične relaksacije primarnih napona na otkopu. Numeričkom analizom
simuliraju se napredovanje rudarskih radova i naponske promene i deformacije u okolini
podzemne prostorije, kao i veličina sleganja na površini terena u zavisnosti od odabrane
metode mehanizovanog otkopavanja.
Na osnovu dosadašnjih, tekućih i planiranih istraživanja, pored opšte analize problema,
doprinos razvijenog modela mehanizovanog otkopavanja ogleda se u:
- Razvoju dinamičkog modela na osnovu kog će se izvršiti prelazak sa površinske na
podzemnu eksploataciju;
- Testiranju i validaciji pristupa za izbor oblika podzemne prostorije;
- Podršci pri strateškom odlučivanju i projektovanju rudnika sa podzemnom
eksploatacijom;
- Razvoju numeričkog modela podzemne eksploatacije, kojim će se stvoriti uslovi da se
u fazi projektovanja izvrši optimalan izbor parametara prostorija i metode otkopavanja
uglјa, na takav način da se ne ugroze objekti i infrastruktura na površini;
- Povećanju tehnološke pouzdanosti, operativne sigurnosti i veće efikasnosti i
ekonomičnosti pri eksploataciji drugih ležišta, korišćenjem rezultata ovog istraživanja.
3. Numeričko modeliranje mehanizovanog otkopavanja
Metodama analize se u fazi projektovanja podzemnih rudarskih objekata traže odgovori o
njihovoj stabilnosti, pouzdanosti i nosivosti. Osnovni cilj proračuna stabilnosti podzemnih
objekata je da se na naučno zasnovanim principima definišu njihove dimenzije, koje će za
planirani period eksploatacije obezbediti njegovu funkcionalnost, pouzdanost i bezbednost.
Proračun napona u masivu oko podzemnog objekta određenog poprečnog preseka, za
definisane konturne uslove, može se izvršiti na fizičkim i numeričkim modelima [2].
Numeričko modeliranje mehanizovanog otkopavanja se sastoji od dva osnovna koraka
[3]:
1. Određivanje početnog stanja naprezanja (in situ) u steni/tlu na osnovu
laboratorijskih ispitivanja uzoraka i inženjerskogeoloških podataka.
2. Simulacija mehanizovanog otkopavanja, izračunavanje novonastalog stanja
naprezanja i deformacija u stenskoj masi i na površini terena.
Osnovne faze rada kod numeričkog modeliranja su:
1. Analiza problema (gustina mreže, tipovi elemenata)
2. Izbor odgovarajućeg konstitutivnog modela
3. Određivanje geomehaničkih karakteristika za odabrani konstitutivni model
4. Određivanje graničnih uslova i opterećenja
5. Izvođenje analize
6. Obrada rezultata analize.
71
Slika 1. Blok dijagram faza rada kod numeričkog modeliranja [3]
Za numeričko modeliranje metodom konačnih elemenata korišćen je specijalizovani softver za
analizu podzemnih konstrukcija u čvrstim ispucalim stenama RS2, Version: 2019 10.010, Build
Date: Build date: Jan 24 2020 12:11:17, License Information, License Key: Remote, WIN-
B6CUU4CCJFS (147.91.181.157), Sentinel Key ID:48329904298824269, Expiry: 2020-12-
31, 23:59:59 GMT, Registered to: University of Belgrade, User ID: 11394- [4]. Blok dijagram
faza rada numeričkog modeliranja dat je na Slici 1.
3.1. Geotehnički modeli za numeričko modeliranje mehanizovanog otkopavanja uglja
U Gatačkom ugljenosnom basenu u Centralnom polju površinskog kopa Gacko, evidentno je
ispoljena složenost terena u inženjerskogeološkom pogledu. To je i razumljivo, s obzirom da
je on izgrađen od litogenetski heterogenih stenskih masa. Na osnovu dobijenih
inženjerskogeoloških i geomehaničkih podataka, izvršena je analiza geotehničke građe u
smislu dobijanja podataka o fizičko-mehaničkim svojstvima svake izdvojene homogene ili
kvazihomogene zone. Nakon analize dobijenih parametara, urađeno je 7 geotehničkih 2D
modela, od koji su 4 poprečna modela koji presecaju predmetno područje (profil 1-1’, profil
2-2’, profil 3-3’ i profil 4-4’) i tri podužna modela (profil I-I’-profil III-III’) (Slika 2).
72
Slika 2. Raspored formiranih poprečnih i podužnih geotehničkih modela
Na Slici 3 prikazane su litogenetske jedinice sa svojim kompleksima litoloških članova i
njihovom dubinom zaleganja od površine terena, debljinom i litološkim sastavom, nagibom
slojeva, prostornim položajem slojeva sa povećanim otporima kopanja. U severnom delu
inženjerskogeoloških profila u završnim kosinama, konture površinskog kopa nalaze se u
stabilnim delovima terena, sa povoljnim strukturno-tektonskim odnosima. Ovaj deo terena, u
neposrednoj blizini grada Gacka i njegove infrastrukture, izabran je za modeliranje
mehanizovanog otkopavanja i sagledavanje mogućnosti uključenja podzemne eksploatacije u
postojeći proces površinskog otkopavanja, određivanja optimalnog oblika, dimenzija i
položaja podzemnih radova prema površinskom kopu, u cilju obezbeđenja sigurne i racionalne
proizvodnje.
Slika 3. Zavšna kontura površinskog kopa sa povoljnim strukturno-tektonskim odnosima i
geometrijskim parametrima Drugog podinskog ugljenog sloja (DPUS, 2Ng) - profil 1-1’
4. Validacija razvijenog modela
Rudarska aktivnost je jedan od najvažniji faktora koji utiču na promenu prirodnih pojava u
stenskoj masi. Kao posledica podzemnih radova javlja se sleganje površine terena, nestabilnost
kosina, diskontinualne deformacije i promena hidrogeoloških uslova. U okviru upravljanja
stenskim masivom, u procesu tranzicije rudnika sa površinskom eksploatacijom na rudnik sa
podzemnom eksploatacijom, veliki broj faktora utiče na sagledavanje mogućnosti daljeg
nastavka eksploatacije novim metodama rudarenja. Validacija razvijenog modela prelaska sa
površinske na podzemnu eksploataciju u ležištu uglja Gacko prikazana je kroz interakciju
73
rudarske mehanizacije i stenske mase, prilikom mehanizovanog otkopavanja preostalih rezervi
uglja [1].
Na osnovu analize i interpretacije proračuna:
- izvršen je izbor metode mehanizovanog otkopavanja uglja,
- određene su granice primene izabrane metode,
- izvršen je izbor podgrade podzemnih prostorija i njeno dimenzionisanje,
- definisano je rastojanje između zaštitnih stubova;, i
- izvršeno je definisanje zone sleganja usled izvođenja radnih panela, metodom
širokog čela i podzemnih prostorija u stubno-komornom otkopu.
Analizirane metode podzemne eksploatacije preostalih rezervi uglja, posmatrane su i u
interakciji sa projektovanim završnim kosinama površinskog kopa, određen je optimalni oblik,
dimenzija i položaj otkopa prema površinskom kopu, u cilju obezbeđenja sigurne i racionalne
proizvodnje. Parametri čvrstoće i deformabilnosti stenskog masiva procenjeni su na osnovu
parametara čvrstoće monolita i GSI klasifikacije stenskog masiva, koja je obavljena na jezgru
istražnih bušotina. Celokupni posmatran prostor podeljen je na 7 analiziranih sektora sa
karakterističnim poprečnim i podužnim presekom po kome su formirani geotehnički i
numerički modeli.
Jedan od koraka pri sticanju saznanja o naponsko-deformacijskom stanju, koje postoji u
ležištu, pre početka podzemne eksploatacije u odnosu na konturu površinskog kopa, je
dimenzionisanje budućih podzemnih radova. Pretpostavljeno je gravitaciono polje napona.
Kao opterećenje je uzeta težina nadsloja (70 m, 140 m, 175 m, 200 m i 240 m) i usvojen je
pritisak stenskog masiva koji odgovara primarnim naponima.
Uzimajući u obzir faktore koji utiču na oblik, položaj i dimenzije otkopa (način
otkopavanja, položaj ugljenog sloja u prostoru i njegove karakteristike) usvojeni su gabariti i
položaj podzemnih radova:
- širina panela 100 m kod mehanizovanog otkopavanja širokočelnom metodom,
- visina otkopa panela kombajna 5 m,
- dimenzija radne prostorije 5 m*3,5 m u stubno-komornom otkopu,
- dubina eksploatacije kod mehanizovanog otkopavanja 140 m, 175 m, 200 m i 240
m, kod koje je nagib sloja, koji se eksploatiše 5,
- dubina eksploatacije kod stubno-komornog mehanizovanog otkopavanja 70 m,
140 m i 200 m,
- širina zaštitnih stubova između panela kod mehanizovanog otkopavanja širokim
čelom 20,75 m, 25 m i 30 m i
- širina zaštitinih stubova kod stubno-komorne metode 20,75 m i 25 m.
Prilikom analize mogućnosti primene mehanizovanog otkopavanja širokim čelom,
neophodno je voditi računa o uticaju ovog načina eksploatacije mineralne sirovine na površinu
terena, pa samim tim i primenljivosti ove metode. Ova metoda otkopavanja funkcioniše tako
što se proces zarušavanja razvija kroz stenski masiv u krovini ležišta, i zavisno od dubine
ležišta i dubine otkopavanja, taj proces može da se razvije do površine terena. Proces
podzemne eksploatacije može da ima uticaj na pojavu deformacija na površini terena, odnosno
sleganja, u zoni uticaja podzemnih rudarskih radova, što dovodi do manje ili veće ugroženosti
građevinskih i infrastrukturnih objekata koji se nalaze u zoni uticaja, odnosno mogućnosti
njihovog oštećenja.
Zoniranje terena prema mogućnosti primene mehanizovanog otkopavanja širokim
čelom, kao što se na slici 4. može videti, okonturen poligon je plave boje dimenzija 485 m*835
m. U severnom delu ovog poligona, Drugi podinski ugljeni sloj je na dubinama od 180 m do
220 m, a na južnoj granici oko 275 m. U ovom delu terena posmatran ugljeni sloj ima nagib od
10° po padu i 5° po pružanju, što ispunjava uslov za primenu mehanizovanog otkopavanja
širokim čelom 5, 6, 7.
74
Slika 4. Zoniranje terena sa mogućnošću
primene mehanizovanog širokočelnog
otkopavanja uglja
Slika 5. Zoniranje terena sa mogućnošću
primene stubno-komornog otkopavanja
uglja
Kod analize mogućnosti primene mehanizovanog otkopavanja širokim čelom, razmatrana je
primenljivost metode stubno-komornog otkopa u gradskoj zoni. Deformacije koje se mogu
javiti na površini terena kao posledica podzemne eksploatacije mogu dovesti do manje ili veće
ugroženosti građevinskih i infrastrukturnih objekata koji se nalaze u zoni uticaja, odnosno
mogućnosti njihovog oštećenja, što je veoma bitan aspekt kod analize rizika pojave istih.
Kao što se na Slici 5 može videti, okonturen je poligon izlomljenog oblika. U severnom
delu ovog poligona, Drugi podinski ugljeni sloj je na dubinama od 70 m, a u južnijem delu
140 m. Nagib ugljenog sloja je 12° po padu i 5° po pružanju, što ispunjava uslov za primenu
mehanizacije u stubno-komornom otkopu.
5. Zaključak
Rezultati proistekli iz formiranih računskih modela ukazuju na opravdanost uvođenja
podzemne eksploatacije preostalih rezervi lignita u ležištu Gacko [1].
Numeričkom analizom simulirano je napredovanje rudarskih radova i naponske
promene i deformacije u okolini podzemnih rudarskih radova, kao i veličina sleganja na
površini terena u zavisnosti od odabrane metode mehanizovanog otkopavanja. Dobijene
vrednosti sleganja na površini terena uticala su i na konačni prostorni odnos mehanizovanih
tehnologija otkopavanja. Izvršena je provera stabilnosti kosina površinskog kopa u odnosu na
odabranu metodu mahanizovanog otkopavanja.
Na navedenom primeru je utvrđeno da postoji potpuno opravdanje primene
mehanizovanog otkopavanja uglja, pri čemu su zadovoljeni tehnološki, tehnički, ekonomski,
organizacioni, ekološki i socijalni aspekti ovakvog načina eksploatacije.
Primenjen metodološki postupak može se uspešno primeniti kod optimizacije mehanizovanih
metoda otkopavanja i na drugim površinskim kopovima kod kojih postoje zadovoljavajući
inženjerskogeološki uslovi za primenu mehanizovanog otkopavanja podzemnom
eksploatacijom, što je potvrđeno na primeru ležišta uglja Gacko [1].
Literatura
[1] Savić D.: Razvoj modela mehanizovanog otkopavanja preostalih rezervi uglja ispod
naseljenog mesta Gacko, Doktorska disertacija, Rudarsko-geološki fakultet, Univerzitet
u Beogradu, Beograd, 2020.
75
[2] Jovanović D.: Teorija projektovanja konstrukcija računarom, FEM-Metoda deformacija,
predavanje 5, Mašinski fakultet, Univerzitet u Nišu, Niš, 2011.
[3] Hrestak T.: 2D i 3D modeliranje metodom konačnih elemenata na primjerima nedavno
izvedenih tunela u Hrvatskoj, Dani podzemne gradnje, usmena prezentacija 2011, Zagreb,
2011
[4] RS2, Version: 2019 10.010, Build Date: Build date: Jan 24 2020 12:11:17, License
Information, License Key: Remote, WIN-B6CUU4CCJFS (147.91.181.157), Sentinel
Key ID: 48329904298824269, Expiry: 2020-12-31, 23:59:59 GMT, Registered to:
University of Belgrade, User ID: 11394
[5] Stefanko R.: Theory and Practice, Coal Mining Technology: New York: SME-AIME,
1983.
[6] Peng S. S.: Longwall Mining, 3rd ed. Morgantown, WV: West Virginia University,
Department of Mining Engineering, 2006.
[7] Hartman H. L., Mutmansky J. M.: Introductory Mining Engineering, Hoboken, NY:
Wiley-Interscience, 2002.
76
XIV MEĐUNARODNA KONFERENCIJA
OMC 2020
Zlatibor, 14-17. oktobar 2020.
14th INTERNATIONAL CONFERENCE
OMC 2020
Zlatibor, 14-17 October 2020
OGRANIČENJA PRIMENE OPTIMIZACIONIH ALGORITAMA U SLUČAJU
POVRŠINSKIH KOPOVA UGLJA
APPLICATION CONSTRAINES OF OPTIMIZATION ALGORITHMS IN THE
CASE OF OPEN PIT COAL MINES
Stevanović D.1, Banković M.2, Pešić Georgiadis M.3, Marković P.4, Ranković D.5
Apstrakt
Proces optimizacije površinskih kopova, kao sastavni deo strateškog planiranja, veoma je važan
sa stanovišta ostvarivanja maksimalnih efekata proizvodnje. To je složen zadatak koji vrlo često
podleže vrlo strogim geometrijskim i drugim praktičnim rudarskim ograničenjima. Ova
ograničenja u posebno su izražena na površinskim kopovima uglja, te u značajnoj meri mogu
povećati stepen neizvesnosti rudarskog projekta, odnosno izazvati neželjena dejstva u pogledu
profitabilnosti poslovanja. Iz tog razloga, veoma je važna primena savremenih optimizacionih
alata, koji u značajnoj meri mogu olakšati celokupan proces optimizacije, a takođe uticati i na
smanjenje neizvesnosti poslovanja.
Kroz ovaj rad predstavljena je problematika vezana za proces optimizacije površinskih
kopova uglja primenom savremenih optimizacionih algoritama, kao i mogućnosti pronalaženja
optimalnih rešenja u okviru određenog skupa ograničenja.
Ključne reči: Optimizacija, površinski kop uglja, ograničenja, profitabilnost
Abstract
The process of open pit mine optimization, as an integral part of strategic planning, is very
important from the point of view of achieving maximum economic efficiency of production. It
is a complex task that is very often subject to very strict geometric and other practical mining
restrictions. These limitations are particularly pronounced in open pit coal mines, and can
significantly increase the degree of uncertainty of the mining project, or cause side effects in
terms of business profitability. For this reason, it is very important to apply modern optimization
tools, which can significantly facilitate the entire optimization process, and also reduce business
uncertainty.
1 Stevanović Dejan, Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet, Beograd 2 Banković Mirjana, Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet, Beograd 3 Pešić Georgiadis Milica, Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet, Beograd 4 Marković Petar, Beograd 5 Ranković Dejan, Beograd
77
This paper presents issues related to the process of optimization of open pit coal mines
using modern optimization algorithms, as well as the possibility of finding optimal solutions
within a set of constraints.
Ključne reči: Optimization, open pit coal mine, constraints, profitability
1. Uvod
Nesumnjivo je da su uslovi pod kojima se vrši površinska eksploatacija sve složeniji, naročito
sa aspekta eksploatacije na površinskim kopovima uglja. Složenost uslova je u najvećoj meri
generisana opadajućim kvalitetom ležišta što posebno dolazi do izražaja kada se uzme u obzir
činjenica da su ležišta na kojima se vrši eksploatacija, sve češće: velike dubine, složene
strukture, niskog kvaliteta i neodgovarajućeg sastava, a često i na lokacijama koje su sa
infrastrukturnog stanovišta veoma nepovoljne. Takođe, duga tradicija otkopavanja uglja u svetu
i kod nas, rezultirala je sticanjem značajnog rudarskog iskustva a ujedno i inicirala afirmisanje
činjenice da su najbolja ležišta već otkopana (D. Stevanović, M. Dobrosavljević, M. Stojanović,
M. Pešić, Georgiadis, 2019).
Međutim, potrebno je istaći da kompleksnost eksploatacije uglja ne umanjuje njegov
značaj i primenu, o čemu svedoči podatak da je ugalj i dalje vodeći predstavnik globalnih zaliha
fosilnih goriva sa učešćem od 27% u proizvodnji ukupne svetske energije i sa 38% učešća u
proizvodnji električne energije (IEA, 2018). Trenutno u strukturi učešća energenata u
proizvodnji električne energije u Republici Srbiji, ugalj učestvuje sa značajnih 64,1%
(Strategija razvoja energetike, 2015. godina) čime u ovom pogledu zauzima drugo mesto u
Evropi (Slika 1), odmah nakon Poljske (IEA, 2018. god).
Slika 1. Procentualno učešće uglja u proizvodnji električne energije
S obzirom na značaj površinskih kopova uglja, proces njihove optimizacije kao deo
strateškog planiranja, predstavlja jedan od najznačajnijih aspekata u donošenju investicionih
odluka. Površinski kop po pravilu je najvredniji objekat površinske eksploatacije. Optimalna i
završna kontura površinskog kopa moraju biti srž finalne analize koja odražava profitabilnost
rudarskog projekta, a proces njihovog definisanja je po prirodi složen zadatak koji vrlo često
podleže strogim geometrijskim i drugim praktičnim rudarskim ograničenjima. Kada je ugalj u
pitanju najveću stručnu i naučnu pažnju, pobuđuju pitanja vezana za procese optimizacije
postojeće proizvodnje, pre svega u domenu upravljanja kvalitetom uglja (Naworyta et al., 2015,
Benndorf, 2011, 2013, Stevanović et al., 2014, 2015, Banković et al., 2017).
Savremeni postupci optimizacije i planiranja površinskih kopova primenom softverskih
rešenja zahtevaju ,,modeliranje ležišta”, odnosno razvoj tzv. geološkog blok modela, kao i
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Pro
cen
tual
no
uče
šće
(%)
Udeo uglja u proizvodji električne energije za pojedine evropske zemlje
SRBIJA (64.1 %)
78
njegovu konverziju u ekonomski blok model. Ekonomski blok model nastaje tako što se svakom
bloku u geološkom blok modelu ležišta, dodeli novi atribut (karakteristika) koji definiše
ekonomsku vrednost konkretnog bloka u slučaju njegove eksploatacije (D. Stevanović, 2015).
Na ovaj način se zapravo izračunava očekivana NV (Neto Vrednost bloka) koja bi se ostvarila
u slučaju njegovog otkopavanja, a ona se može izračunati kao razlika između prihoda od
prodaje uglja i ukupnih operativnih troškova, kao što sledi:
▪ Prihod od prodaje = Iskorišćenje mase (%) × kvalitet uglja (GJ) × prodajna cena (€/GJ)
▪ Operativni troškovi = Otkopavanje + Prerada + Transport
Formiranje ekonomskog blok modela se obično vrši u samom programskom paketu
specijalizovanog za analizu na bazi ekonomskih parametara (u ovom slučaju programski paket
Whittle). Osnovni parametri za njegovo formiranje su (D. Stevanović, 2015):
▪ sadržaj korisne komponente u bloku,
▪ prodajna cena korisne komponente,
▪ troškovi eksploatacije i prerade,
▪ granični sadržaj u eksploataciji i preradi,
▪ iskorišćenja u eksploataciji i preradi.
Formiranjem ekonomskog blog modela, stvaraju se uslovi za optimizaciju površinskog kopa na
bazi ekonomskih parametara, pri čemu se sam proces može podeliti u tri koraka (D. Stevanović,
2015):
▪ Generisanje školjki kopova,
▪ Najbolji i najgori scenario otkopavanja,
▪ Izbor krajnje granice kopa na grafiku promene optimalne konture u zavisnosti od faktora
prihoda.
Slika 2 prikazuje tipičan dijagram promene optimalnih kontura u zavisnosti od faktora prihoda
neto vrednosti. On predstavlja neto sadašnju vrednost za svaku optimalnu konturu. Najbolja i
najgora kriva neto vrednosti daju gornju i donju granicu vrednosti koja može biti postignuta u
praksi (C. Wharton, 2000).
Slika 2. Dijagram promene optimalnih kontura u zavisnosti od
faktora prihoda (D. Stevanović, 2015)
Na dijagramu se mogu uočiti dve bitne komponente:
▪ promena količine jalovine i rude u generisanim konturama,
▪ promena ekonomske vrednosti generisanih kontura.
79
Može se doći do zaključka da se sa povećanjem faktora prihoda povećavaju i zapremine
optimalnih kontura, odnosno rastu količine jalovine i rude. Crvena i zelena linija na dijagramu
predstavljaju ekonomske vrednosti generisanih kontura. Za razliku od količine rude i jalovine,
sa povećanjem faktora prihoda, vrednost kopa opada. Razlog trenda pada je taj što su
ekonomske vrednosti generisanih kontura preračunate za nominalnu vrednost cene korisne
mineralne sirovine (Fp = 1). Na taj način moguće je međusobno upoređivanje ekonomskih
potencijala generisanih kontura, a faktički najveću ekonomsku vrednost će uvek imati kontura
generisana za Fp = 1, odnosno u ovom slučaju kontura br.17 na dijagramu sa Slike 2 (D.
Stevanović, 2015).
2. Opis problema
U svetskoj rudarskoj praksi, i pored postojećih kritika, savremene metode optimizacije granica
kopa, su široko su prihvaćene. U naučnoj rudarskoj javnosti, ove metode su standard. Ovakav
situacija generisana je u najvećoj meri relativno dobrim poslovnim rezultatima optimizacionih
algoritama, generalnom prihvatanju osnovnih strateških ciljeva od strane stručnjaka,
koncenzusu po pitanju osnovnih uticajnih faktora koji su implementirani u postojeće algoritme.
Takođe, svakako se prihvatanje savremenih metoda optimizacije granica kopa, može objasniti
i potrebom unificiranja metodologije odnosno kreiranja industrijskog standarda pomoću kog se
na globalnom nivou može izvršiti valorizacija različitih rudarskih projekata.
Optimizacioni algoritmi su univerzalni, u smislu da se baziraju na ekonomskom blok
modelu, zbog čega njihovi rezultati teoretski nisu osetljivi na vrstu korisne mineralne sirovine.
Takođe, mogućnost diskretizacije geološkog modela, uvođenje različitih ograničenja u analizi,
kao i generalno fleksibilna priroda, čini optimizacione algoritme primenljivim za praktično
sve vidove korišćene tehnologije i često specifične uslove, koji karakterišu savremenu
površinsku eksploataciju.
I pored generalno (teoretski) univerzalne primenljivosti, primetno je da u slučaju
metaličnih ležišta, postojeće optimizacione metode granica kopa, generišu rezultate najveće
praktične vrednosti. U slučaju optimizacije površinskih kopova ugljeva upotrebljivost ovih
metoda u određenoj meri opada. Problem je posebno izražen ako se eksploatacija uglja vrši
kontinualnom mehanizacijom. Geneza ograničenja u slučaju ugljeva, je delom razumljiva ako
se u obzir uzme činjenica da su savremeni optimizacioni algoritmi, pre svega razvijani za slučaj
složene prirode metaličnih ležišta, a kasnije im je primena proširena i na eksploataciju ostalih
pa i ležišta ugljeve. U osnovi, ograničenja su najvećom merom generisana samom prirodom
geološkog blok modela (koji je osnovni ulaz u procesa optimizacije granica kopa) i delom su
zbog toga nezaobilazni.
U nastavku teksta detaljnije su opisani i na primerima objašnjeni spomenuti nedostaci
vezani za optimizaciju površinskih kopova uglja.
3. Ograničenja primene optimizacionih algoritama pri optimizacije kopova uglja
Osnovna ograničenja primene optimizacionih algoritama, u slučaju optimizacije granica
površinskih kopova ugljeva, mogu se definisati kao:
- Nemogućnost valorizacije strateškog cilja eksploatacije,
- Složena struktura i veličina ležišta ugljeva,
- Nedostatak softvera za optimizaciju ležišta ugljeva,
- Nesklad visine bloka i tehnologije otkopavanja
- Generisanje geomehanički neizvodljivih optimalnih kontura
Navedena ograničenja primene optimizacionih algoritama, u opštem slučaju, nisu ekskluzivna
samo za ležišta uglja, ali su za njih karakteristična, kao i negativni efekti istih.
80
a. Nemogućnost valorizacije strateškog cilja eksploatacije
U opštem slučaju problem optimizacije granica površinskog kopa se svodi na pronalaženje
konture koja je sposobna da generiše najveći profit. U procesu proizvodnje površinski kop nije
nezavistan element već je njegovo funkcionisanje povezano sa zahtevima i ciljevima drugih
elemenata kao što su postrojenja za preradu ili termoelektrane u slučaju eksploatacije uglja. Iz
tog razloga optimalna kontura, koja obezbeđuje najveći profit na otkopavanju, možda ne
ispunjava ciljeve ostalih delova sistema i u tom smislu ne predstavlja optimalno rešenje za
globalne interese projekta. Površinski kop, kao deo sistema, može beležiti i negativno
poslovanje, ako celokupan sistem (termoelektrana, distribucija električne energije) beleži
profit. Ovakva situacija nije retkost i nije isključivo vezana za eksploataciju uglja, a fleksibilnim
pristupom moguće je valorizovati globalne ciljeve sistema, odnosno sprovesti optimizaciju
granica kopa i iskoristiti njene rezultate.
Međutim, kod ležišta ugljeva, strateški cilj često nije maksimiziranje profita sistema već
stabilnost snabdevanja termoelektrana. U državama gde se značajan procenat električne
energije generiše iz uglja, rad termoelektrana, je od vitalnog državnog značaja. Imajući
nevedeno u vidu, za potrebe sprovođenja oprimizacionih algoritama, pokušaj valorizacije
strateškog cilja, definisanog kroz, stabilnost elektroenergetskog snabdevanja, je izuzetno teško
izvesti. Pitanje Koliko košta energetska stabilnost i nezavisnost? daleko prevazilazi rudarsku
ekspertizu.
Navedena ograničenja opisana su sledećim primerom. Vek rada termolektrane je
projektovan na 40 godina, u kom roku je potrebno istu snabdevati dovoljnim količinama uglja.
U opštem slučaju generisana optimalna kontura kopa ne mora da obuhvati ukuno potrebne
količine za vek rada termoelektrane. U navedenom primeru (Slika 3), optimalna kontura
obuhvata količine uglja dovoljne za snabdevanje termoelektrane u narednih 25 godina.
Povećanje konture obezbeđuje duži vek kopa, ali ekonomska vrednost istog, opada, da bi nakon
35 godine prešla u minus. Paralelno sa promenom vrednosti kopa, menja se i vrednost projekta.
Najveća vrednost projekta je u 35 godini rada, ali termoenergetski kapaciteti u tom slučaju nisu
u potpunosti vremenski iskorišćeni. U ukupnom veku rada termoelektrane (40 godina rada)
vrednost projekta je ispod maksimimuma ali je ostvarena stabilna proizvodnja i snabdevanje
energijom u projektovanom vremenskom okviru od 40 godina (Slika 3). Odabir optimalnog
veka projekta (veličine kopa) u ovome slučaju predstavlja stratešku odluku od najvišeg značaja.
Ispravnost odluke ne zasniva se samo na preciznim analizama, inženjerskoj i (eventualno
političkoj) logici, već može da bude kompromitovana neizvesnošću koja je vezana za znatnu
dužinu trajanja projekta (teško je predvideti dugoročna kretanja). Valorizaciju neke od
navedenih mogućih odluka, je izuzetno teško izvršiti, a što je neophodno za optimizaciju
granica kopa.
Slika 3. Primer različitih mogućih, strateških odluka pri optimizaciji granica kopa uglja
81
b. Složena struktura i veličina ležišta ugljeva
Ležišta ugljeva su složene strukture, sadrže veliki broj slojeva i proslojaka. Kod većine ležišta
uglja ugljeni sloj nije razvijen kao homogen, istorodan i kompaktan litološki član. Pored toga,
ležišta uglja po pravilu imaju više ugljenih slojeva (razdvojenih međuslojnom jalovinom) koji
zadovoljavaju kriterijume balansnosti rezervi (primer dat na Slici 4). Komercijalno zanimljivi
slojevi i proslojci mogu imati debljine i ispod jednog metra, i može ih biti znatan broj. Za
uverljivu prezentaciju ovakvih složenih ležišta uglja potreban je diskretno definisan geološki
model. U slučaju blok modela, to podrazumeva blokove malih dimenzija (visina bi trebala da
odgovara granici selektivnosti) što posledično dovodi do velikog broja blokova u modelu. Na
Slici 4, prikazan karakterističan geološki profil i stratigrafska sekvenca na površinskom kopu
Tamnava-Zapad. Jasno je da je za verodostojan geološki prikaz, kod ovako složenih ležišta
neophodno formirati blok model sa blokovima malih dimenzija, što sve ukupno povećava
ukupan broj blokova u modelu.
Slika 4. Karakterističan geološki profil i stratigrafska sekvenca ležišta Tamnava-Zapad
Ugalj kao energetska sirovina ima veoma malu vrednost (u odnosu na svoju masu) nego što je
to slučaj kada su neke druge mineralne komponente u pitanju. Iz tog razloga prema pravilu,
zbog male vrednosti uglja, samo ležišta značajne veličine, su dovoljno ekonomski atraktivmna
za dugoročnu eksploataciju. Površinski kopovi uglja, po pravilu zahvataju veliku površinu, a
sve češće su i značajnih dubina. Geološki modeli, kojim se definišu ležišta ugljeva su zbog
navedenog, velikih dimenzija, odnosno posledično sadrže značajan broj blokova. Kao primer
na Slici 5, date su površine ležišta Kolubarskog basena.
82
Slika 5. Prikaz ukupne površine kolubarskog ugljonosnog basena
Iz navedenog se vidi kako složenost i veličina ležišta uglja, utiče na broj blokva. U savremenoj
praksi je najčešće slučaj da su ekonomski atraktivna ležišta uglja u isto vreme velikih dimenzija
i značajne strukturne složenosti, čime se broj blokova u modelu progresivno uvećava. U primeni
savremenih metoda optimizacije granice kopa, vreme potrebno za analizu, se nesrazmerno
povećava, sa porastom broja blokova. Ovaj efekat je u toj meri izražen, da se nad modelima sa
značajnim brojem blokova, optimizacija ne može sprovesti u praktično prihvatljivim
vremenskim rokovima. Problem je delimično ublažen razvojem sve robusnije informatičke
podrške, ali i dalje nije otklonjen.
Radi plastičnijeg prikaza efakta koji broj blokova ima na trajanje optimizacije izvršena je
analiza potrebnog vremena za optimizaciju pri promeni veličine bloka po z osi, i to u rasponu
od 1 m do 10 m. Svi parametri analize, sem veličine bloka po Z-osi, su identični za svaku
iteraciju. Jasno je da se smanjenjem visine bloka, povećava ukupan broj blokova u modelu.
Analiza je izvršena na računaru respektabilnih hardverskih potencijala (I7-procesor, 32 Gb
radne memorije) što je svakako pozitivno delovalo na dužinu trajanja pojedinačnih optimizacija
(brži računar - kraće trajanje optimizacije). Rezultati analize prikazani su u Tabeli 1 i na
dijagramu datom na Slici 6.
Iz tabele 1 kao i dijagramu (slika 6) se može videti nesrazmeran porast vremena trajanja
optimizacije sa povećanjem broja blokova. Tako za visinu bloka od 1 m (Z = 1 m) model sadrži
16,3*106 blokova, a vreme optimizacije je 189 minuta. Ako se veličina bloka poveća deset puta
(Z = 10) broj blokova opada 10 puta (1,62*106) a vreme optimizacije iznosi samo 4 minuta,
odnosno skraćuje se približno 50 puta. U primeru je pokušano i sprovođenje analize za visinu
bloka od 0,5 m puta (Z = 0,5) broj blokova od 32,6*106, ali ni posle rada računara od 24 sata,
rezultati nisu bili generisani zbog čega je analiza obustavljena.
83
Tabela 1. Analiza potrebnog vremena optimizacije za različitu veličinu bloka
Analiza
Veličina
Bloka
(m) Broj
blokova
Razlika br.
blokova
Trajanje
optimizacije
Razlika trajanja
optimizacije
X Y Z (%) (min) (%)
1 20 20 1 16.275.000 100 189 100
2 20 20 2 8.137.500 50 47 25
3 20 20 3 5.425.000 33,3 20 11
4 20 20 4 4.068.750 25 13 7
5 20 20 5 3.255.000 20 9 5
6 20 20 10 1.627.500 10 4 2
Slika 6. Dijagram zavisnosti vremena optimizacije od broja blokova u modelu
c. Nedostatak softvera za optimizaciju ležišta ugljeva
Za modeliranje ležišta koja zahvataju veću površinu od dubine, odnosno za interpretaciju
slojevitih ležišta, kao što su ležišta ugljeva, znatno je povoljnije korišćenje grid modela odnosno
primena implicitnog modeliranja. I pored toga što je ležišta uglja moguće interpretirati i kroz
blok modele (eksplicitno modeliranje) ovakav pristup ima niz nedostataka. Ovi nedostaci
vezani su za samu prirodu blok modela, zbog čega ih je nemoguće eliminisati. Kruta struktura
blok modela, zahtevala bi značajnu diskretizaciju (veoma male blokove) kako bi se precizno
reprodukovala složena struktura ugljenih slojeva. Posledica ovakvog pristupa, bilo bi
formiranje blok modela, sa drastično velikim brojem blokova, koji bi zbog toga, sa praktičnog
aspekta bio neupotrebljiv. Takođe eksplicitno modeliranje, ležišta sa velikim brojem proslojaka
male debljine, zahtevalo bi značajan trud i vreme, a produkt bi bili lošiji rezultati (u odnosu na
grid model).
Savremeni optimizacioni algoritmi (koji su inkorporirani u rudarske programske pakete)
podrazumevaju rada sa blok modelom, zbog čega se ležišta uglja interpretirana u grid
modelima, ne mogu (u svom prirodnom obliku) koristiti kao ulaz u procesu optimizacije. Kao
rešenje predhodno navedenom problem, često se pristupa konvertovanju iz grid modela
slojevitih ležište u blok model. Ovakvo rešenje nije idealno jer se prevodjenjem (kao i u slučaju
prevoda sa jednog na dugi jezik npr.) gubi određena količina informacija, a generišu se i razlike
u interpretaciji (obično se u prevodjenju smanje ili povećaju količine ili sadržaji mineralnih
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
4 9 13 20 47 189
Bro
j blo
kova
(x
10
6)
Vreme trajanja procesa optimizacije (min)
Zavisnost vremena optimizacije od broja blokova u modelu
84
resursa). Jasno je da ovakva situacija, svakako dodatno, ograničava korišćenje optimizacije u
slučaju površinskih kopova uglja.
Na Slici 7 dat je profil sa interpretacijom sloja uglja kreirana kroz grid model. Takođe
na istoj slici data je interpretacija istog ugljenog sloja, ali nakon konverzije u blok model, za
potrebe importa u program za optimizaciju granica kopa. Sa slike se mogu videti rezlike u
interpretaciji kao i značajna nepreciznost blok modela.
Slika 7. Prikaz ugljenog sloja interpretiranog u grid modelu i nakon konverzije u blok model
Primer analitičkih razlika pri konverziji iz grid u blok modele dat je u Tabeli 2. Kao primer
korišćeno je ležište uglja Delići u Republici Srpskoj. Kako je iz tabele vidljivo pri konverziji
su nastale naizgled prihvatljive razlike u iznosu od oko 2% u količinama, odnosno oko 1% po
pitanju kvaliteta. Ipak ne treba zanemariti činjenicu da su prikazane razlike sračunate na nivou
celokupnog ležišta, dok lokalno posmatrano (u okviru određenih delova ležišta) te razlike mogu
biti znatno veće, a mogu se čak i međusobno potirati.
Tabela 2. Analitičke razlike prilikom konverzije grid modela u blok model
Tip geološkog
modela
Zapremina
(m3 )
Količine uglja
(t)
Kvalitet - DTE
(kJ/kg)
Grid model 266,112,576 89,821,302 11,967
Blok model 260,390,411 87,969,734 12,066
Razlika (%) 2.15 2.06 0.82
d. Nesklad visine bloka i tehnologije otkopavanja
U skladu sa prirodom metaličnih ležišta i primenjene tehnologije, na kopovima metaličnih
mineralnih sirovina po pravilu se eksploatacija vrši horizontalnim etažama. Visina etaža je
najčešće ujednačena, tj. ista za sve etaže ili je sučaj da se na kopu javljaju dve visine, odnosno
85
razlikuju se visine etaža na otkrivci i mineralnoj sirovini. Ovakav slučaj je čest i kod ležišta
ugljeva koji se eksploatišu čisto diskontinualnom mehanizacijom. Međutim kod ležišta na
kojima se eksploatacija vrši kontinualnom mehanizacijom, najčešće se otkopavanje vrši duž
etažnih površi, promenljivih kota i visine.
Osnovni produkt optimizacije je artifakt blok modela, određen izolinijama (Slika 8) na
osnovu koga se ucrtavaju etaže na kopu. U opštem slučaju teži se da visine blokova u modelu
odgovaraju visinama etaža, čime se proces prevođenja optimalne u finalnu završnu konturu,
značajno olakšava a i preciznost procesa je znatno veća. Ovakav pristup nije moguć u slučaju
etažnih površi odnosno promenljivih kota i visina etaže. U tom slučaju optimalna kontura
predstavlja izuzetno korisnu ali manje preciznu osnovu za kreiranje završne konture kopa.
Slika 8. Artifakt blok modela prikazana pomoću površi i izolinija
e. Generisanje geomehanički neizvodljivih optimalnih kontura
Napredak informatičke podrške u svim sferama poslovanja, pa i u rudarstvu je nesumljiv. Ipak,
složena priroda rudarskih projekata sa velikim brojem parametara i ograničenja, i dalje zahteva
značajnu implemantaciju inženjerske komponente, u cilju kriranja stvarno optimalnih odnosno
izvodljivih rešenja. U procesu optimizacije granica kopova, relativno čest slučaj je generisanje
optimalnih kontura koje su tehnološki ili geomehanički neizvodljive. Ovakve generisane
optimalne konture, za date ulazne parametar, obezbeđuju najveću vrednost kopa, ali zbog
činjenice da set ulaznih parametara, ne obuhvata sva moguća ograničenja, tehnološki,
geomehanički a nekad i ekonomski su neizvodljive ili neopravdane.
Kao klasičan primer ovoga slučaja, može se posmatrati ležište Potrlica (Crna Gora). Ugalj
se ovde javlja u sklopu sa miocenskim sedimentima koji se nalaze iznad serije trijaskih
krečnjaka, strme strukture. U ovom slučaju, optimizacioni algoritmi će uvek generisati
optimalnu konturu sa najvećon ekonomskom vrednošću, i po pravilu će ostaviti deo sedimenata,
na strmoj krečnjačkoj podlozi (Slika 9). Ovakva kontura je matematički optimalna ali praktično
neizvodljiva.
86
Slika 9. Primer generisanja optimalne, ali neizvodljive konture - PK Potrlica
4. Zaključak
Optimizacioni algoritmi za granice kopa, funkcionišu prema strogim matematičkim
algoritmima, koji koliko god napredni, ipak ne mogu da predvide sve moguće slučajeve i
mogućnosti u eksploataciji. Uloga inženjera prilikom odabira optimalnih granica, ostaje
kritična komponenta, koja obezbeđuje sagledavanje matematički optimalnih rešenja u
kontekstu celokupne inženjerske odnosno rudarske realnosti. Navedena ograničenja pri
optimizaciji granica kopova uglja, su najčešće vezana za samu prirodu blok modela, koji je
najvažniji ulaz u proces optimitzacije granica. Iz tog razloga određenim tehnikama, efekat ovih
ograničenja se mogu ublažiti, ali ne i potpuno otkloniti.
Kako je već navedeno u radu, postojeći optimizacioni algoritmi, razvijani su za ležišta
koja se interpretiraju blok modelima (najčešće ležišta metala) zbog čega je njihova
upotrebljivost delom smanjena kod ležišta ugljeva.
I pored navedenih nedostataka, postojeći matematički algoritmi, implementirani u lepezu
komercijalnih programskih paketa za geologiju i rudarstvo, predstavljaju značajan alat pri
planiranju u rudarskim projektima. U današnjoj rudarskoj praksi koja je okarakterisana,
eksploatacijom duž siromašnih ležišta, sa složenom strukturom i brojnim infrastrukturnim i
ekološkim problemima, generisanje velikog broja iteracija i sagledavanje svih aspekata
eksploatacije, praktično je nemoguće bez snažne informatičke podrške. Generisane
matematički optimalne konture u slučaju ležišta ugljeva i pored činjenice da u određenom
segmentu odstupaju od praktično optimalnih rešenja, prestavljaju važnu osnovu, na koju se
nadogradnjom inženjerskog znanja i iskustva brže i preciznije može doći do kvalitetnih rešenja.
Takođe ne treba zaboraviti ni da su savremene metode optimizacije granica kopa prepoznate
kao deo industrijskog standarda i u tom smislu, široko korišćene i prepoznatljive od strane
svetske rudarske javnosti, ali i finansijskih institucija koje prate rudarstvo.
Literatura
[1] Strategija razvoja energetike Republike Srbije do 2025. godine sa projekcijama do 2030.
godine, Službeni glasnik Republike Srbije, 2015, pp. 36-72, ISSN 0353-8389
[2] Coal 2018, Analysis and forecasts to 2023, https://www.iea.org/coal2018/, accessed
25.09.2020
[3] Wharton C.: Add value to your mine through improved long term scheduling. Whittle
north American strategic mine planning conference, Colorado, pp 1-13, 2000
[4] Stevanović D.: Optimizacija i planiranje površinskih kopova stohastičkim modelima,
doktorska disertacija, Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet, 2015
87
[5] Stevanović D., Dobrosavljević M., Stojanović M., Pešić Georgiadis M.: Algoritam za
kreiranje digitalnog modela etažnih površi, Zbornik radova, IX Međunarodna
konferencija Ugalj 2019, Zlatibor, pp. 273-280. Jugoslovenski komitet za površinsku
eksploataciju Beograd ISBN: 978-86-83497-26-3, 2019
[6] Banković M., Stevanović D., Pešić M., Tomašević A. & Kolonja B.: Improving
Efficiency of Thermal Power Plants Through Mine Coal Quality Planning and Control.
Thermal Science, 22(1B), pp.721-733, 2017
[7] Benndorf J.: Investigating the variability of key coal quality parameters in continuous
mining operations when using stockpiles. Advances in Orebody Modelling and Strategic
Mine Planning I. AusIMM, 2011
[8] Benndorf J.: Application of efficient methods of conditional simulation for optimising
coal blending strategies in large continuous open pit mining operations. International
Journal of Coal Geology, 112, 141-153, 2013
[9] Naworyta W., Sypniowski S. & Benndorf J.: Planning for reliable coal quality delivery
considering geological variability: A case study in polish lignite mining. Journal of
Quality and Reliability Engineering, 2015
[10] Stevanović D., Banković M., Pešić Georgiadis M., Stanković R.: Approach to operational
mine planning: Case study Tamnava West, Tehnika, No 6, Savez inženjera i tehničara
Srbije, pp. 952-960, ISSN 0040-2176, 2014
[11] Stevanović D., Banković M., Pešić Georgiadis M., Stanković R.: Operational Mine
Planning and Coal Quality Control: Case Study Tamnava West, Tehnika, Special edition,
Savez inženjera i tehničara Srbije, pp. 41-51, ISSN 0040-2176, UDC: 62(062.2) (497.1),
2015
88
XIV MEĐUNARODNA KONFERENCIJA
OMC 2020
Zlatibor, 14-17. oktobar 2020.
14th INTERNATIONAL CONFERENCE
OMC 2020
Zlatibor, 14-17 October 2020
TEHNIČKO REŠENJE REKULTIVACIJE POVRŠINSKOG KOPA KREČNJAKA
SPASINE - BRĐANI KOD UGLJEVIKA
TECHNICAL SOLUTION FOR RECULTIVATION OF LIMESTONE OPENCAST
MINE SPASINA - BRDJANI NEAR UGLJEVIK
Šubaranović T.1, Pavlović N.2
Apstrakt
Površinski kop krečnjaka Spasine - Brđani kod Ugljevika je u pripremnoj fazi za otvaranje. Na
kraju radnog veka površinskog kopa, kao posledica eksploatacije krečnjaka, određene površine
terena biće izmenjene. Zato je potrebno i zakonski obavezno te površine dovesti u stanje
mogućeg korišćenja sa uklapanjem u okolinu. To se postiže rekultivacijom tih površina, čije je
tehničko rešenje dato u ovom radu.
Ključne reči: Površinski kop, krečnjak, Spasine - Brđani, rekultivacija
Abstract
The limestone opencast mine Spasine - Brdjani near Ugljevik is in the preparatory phase for
opening. As a consequence of limestone mining, certain areas of the terrain will be changed at
the end of the mine’s lifecycle. Therefore, it is necessary and legally obligatory to bring these
surfaces into a state of possible use by making them fit into the environment. This paper features
the technical solution for achieving that by recultivation of these areas.
Key words: Opencast mine, limestone, Spasine - Brdjani, recultivation
1. Uvod
Ležište krečnjaka Spasine-Brđani pripada opštini Ugljevik, koja se graniči sa opštinama:
Bijeljina na istoku i severu, Loparama na zapadu i Zvornikom na jugu. Ovaj kraj je privredno
dobro razvijen. Osim poljoprivrede (voćarstvo i stočarstvo), razvijeno je i rudarstvo (ugalj), i
sa njim povezana industrija (energetika i razne vrste lake industrije). Ugljevik se nalazi na obali
reke Janje, u Podmajevičkom kraju, na dvadesetom kilometru od Bijeljine ka Tuzli. Udaljenost
Ugljevika od Brčkog iznosi oko 30 km, dok je od Zvornika udaljen oko 53 km, odnosno od
Tuzle oko 48 km.
Trenutno se na ležištu Spasine - Brđani obavljaju pripremni radovi za otvaranje
površinskog kopa krečnjaka. Nakon završetka buduće eksploatacije krečnjaka na površinskom
1 Šubaranović Tomislav, Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet, Beograd 2 Pavlović Natalija, Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet, Beograd
89
kopu Spasine - Brđani predviđeno je radnu konturu površinskog kopa i spoljašnje odlagalište
rekultivisati, odnosno dati im neku namenu. Planirano je da rekultivacija ima dve faze, i to
tehničku i biološku rekultivaciju.
U završnoj konturi površinskog kopa za rekultivaciju su predviđene ravne površine i
etažne ravni, dok su na odlagalištu za rekultivaciju predviđene ravna površina i kosine. Na Slici
1.1, prikazane su ravne (žute) i kose (zelene) površine u završnoj konturi površinskom kopu
krečnjaka Spasine-Brđani.
Ravne površine u završnoj konturi površinskog kopa zauzimaju površinu od 11,583 ha,
dok ravne površine na spoljašnjem odlagalištuu zahvataju površinu od 7,280 ha. Kose površine
na spoljašnjem odlagalištu zahvataju površinu od 1,711 ha.
2. Tehnička rekultivacija
Obzirom na osobine supstrata, režim padavina i izabrani pravac rekultivacije oblikuje se
odlagalište tako da generalni pad planuma bude 0,5%, pad kosina 1:3. Na etažnim ravnima na
kopu obezbediti kontra pad od 1 do 2%, tj., pad etaže prema bazi sa gornje kosine, ispod baze
sa gornje kosine i obezbediti širi vodni put dužinskog pada od 0,5 do 1%, koji se izliva u
određeni deo odvoda vode sa planuma.
Slika 1.1. Ravne i kose površine prediđene za rekultivaciju
Tehnička rekultivacija podrazumeva pripremu terena za biološku rekultivaciju i predviđa niz
mera i postupaka koji se sastoje u sledećem [1]:
- Nivelisanje i oblikovanje površina na etažama kopa i odlagališta;
- Oblikovanje kosina kopa i odlagališta;
- Fino ravnanje (planiranje) površina kopa i odlagališta;
- Izrada kanala;
- Izrada pristupnih saobraćajnica.
90
2.1. Izrada saobraćajnica
Pristupni putevi na kopu i odlagalištu koriste se za dopremu humusa ili zemlje i dovoz sadnica,
opreme i ljudstva. Na kopu i odlagalištu se buldozerom prvo rade novi ili ravnaju postojeći
pristupni putevi, zatim planiraju neravnine na horizontalnim površinama. Ovi putevi se izrađuju
sa zemljanom i makadamskom kolovoznom konstrukcijom.
Putevi se izvode u širini koja omogućava kretanje najkrupnije mehanizacije koja će biti
angažovana na tehničkoj i biološkoj rekultivaciji, kao i u kasnijoj fazi korišćenja tog prostora.
Osnovni elementi puteva su: širina puta 6 m, širina bankina 0,5 m, poprečni nagib kolovoza
(dvostrani) 3o, proširenje kolovoza u krivinama 1,5 m i nagib kolovoza u krivinama
(jednostrani) 5%.
Kosine kod useka se projektuju sa nagibom 1:1,5. Poprečni padovi posteljice puta su 3%
sa dvostranim padom i 5% u krivinama, sa jednostranim padom. Posteljicu prethodno treba
uzdužno i poprečno izravnati. Na mestima gde nije moguće postići zahtevani modul stišljivosti
od 60 MN/m2 treba vršiti zamenu materijala prema uputstvima nadzornog organa.
Ukoliko nema materijala kojim se mogu postići odgovarajuće karakteristike posteljice
puta potrebno je vršiti nasipanje materijalom kao što je drobljeni kamen ili šljaka. Tampon
minimalne debljine 60 cm treba izvesti u dva sloja. Pri tome na prvom sloju treba postići modul
stišljivosti minimum 40 MN/m2, a na drugom sloju minimum 60 MN/m2. Tampon se može
izvoditi u jednom sloju sa postizanjem minimalnog modula stišljivosti od 60 MN/m2.
Do kraja izvođenja poslova na tehničkoj rekultivaciji potrebno je izraditi završnoj konturi
kopa 2.388 m zemljanog puta, dok je na odlagalištu potrebno izraditi 1.685 m zemljanog puta
(Slika 2.1).
Slika 2.1. Površine prediđene za tehničku rekultivaciju i zemljani putevi
2.2. Planiranje horizontalnih površina
Za izvođenje radova na planiranju površina spoljašnjeg odlagališta angažovaće se buldozer tipa
CAT D9R, utovarač sa zapreminom kašike od 4 m3 i kamioni kapaciteta 17,5 m3 i nosivosti 26
t. To je oprema koja će ostati nakon eksploatacije krečnjaka.
Radovi faze tehničke rekultivacije u domenu planiranja horizontalnih (ravnih) površina
izvode se po sledećem redosledu: planiranje, a u slučaju kada je potrebno vršiti transport tla na
rastojanjima većim od 100 m i utovar, transport i deponovanje.
91
Na horizontalnim površinama završnih etaža i bermi kopa i odlagališta vršiće se samo
planiranje. Materijal koji se koristi za planiranje površina potiče sa samog odlagališta.
Nasipanjem treba da se obezbede nagibi postojećih površina odlagališta ka pristupnim putevima
i kanalima postavljenim sa obe strane puta u nagibu do 3‰. Na taj način umanjuju se efekti
erozionog dejstva voda koje direktno padnu na površine kopa i odlagališta.
Planiranje horizontalnih površina etaža kopa i odlagališta vršiće se buldozerom tipa CAT
D9R i to najveći deo, a kamionska doprema materijala za planiranje depresija koristiće se samo
u izuzetnim slučajevima. Srednja debljina zasecanja materijala prilikom planiranja iznosi 0,3
m, pa ukupna masa na planiranju horizontalnih površina iznosi 56.589 m3. Kako kapacitet
buldozera na planiranju horizontalnih površina odlagališta iznosi 298 m3/h, to mu je za količinu
materijala od 56.589 m3 potrebno 190 h.
2.3. Nasipanje horizontalnih površina kopa i odlagališta humusom
Pre same eksploatacije krečnjaka, potrebno je skinuti sloj humusa debljine 0,15 m, što ukupno
iznosi 17.373 m3. Kako bi se sve horizontalne površine prekrile slojem humusa nakon
eksploatacije, potrebno je nabaviti još 20.353 m3 humusa, koji će biti dopremljen do kruga
površinskog kopa u neposrednoj blizini ugradnje na horizontalnim površinama kopa i
odlagališta, kako bi se kasnije koristio za rekultivaciju.
Nasipanje na horizontalnim površinama predviđeno je u sloju od 20 cm. Radovi na
nasipanju humusom prilikom tehničke rekultivacije izvode se po sledećem redosledu: utovar,
transport i planiranje.
Obzirom da se radi o tlu, čije su fizičko-mehaničke karakteristike takve da omogućavaju
direktno otkopavanje, za pripremu (otkopavanje) humusa koristiće se utovarač ULT-220 sa
zapreminom kašike 3 m3 i časovnim kapacitetom od 174 m3/h. Potrebno vreme angažovanja
utovarača na utovaru humusa iznosi 217 h.
Transport materijala za rekultivaciju površina obaviće se kamionima zapremine sanduka
17,5 m3 i eksploatacionog kapaciteta od 63 m3/h. Za količine humusa od 37.726 m3 za prosečni
transport od 1 km, efektivno vreme rada kamiona iznosi 600 h. Tako da je uz rad jednog
utovarača potrebno 3 kamiona. Transport humusa vršiće se od mesta predviđenog za
deponovanje do mesta ugradnje na završnim ravnima kopa i odlagališta.
Planiranje horizontalnih površina humusom vrši se buldozerom tipa CAT D9R, čiji
kapacitet imanjen za 20% (zbog lepljivosti materijala i planiranja u više prolaza) iznosi 245
m3/h. Prema ukupnoj količini materijala od 37.726 m3 koji će se planirati buldozerom na
unutrašnjim odlagalištima, vreme za koje će buldozer izvršiti ovu vrstu radova iznosi 154 h.
2.4. Obrada etažnih ravni i kosina
Tehnologija završnog formiranja površina i bermi na završnim kosinama kopa podrazumeva
fino planiranje površina i zasecanje bermi koje se vrši sa nagibom ka nožici kosine više etaže.
Zasecanje bermi na kosinama izvodi se tako što se plug buldozera spušta i zariva u tlo pod
nagibom od 3-5o/oo u odnosu na horizontalnu ravan i odvaja rez debljine od 20 do 80 cm.
Odvojeni materijal se skuplja ispred pluga obrazujući vučnu prizmu, čija je širina manja od
širine pluga buldozera. Kako je plug buldozera zakošen, materijal se bočno odbacuje od pluga
i odlaže niz kosinu odlagališta. Zasecanje bermi vrši se na svim onim mestima gde je pad berme
ka vrhu kosine niže etaže. Zasecanje berme po visini vrši se u odsecima, a po horizontali u
deonicama.
Zasecanje i planiranje bermi je u sklopu tehničke rekultivacije predviđeno je u poslednjoj
godini eksploatacije. Ukupna površina bermi na kojima je predviđeno zasecanje i planiranje
92
iznosi 20.984 m2 i nalazi se na kopu. Srednja debljina masa koje se planiraju iznosi 0,5 m.
Ukupna masa koju je potrebno isplanirati zasecanjem bermi iznosi 10.492 m3.
Zasecanje bermi se vrši buldozerom Caterpillar D9R, čiji je teoretski kapacitet 471,1
m3/h, a tehnički (umanjen za 30%) iznosi 329 m3/h. Prema ukupnoj količini materijala koji se
zaseca i planira, vreme za koje buldozer izvršava ovu vrstu radova iznosi 32 h.
3. Biološka rekultivacija
Kako se radi o površinskom kopu krečnjaka, to je logično odsustvo organskih materija, nizak
sadržaj biljnih hraniva i loše vodno-fizičke osobine. To su osnovni ograničavajući faktori koje
treba otkloniti (revitalizovati), radi uspešnog nicanja i razvoja biljaka.
3.1. Izbor kulture za rekultivaciju
Na izbor kultura za rekultivaciju odlučujući značaj sa stanovišta prirodnih uslova imaju klima,
reljef i edafon. Obzirom da će se koristiti kulture koje su postale na ovom podneblju
(autohtone), i da su klimatski uslovi povoljni, veću pažnju treba pokloniti uslovima reljefa i
samog supstrata [1].
Kod oblikovanja odlagališta treba voditi računa da se radovi tako izvedu kako bi se na
planumu istog izbegle zatvorene mikrodepresije. Planum odlagališta treba da bude pod blagim
nagibom (oko 0,5%), kako bi se omogućilo da se padavine zadrže radi navodnjavanja ali ne i
suvišne gornje vode, koje bi istiskujući kiseonik iz zone korenovog sistema izazvale asfikciju
korena.
Za uspeh rekultivacije, u konkretnom slučaju, supstrat je od odlučujućeg značaja. U
izgradnji supstrata za rekultivaciju odlagališta učestvovaće uglavnom odloženi materijal.
Realizacijom rekultivacije nastavlja se uticaj čoveka na raspadanje i to mehaničko
(mehanizovana obrada supstrata, naročito rezanje) i biološko (forsiranjem vegetacije koja će
svojim lučevinama i mrtvim podzemnim i nadzemnim delovima uticati na pedogenetske
procese). To je biti tipična antropogeneza automorfnog tipa kada se se na kraju dobija neko
tehnogeno tlo.
Kod izbora pravca biološke rekultivacije vodilo se računa da se obezbedi takav pravac
rekultivacije koji bi bio kompatabilan za sve moguće krajnje korisnike, pa su predviđeni sledeći
pravci rekultivacije:
- zasnivanje detelinsko-travne smeše kao osnovni, početni pravac rekultivacije i
- delimično šumarska rekultivacija kao dopunski pravac rekultivacije.
Zasnivanje detelinsko-travne smeše se predlaže zbog:
• Komponente ove smeše će sopstvenim lučevinama i podzemnim i nadzemnim delovima
vršiti humifikaciju supstrata i obogaćivanje istog hranljivim elementima, i tako će
obezbediti uslove za druge, ekonomski korisnije kulture, koje imaju veće zahteve u
odnosu na fizičke i hemijske osobine tla.
• Ova smeša ima najveće zaštitno dejstvo od spiranja, jer leguminoze imaju dublji
korenov sistem, pa će dublje vezivati čestice supstrata, a gramine imaju plitak korenov
sistem koji je jako žiličav. On snažno prožima čestice površinskog dela supstrata, fiksira
ih, i tako sprečava spiranje. Zbog toga, na kosinama, čak i ako bi bila voćarska
rekultivacija, bilo bi neophodno zastupiti ove smeše u trakama.
• Detelinsko travne smeše pogodne su za brzu preorjentaciju na druge vidove
rekultivacije, odnosno na uzgoj šumarskih, voćnih i intenzivnih ratarskih kultura, pa i
za prostorno uređenje u širem smislu (urbanizacija i građenje).
Iz navedenih razloga zasnivanje detelinsko travne smeše predviđa se na celim površinama kopa
i odlagališta.
93
Zasnivanje delimične šumarske rekultivacije se predlaže zbog:
• Na konačno oblikovanој kosini odlagališta, neće biti dovoljna samo detelinska travna
smeša za ozelenjavanje prostora u cilju sprečavanja spiranja. U kombinaciji sa njom
šumske kulture će potencirati protiverozione mere i početni zaklon travnom pokrivaču
od suvišne insolacije;
• Delimičnim pošumljavanjem etažnih površina kopa doprineće u izvesnoj meri
stabilizaciji istog, pa ovu vrstu pošumljavanja treba shvatiti pre svega kao
bioinženjersku meru.
Delimična šumarska rekultivacija je predviđena samo na kosini odlagališta i etažama
površinskog kopa.
Kao detelinsko travne smeše predviđene su kulture dateline od 70% (lucerka 40%,
smiljkita 15% i kokotac 15%) i trave od 30% (ježevica 10%, crveni vijuk 10% I francuski ljujlj
10%). Ove komponente podnose relativno dobro sušu i imaju nešto širu amplitudu zahteva
prema supstratu. Zadovoljavajuće su otpornosti na mraz.
Delimična šumska rekultivacija će se sprovesti bagremom, jer se brzo prima i u prvom
periodu svog života pokazuje veliki tempo rasta, a i dobro vezuje korenovima tlo pa je upravo
za stabilizaciju istog preporučljiv. Takođe, bagrem ima izuzetno dug period cvetanja
(sukcesivno skoro u toku cele vegetacije), pa ga i zbog pčelarenja treba forsirati.
3.2. Tehnologija rada na biološkoj rekultivaciji
Na kosoj površini odlagališta i etažnim ravnima površinskog kopa potrebno je izvršiti
pošumljavanje bagremom. Dimenzije jama za sadnicu su: prečnik 40 cm i dubine 40 cm. Sadnja
u jame se obavlja po trougaonoj šemi sa razmakom sadnje 2,23*2,23 m, što odgovara broju od
2.000 sadnica po hektaru. Sadnice bagrema za pošumljavanje moraju biti prve klase sa
slobodnim korenovim sistemom, dobro formiranim i razvijenim. Starost sadnica treba da bude
1+0.
Uzimajući u obzir fizičko-mehaničke osobine supstrata odlagališta površinskog kopa,
geomorfologiju odlagališta i površinskog kopa, eksponiranost površina vetru, zatim klimatske
prilike i vegetaciju u okruženju, u obzir dolazi biološka rekultivacija i to:
• na kosini odlagališta i etažama površinskog kopa pošumljavanje,
• na ravnim površinama završne ravni zatravljivanje.
Najpovoljniji period sadnje bagrema je jesen. Prednosti jesenje sadnje nad prolećnom sadnjom
sadnica ogleda se u tome što je u jesen duži period za prijem sadnica jer ima više vlage u
zemljištu. Od niskih temperatura i mraza za vreme zime, sadnice su zaštićene snežnim
pokrivačem. U proleće posle topljenja snega, zasađene sadnice nastavljaju da se normalno
razvijaju.
Potreban broj sadnica bagrema za pošumljavanje kose površine odlagališta iznosi 3.523
uzimajući u obzir i očekivane gubitke od 10%. Potreban broj sadnica bagrema za pošumljavanje
etažnih ravni na kopu iznosi 965 uzimajući u obzir i očekivane gubitke od 10%. Potreban broj
sadnica za ravnu površinu na kopu (sa 10%) iznosi 629 sadnica, dok je za ravnu površinu na
odlagalištu potrebno (sa 10%) 627 sadnica bagrema.
Za setvu travno-leguminoznih smeša treba koristiti prolećni period. Dosejavanje prostora
na kome iz nekih razloga nije nikla trava treba izvršiti mesec dana nakon setve. Potrebna
količina semena detelinsko-travne smeše iznosi 1.414 kg uzimajući u obzir i presejavanje.
Uspeh u toku podizanja šumskih zasada određen je ispravnošću izbora sadnica dobrog kvaliteta.
Osim toga prihrana sadnica se vrši stajskim đubrivom ili tresetom u količini od 2 kg po sadnici
i mineralnim đubrivima NPK (0,1 kg po sadnici ) i KAN (0,1 kg po sadnici) koje se dodaje
supstratu u toku sađenja.
94
Zatravljivanje ravnih površina na završnoj etažnoj ravni odlagališta ima za cilj stvaranje
zelenih travnatih površina u cilju zaštite od eolske erozije. Radovi na zatravljivanju sastoje se
od:
- Mašinskog sejanja mešavina trava (dubina setve se kreće između 1-1,5 cm),
- Valjanje valjkom zasejanih površina (u jednom prohodu sa setvom),
- Startno đubrenje NPK (15:15:15) đubrivom 500 kg/ha za detelinsko-travnu smešu i
prihranjivanje mineralnim azotnim đubrivom KAN-om ili UREA-om i to 200 kg/ha,
- Orošavanja (zalivanja) zasejanih površina do nicanja trave i posle u zavisnosti od
meteoroloških uslova.
Košenjem travno-leguminoznih smeša i razastiranje sena po ravnim površinama, stvoriće se
uslovi za nastajanje humusa. Ponavljanjem ovog postupka (košenja i razastiranja sena) u
nekoliko narednih godina stvoriće se uslovi da površine budu korišćene za gajenje žita,
kukuruza i ostalih poljoprivrednih kultura. Posle perioda od 3 godine, travno-leguminozna
smeša može da se koristi i za stočnu hranu.
Za ovaj vid ozelenjavanja, sem optimalne ishrane biljaka upotrebom mineralnih đubriva,
ne predviđa se drugi način revitalizacije jalovine pa samim tim neće iziskivati ni veća
materijalna ulaganja. Uspeh razvoja biljaka zavisiće kako od prirodnih uslova u vreme i posle
setve (vetrovi i padavine), tako i od kvaliteta setve i neophodnih zalivanja odmah nakon setve
pa sve do punog nicanja useva u slučaju odsustva kišnih dana u to vreme za šta postoji velika
verovatnoće (zalivanje zasejanih površina kad god je potrebno).
Izgled površinskog kopa krečnjaka Spasine i odlagališta na kraju biološke faze
rekultivacije prikazan je na Slici 3.1. Svetlozelenom bojom su predstavljene ravne površine sa
travno-leguminoznom smešom, a tamnozelenom bojom kose površine sa bagremom.
Slika 3.1. Površine na kojima se obavlja biološka rekultivacija
3.3. Odvodnjavanje i navodnjavanje rekultivisanih površina
Hidrografski uslovi, a posebno oni koji će se eksploatacijom konačno formirati nemaju uticaj
na buduću suvu poljoprivrednu proizvodnju. Kod uzgoja poljoprivrednih, pa i delimično
šumskih kultura ne treba računati sa pozitivnim uticajem podzemnih voda, već treba računati
samo na atmosfersku vodu koja padne direktno na rekultivisane površine.
Pored prethodnih meliorativnih mera u cilju revitalizacije supstrata, očigledno
nepovoljnih osobina za uspešni razvoj biljaka, posebno u fazi nicanja i prvim fazama razvoja
95
nameće se potreba obezbeđenja potrebnih količina vode za zalivanje useva. Neophodna
količina vode za zalivanje biće obezbeđena cisternama. Upotreba vode za orošavanje, posebno
do ukorenjivanja biljaka je neophodna i zbog mogućeg odnošenja supstrata i zasejanog semena
vetrom. Zalivanje-veštačka kiša (kvašenje površina odlagališta) ima za cilj da se površinski sloj
održava vlažnim. Za zalivanje rekultivisanih površina potrebno je oko 2 l/m2 na dan.
4. Zaključak
Nakon završetka buduće eksploatacije krečnjaka na površinskom kopu Spasine - Brđani kod
Ugljevika predviđeno je radnu konturu površinskog kopa i spoljašnje odlagalište rekultivisati,
odnosno dati im neku namenu. Projektovana rekultivacija ima dve faze, i to tehničku i biološku
rekultivaciju. Ukupno je potrebno rekultivisati 20,574 ha ravnih i kosih površina.
Tehnička rekultivacija podrazumeva pripremu terena za biološku rekultivaciju, koja se
sastoji u: nivelisanju i oblikovanju površina na etažama kopa i odlagališta, oblikovanju kosina
kopa i odlagališta, finom planiranju površina kopa i odlagališta, izradi kanala i saobraćajnica.
Kako se radi o površinskom kopu krečnjaka, to je logično odsustvo organskih materija, nizak
sadržaj biljnih hraniva i loše vodno-fizičke osobine. Ovim tehničkim rešenjem je predviđeno
obogaćivanje zemljišta unošenjem odgovarajućih mineralnih đubriva, dok će se sadržaj
organskih materija, zbog neposedovanja potrebnih količina organskih đubriva, postepeno
uvećavati programiranim zaoravanjem zelene biljne mase i formiranjem humusnog sloja u zoni
korenovog sistema gajenih biljaka.
Uzimajući u obzir fizičko-mehaničke osobine supstrata odlagališta površinskog kopa,
geomorfologiju odlagališta i površinskog kopa, eksponiranost površina vetru, zatim klimatske
prilike i vegetaciju u okruženju, predviđena je biološka rekultivacija u vidu pošumljavanja na
kosinini odlagališta I etažama površinskog kopa, dok je na ravnim površinama predviđeno
zatravljivanje.
Na popravak vodno-fizičkih svojstava, koja su vrlo važna za uspešnost gajenja biljaka, u
početnim fazama uticaće neosporno same biljke svojim organskim lučevinama, korenom, i
drugim biljnim ostacima. U fazi nicanja i prvim fazama razvoja, predviđeno je zalivanje useva.
Upotreba vode za orošavanje, posebno do ukorenjivanja biljaka je neophodna i zbog mogućeg
odnošenja supstrata i zasejanog semena vetrom. Zalivanje-veštačka kiša ima za cilj da se
površinski sloj održava vlažnim.
Troškovi za izvođenje radova na tehničkoj rekultivaciji iznose 128.000 €, dok troškovi za
izvođenje radova na biološkoj rekultivaciji iznose 66.500 €. Tako ukupni troškovi rekultivacije
iznose: 194.500 € ili 9.45 €/ha. Gledajući na vek eksploatacije od 30 godina, to bi trebalo da se
za rekultivaciju godišnje izdvaja po 6.483 €.
Literatura
[1] Institut za rudarstvo Tuzla i Centar za površinsku eksploataciju Beograd, 2020., Glavni
rudarski projekat eksploatacije karbonatne sirovine (krečnjaka i krede) površinskog kopa
Spasine - Brđani kod Ugljevika, Tuzla
96
XIV MEĐUNARODNA KONFERENCIJA
OMC 2020
Zlatibor, 14-17. oktobar 2020.
14th INTERNATIONAL CONFERENCE
OMC 2020
Zlatibor, 14-17 October 2020
TEHNIČKO REŠENJE PODZEMNE EKSPLOATACIJE ZEOLITISANIH TUFOVA
U LEŽIŠTU KORMINJOŠ (ZLATOKOP) KOD VRANJA
TECHNICAL SOLUTION OF ZEOLITHIC TUFFS UNDERGROUND MINING IN
KORMINJOS DEPOSIT (ZLATOKOP) NEAR VRANJE
Todorović B.1, Milić N.2
Apstrakt
Zeolit iz rudnika Korminjoš (Zlatokop) je vulkanskog porekla što garantuje najvišu čistoću i
kvalitet, a pošto se eksploatiše jamskim putem, veće je čistoće, jer je zaštićen od nepovoljnih
atmosferskih uticaja. Jedan od osnovnih razloga za pokretanje eksploatacije zeolita je širenje
asortimana proizvoda i tržišta. Osnova za navedeni strateški cilj kompanije je svakako u
širokom dijapazonu primene proizvoda, a posebno zbog samog kvaliteta zeolita, koji sadrži
najviši do sada registrovani udeo klinoptilolita u svetu (91,62%). U ovom radu je dat opis
tehničkog rešenja podzemne eksploatacije zeolita u ležištu Korminjoš.
Ključne reči: Zeolit, Korminjoš, podzemna eksploatacija
Abstract
The zeolite from the Korminjos mine (Zlatokop) is of volcanic origin, which guarantees the
highest purity and quality, and since it is exploited by underground mining - it is of even higher
purity because it stays protected from adverse atmospheric influences. One of the main reasons
for zeolite mining is to expand the range of products and market. The basis for this strategic
goal of the company is certainly in a wide range of product applications, especially because of
the quality of zeolite, which contains the highest registered share of clinoptilolite in the world
(91.62%). This paper describes the technical solution of underground zeolite mining in the
Korminjos deposit.
Key words: Zeolite, Korminjos, underground mining
1. Uvod
Istražno ležište zeolitskih tufova Korminjoš (Zlatokop) pripada lokalitetu Korminjoš, koji se
nalazi jugozapadno od sela Korminjoš, između Brezovskog potoka na severoistoku i
Trebešinjske reke na jugozapadu. Ležište je od Vranja udaljeno oko 4,5 km ka jugoistoku (Slika
1.1).
1 Todorović Bojan, Srbijagas, Beograd 2 Milić Nikola, Zeo World, Beograd
97
Slika 1.1. Lokacija ležišta zeolitskih tufova Korminjoš (Zlatokop)
Ležište je asfaltnom saobraćajnicom dužine 5 km povezano sa autoputem Beograd-Vranje-
državna granica Srbije prema Makedoniji, odnosno sa petljom na ulazu u Vranje.
U Vranjskoj Banji na pruzi Beograd-Niš-Skoplje-Solun postoji ranžirna stanica sa mogućnošću
utovara kontejnerskog i rasutog tereta. Preko ove ranžirne stanice moguće je transportovati
mineralnu sirovinu ka svim većim potrošačima u srbiji a takođe ka Severnoj Makedoniji i
Grčkoj. Preko pruge Niš-Dimitrovgrad-Sofija transport mineralne sirovine je moguć i prema
Bugarskoj.
Zemljište na kome su okonturene bilansne rezerve zeolitskih tufova u vlasništvu je
privrednog društva Zeo world d.o.o. Beograd. Procenjene rezerve rudnika prema proceni
Ministarstva rudarstva i energetike Republike Srbije iznose 673.500 tona.
Zeolit iz rudnika Korminjoš (Zlatokop) je vulkanskog porekla što garantuje najvišu
čistoću i kvalitet. Zeolit iz ležišta Korminjoš (Zlatokop) se eksploatiše jamskim putem i samim
tim je veće čistoće, jer je zaštićen od nepovoljnih atmosferskih uticaja. Prvi zapisi o
eksploataciji rudnika su stari 150 godina, te se rudnik smatra za najstariji rudnik zeolita na
svetu.
Jedan od osnovnih razloga za pokretanje aktivnosti na projektu je eksploatacija zeolita u
najvećem mogućem kapacitetu uz širenje asortimana proizvoda i tržišta. Osnova za navedeni
strateški cilj kompanije je svakako u širokom dijapazonu primene proizvoda, a posebno zbog
samog kvaliteta zeolita, koji sadrži najviši do sada registrovani udeo klinoptilolita u svetu
(91,62%).
2. Opis postojećeg stanja rudarsko istražnih radova
U prethodnom periodu ležište je otvoreno sa dva istražna potkopa približno paralelna na
rastojanju od 45 m. Potkopi su locirani na nivo +377 tako da je njihovo napredovanje sledilo
zasečeni zeolitski sloj.
Prividni pad zeolitskog sloja omogućuje da se potkopi rade pod usponom od 2% i pri
tome gravitaciono odvodnjavaju.
Potkop P-1 urađen je po azimutu 172 u dužini od 140 m. Potkop P-2 urađen je istočno
od prethodnog pod srednjim azimutom 160 u dužini od 145 m, tako da im se čela međusobno
udaljavaju od početnih 33 m na sadašnjih 65 m. Hodnicima je potvrđen subhorizontalni
zeolitski sloj prosečne debljine 2,0 m.
Prikaz rudarsko istražnih radova dat je na Slici 2.1.
98
Slika 2.1. Šematski prikaz rudarsko istražnih radova
Rudarski istražni radovi otkrili su gravitacioni rased na kraju potkopa tako da su im čela u
krovinskom laporcu, jer je zeolitski sloj spušten za 3 m u pravcu juga. Hodnicima P-3 i VH-1
urađenim račvanjem potkopa P-1 u pravcu zapada provereno je da li se radi o lokalnom
smicanju rudnog tela. Čela ovih hodnika nakon 105 m, odnosno 65 m, takođe su obustavljena
u paporcu nakon proboja pomenutog raseda. Na taj način jamskim radovima je potvrđen
kontinuitet raseda po pružanju od 110 m.
Pored toga jamski istražni radovi su poslužili za oprobavanje da bi se proverio i kvalitet
zeolita sa podacima dobijenim istražnim bušenjem. Sadašnja ukupna dužina istražnih i
ekploatacionih radova iznosi 625 m.
3. Tehničko rešenje podzemne eksploatacije
Okonturene rezerve u količini od 673 500 t su u okviru ležišta bilansirane sa moćnošću od 0,4
do 3,5 m. Prosečna debljia sloja zeolita na nivou okonturenih i bilansiranih ležišta je 2,09 m.
Sloj zeolita je genralnog pružanja sever-jug, prekinut sa glavnim rasedom koji se pruža pravcem
severoistok- jugozapad i koji je ležište generalno podelio na dva dela, pri čemu je sloj korisne
mineralne sirovine smaknut u proseku oko 2 m.
Za zaštitu okoline i prirode nije prihvatljiva metoda otkopavanja sa zarušavanjem
krovine, jer tom prilikom neizbežno dolazi do sleganja terena za najmanje 1 m. Na taj način bi
došlo do zapunjavanja jame sa šljunkom, peskom i glinom (koja u neporemećenom stanju
sprečava dotok površinskih voda u jamu). Tim pre, što se natkopna visina iznad sloja do
površine kreće u rasponu od 25 do 40 m. Uticaj geoloških faktora se u prvom redu odnosi na
zaleganje sloja kod horizontalnih slojeva čvrste mineralne sirovine, gravitacija je pri
otkopavanju ležišta isključena. Horizontalno zaleganje predstavlja problem kod osiguranja
prostorija odnosno podgrađivanja. U tom slučaju nije moguća izrada prostorija sa niskim ili
visokim svodom, već samo sa ravnom krovinom koja je u statističkom smislu najnepovoljnija.
U tom slučaju podgrađivanje prostorija zahteva primenu proračuna podgrade uz pomoć teorije
ploča ili greda. Uzimajući u obzir uticaj geoloških faktora, analizu radne sredine i iskustva u
oblasti podzemne eksploatacije projektovana je koncepcija eksploatacije metodom komorno-
stubnog otkopavanja, čiji su osnovni tehnički parametri:
- širina otkopa - komore .............................................. . 6,0 m
- širina sigurnosnih stubova između komora ................. 3,0 m
- dužina otkopa ........................................................... 15,0 m
99
- visina otkopa ............................................................... 2,2 - 3,5 m.
Otvaranje i razrada
Otvaranje ležišta zeolita Korminjoš (Zlatokop) vrši se izradom glavnog ventilaciono-
transportnog hodnika GVTH čija izrada počinje na površini iz tačke sa koordinatama x =
4.707.600,33 i y = 7.757.567,19 i kotom z = 375,00 m.
Sa azimutom y = 175 do početka rampe 1 u dužini od 103 m potkop se izrađuje u jalovini
sa usponom 2% u pravcu juga i služi pored transporta za provođenje ventilacione struje u jamu.
Pored ventilacije i transporta ovaj potkop će služiti i za odvodnjavanje i to za odvođenje vode
iz postojećih jamskih prostorija izrađenih od raseda. Ovaj deo jame se odvodnjava pumpanjem
vode iz vodosabirnika koji će se nalaziti na kraju ventilaciono – transportnog hodnika VTH
2/Z. Voda se pumpa do hodnika u koji se skuplja voda iz postojećih prostorija odakle otiče
gravitaciono do ulaza u potkop. Neposredno pred ulazom u potkop voda se provodi ispod puta
betonskim cevima, a zatim ponovo kanalom do taložnika.
Potkop (GVTH) je svetlog preseka 8,75 m2 dimenzija 3,5*2,5 m dimenzionisan za
transport rude i jalovine jamskim kamionom. Dužina potkopa, uključujući i rampu koja se
izrađuje u jalovini iznosi 148 m. Na toj stacionaži GVTH ulazi u rudu odakle se njegova izrada
nastavlja do južne granice B rezervi, u dužini od 125 m.
Razrada ležišta obuhva izradu pripremnih hodnika koji će ujedno vršiti funkciju
ventilacije, a svi su istovremeno transportni hodnici. Svi hodnici su predviđeni da imaju
dimenzije svetlog preseka 3,5*2,5 m = 8,75 m2, dimenzionisani za kamionski transport.
Priprema otkopa
Otkopna priprema se sastoji iz izrade otkopno - pripremnih hodnika. Broj otkopnih hodnika za
pristup komori je obično u funkciji veličine komore, ali u našem slučaju su projektovana dva
otkopna hodnika (na dnu i na vrhu po osi komore).
Otkopni hodnici su trajni i ojačani odgovarajućom podgradom i sa njima se ostvaruju minimalni
troškovi po jedinici otkopane rude.
Bušenje i miniranje
Obaranje rude u komori obavlja se usitnjavanjem pomoću bušenja i miniranja. Pristup komori
se postiže izradom pripremno-otkopnih hodnika podužno u odnosu na pravac otkopavanja
ležišta.
Formiranje otkopa se ostvaruje miniranjem lepeza minskih bušotina između dve etaže,
ali za početno otvaranje fronta ili čela komore potrebno je uraditi početni otvor, tj. Proširenje
koje daje dovoljnu prazninu za kompenzaciju rude miniranjem početne lepeze minskih
bušotina.
Korišćenjem odgovarajućeg eksploziva punjenja osigurava se dezintegracija po celoj
vertikalnoj površini čela komore i formiranje slobodne površine za narednu sekvencu
miniranja. Broj sekvenci (proizvodnih prstenova) miniranja uglavnom zavisi od geomehaničkih
karakteristika radne sredine. Dužina otkopavanja komore mora biti u funkciji očuvanja
stabilnosti zidova komore.
Za miniranje minskih punjenja na dobijanju zeolita, koji se koristi za humanu upotrebu,
mogu da se koriste samo vodoplastični eksplozivi (emulzioni eksplozivi).
Podgrađivanje
Podgrađivanje će se vršiti pomoću ankera. Drvena podgrada za podgrađivanje jamskih
prostorija i otkopa za eksploataciju dela ležišta zeolita, ne može da se primenjuje, jer
onemogućuje povećanje produktivnosti i kapaciteta proizvodnje, a pored toga i onemogućava
upotrebu dizel vozila.
100
Transport izminiranog materijala
Utovar i odvoz odminiranog materijala vrši se samohodnim dizel utovarivačem do skladišnog
prostora rovne rude. Ukupna procenjena masa odminiranog materijala koja je moguća da se
utovari i odveze u jednom ciklusu za model sa utovarnom kašikom u rasponu od 1,5 do 1,7 m3
iznosi 22,5 t.
Ventilacija rudnika
Prilikom dosadašnje eksploatacije od prirodnih uslova poznat je samo sadržaj kristalnog
silicijumdioksida (kvarca) u rudi. Najveći sadržaj slobodnog SiO2 u lebdećoj prašini nalazio se
u pripremnim hodnicima i iznosio je oko 30%. Za ventilaciju jame projektovana je prosta šema
ventilacije sa glavnim ventilatorom i dva ili više separatnih ventilatora, u zavisnosti od stepena
izvedenih radova.
Odvodnjavanje
Istraživano ležište u celosti se nalazi u hidrogeološkoj determinisanoj suvoj zoni. Na
istraživanom ležištu, podzemne vode se pretežno gravitaciono dreniraju znatno ispod najniže
istraživane kote. Dreniranje vode se uglavnom obavlja preko mehaničkih diskontinuiteta
formiranih po slojevitosti. Nivo podzemne vode u okviru ležišta direktno zavisi od režima
atmosferskih padavina, odnosno cirkulacije voda nakon atmosferskih padavina.
Trenutno se od objekata odvodnjavanja nalazi obodni kanal u otkopnom hodiniku, koji
se nalazi na severoistočnom delu jame, gde se voda gravitacijski odvodi do površine i obližnjeg
potoka. Koncepcija odvodnjavanja sastoji se u sledećem:
Odvodnjavanje jame se vrši kombinovano: gravitacijskim odvođenjem voda i prinudnim
pumpanjem sa centrifugalnom potapajućom pumpom i PVC cevovodom u dužini od 193 m,
odakle ponovo gravitacijski otiče potkopom do vodosabirnika na površini.
Vode koje dotiču skupljaće se i transportovati obodnim kanalima koji će biti izgrađeni u
boku hodnika.
Nagib obodnih kanala će podužno pratiti nagib prostorija za odvodnjavanje, a poprečni
nagib treba da bude u dovoljnoj meri da pospešuje brzo oticanje vode.
Projektovanje i izgradnja kanala za odvodnjavanje je uslovljena izabranom komorno - stubnom
metodom otkopavanja i moćnošću i zaleganjem sloja zeolita, kao i osnovnim dimenzijama
prostorija.
Kanalima za odvodnjavanje voda će se odvoditi u Glavni vodosabirnik GVS koji će se izgraditi
na niveleti 373,24 m u prostoriji VTH 2 (ventilaciono-transportni hodnik) i koji je shodno
obliku prostorije projektovan da bude pravougaonog poprečnog preseka
Iz GVS voda će se prinudno pumpati kroz cevovod do nivelete 378,95 m, koja se nalazi na
kraju GVH (glavnog ventilacionog hodnika), a dalje će se gravitacijski odvoditi kanalom koji
se nalazi u potkopu P0 do spoljašnjeg vodosabirnika sa taložnikom odakle će prelivna voda
dalje odvodnim kanalom oticati do obližnjeg potoka.
Obzirom dna prognozirani priliv pukotinskih i drugih voda u jamu, glavni vodosabirnik
mora imati dimenzije i projektovanu zapreminu da primi minimalno dnevni priliv vode,
Snabdevanje pogonskom energijom
Za snabdevanje rudnika komprimovanim vazduhom, predviđena je nabavka kompresora čija je
snaga oko 35-45 kW sa rezervoarom komprimovanog vazduha u rezervoarom vode. Razvod
komprimovanog vazduha će se obavljati glavnim jamskim cevovodom čije su karakteristike:
spoljašnji prečnik 102 mm, debljina zidova 3,5 mm i namenjenog za pritisak vazduha od 7 bara.
Snabdevanje električnom energijom će se vršiti preko novopostavljenog razvodnog ormara u
jami, koji će snabdevati jamske potrošače, a dobijaće struju sa postojeće TS sa transformatorom
prenosnog odnosa 10/04 kV, i snage 630 kVA.
101
4. Zaključak
Rudnik sa podzemnom eksploatacijom zeolita Korminjoš (Zlatokop) je verovatno najstariji
rudnik zeolita na svetu. Trenutno su okonturene i overene reserve od 673.500 t zeolita.
Zemljište na kome su okonturene reserve i sam rudnik su u vlasništvu PD Zeo World d.o.o. iz
Beograda.
Otvaranje rudnika zeolita Korminjoš (Zlatokop) vrši se izradom glavnog ventilaciono-
transportnog hodnika GVTH sa površine terena. Potkop se izrađuje u jalovini sa usponom 2%
u pravcu juga i služi pored transporta za provođenje ventilacione struje u jamu. Pored ventilacije
i transporta ovaj potkop će služiti i za odvodnjavanje, za transport rude I jalovine jamskim
kamionom, kao i za ventilaciju.
Zeolit iz rudnika Korminjoš (Zlatokop) je vulkanskog porekla što garantuje najvišu
čistoću i kvalitet, a kako se eksploatiše jamskim putem, samim tim je veće čistoće, jer je zaštićen
od nepovoljnih atmosferskih uticaja.
Jedan od osnovnih razloga za pokretanje eksploatacije zeolita je širenje asortimana
proizvoda i tržišta. Osnova za navedeni strateški cilj kompanije je svakako u širokom
dijapazonu primene proizvoda, a posebno zbog samog kvaliteta zeolita, koji sadrži najviši do
sada registrovani udeo klinoptilolita u svetu (91,62%).
Literatura
[1] Tehnička dokumentacija PD Zeo World d.o.o.
102
XIV MEĐUNARODNA KONFERENCIJA
OMC 2020
Zlatibor, 14-17. oktobar 2020.
14th INTERNATIONAL CONFERENCE
OMC 2020
Zlatibor, 14-17 October 2020
POTENCIJAL NEMETALIČNIH MINERALNIH SIROVINA RUDARSKOG
BASENA KOLUBARA, SRBIJA
POTENTIAL OF NON-METALLIC MINERAL RAW MATERIALS OF THE
KOLUBARA MINING BASIN, SERBIA
Vučković B.1
Apstrakt
Geološka istraživanja u Kolubarskom ugljonosnom basenu započinju 1936. godine istražnim
bušenjem u ataru sela Vreoci. Istraživanja traju neprekidno do današnjih dana. Ukupno je
izbušeno 7,200 bušotina sa više od 580,000 m. Rezultat se vidi u obliku istraženih 4,1 Mlrd t
resursa i rezervi lignita. Nakon godina jamske eksploatacije, 1952. godine započinje i
površinska eksploatacije, do kraja 2020. godine otkopano je oko 1,2 Mlrd t lignita.
Osim lignita kao glavne korisne mineralne sirovine, pojavljuju se i prateće korisne
nemetalične mineralne sirovine (NMS) - opekarske i keramičke gline, šljunkovi, kvarcni pesak,
dijatomejska zemlja. Tokom ’70-tih i ’80-tih godina XX veka registruje se uzlet na istraživanju,
eksploataciji i preradi NMS, otvoreni su brojni pogoni prerade. Početkom ’90-tih godina XX
veka i naročito u ranom XXI veku, zamire interesovanje za NMS kompleksom, pogoni su
zatvoreni, na kopovima se više ne otkopavaju nemetali.
Početkom 2020. godine pojačano je interesovanje kompanije za resursima NMS u
preostalom neotkopanom delu basena. Detaljnom analizom u neotkopanom delu basena
registrovano je prisustvo i pojave korisnih NMS, za koje se može proceniti količina od nekoliko
stotina miliona m3. Predmet su detaljnog geološkog projektovanja i rudarskog sagledavanja. U
kratkom vremenskom roku značajan deo ovih resursa mogu postati bilansne rudne rezerve na
kojima će se vršiti selektivna eksploatacija, selektivno odlaganje i prerada.
Ključne reči: istraživanje, nemetali, resursi, projektovanje
Abstract
Geological research in the Kolubara coal basin (later Kolubara Coal Mines - KCM) began in
1936 with exploratory drilling in the area of the village of Vreoci. Research is ongoing to this
day. A total of 7,200 wells with more than 580,000 m were drilled. The result is seen in the
form of explored 4.1 billion tons of resources and lignite reserves. After years of pit
exploitation, surface exploitation began in 1952, and by the end of 2020, about 1.2 billion tons
of lignite were mined.
In addition to lignite as the main useful mineral raw materials, there are also
accompanying useful non-metallic raw materials (NRM) - brick and ceramic clays, gravels,
1 Vučković Bogoljub, Elektroprivreda Srbije, Ogranak Kolubara, Lazarevac
103
quartz sand, diatomaceous earth. During the '70s and' 80s of the 20th century, a rise in the
research, exploitation and processing of NRM was registered, and numerous processing plants
were opened. At the beginning of the '90s of the XX century and especially in the early XXI
century, the interest in the NRM complex died down, the plants were closed, and non-metals
were no longer mined in the mines.
At the beginning of 2020, the company's interest in NRM resources in the remaining
unexcavated part of the basin increased. A detailed analysis in the unexcavated part of the basin
registered the presence and occurrence of useful NRM, for which the amount of several hundred
million m3 can be estimated. They are the subject of detailed geological design and mining. In
a short period of time, a significant part of these resources can become balance ore reserves on
which selective exploitation, selective disposal and processing will be performed.
Key words: exploration, non-metallic, resources, designing
1. Decades of geological exploration
The first geological exploration began in 1936 with the drilling of the first exploratory borehole.
After the World War II, exploratory drilling resumed, which continues to this day. In total,
geological surveys have been ongoing for 85 years. During that eight-decade period, on almost
180 km2 area, more than 7,200 boreholes and about 580,000 m were drilled (figure 1). During
these decades of geological exploration, the extent of exploratory drilling has changed,
depending on the stated needs of KCM. Namely, with the need to increase coal production, new
surface mines were opened, and for which detailed geological exploration was required before
the opening. The volume of exploratory drilling, number of holes, methods of drilling and
number of samples taken, laboratory analyzes on coal and other supporting non-metallic
resources changed.
Figure 1. Overview map of the KCM, with the spatial layout of exploration and exploitation
fields; the most important is a central field with an area of over 150 km2
The main coal seam is developed in a large part of the KCM and covers an area of about 180
km2. The morphology of the hanging and laying wall of the Main Coal Bed indicates a clearly
pronounced synclinal form with the eastern (fields A, B, C and D) and western (Zvizdar)
elevated part, opposite the lowered central one (fields Tamnava, Radljevo) and especially
southern part of the deposit (fields F, E). The height difference between the highest elevation
of the coal floor of +160 m (on north and east side) and the lowest of -280 m above sea level
742
000
0
742
500
0
743
000
0
743
500
0
744
000
0
744
500
0
745
000
0
745
500
0
4915000
4920000
4925000
4930000
CENTRAL ZONE
Western Zone
Southern Zone
Zvizdar
Sopic - Lazarevac
TAMNAVA
RADLJEVO
DRADLJEVO - JUG F
G
E
C + B + A
Veliki Crljeni
150 km2
20 km2
10 km2
Ub town
Lajkovac town
Lazarevac town
in 1936. everythingstart from here
104
(south part) is 440 m. Roof Coal Bed is developed only in the southern part of the basin (figure
2) and cover the area of about 36 km2. The longer axis of the general direction of the SE-NW
extension is about 7.5 km long and sinks from east to west.
Figure 2. Kolubara Coal Mines area, position of Floor and Roof coal bed;
gray curved line - river Kolubara divide area on East and West side
2. Coal results
After 85 years of drilling and designing, now we know that there were 4,1 Bt of lignite. Of that
ammounts, about 1,2 Bt were dug out (figure 3) in last 75 years of open pits life. Lignite is not
the goal of this paper.
Figure 3. KCM area, drill-holes since 1936. year; total >7,200 holes, e.g. 580,000 m of core
drilling; dots – drill holes, curved line – river Kolubara which divide area on East and West
side
3. Non metallic raw materials results
Brick clays
After decades of explorations, still seat as resources. It is primarily represented by an abundance
of brick clays and gravel. They are spread throughout the sedimentation-accumulation basin
and exceed the contour of the coal seams (figures 4, 5). A lot of them were dug out (fig 4 –
105
black polygons are surface mines that have been completed). As shown on figure 4, thinner
layers of brick clay are found in the central part of the basin, while areas with thicker clay are
in the eastern and especially in the western peripheral part. Estimated resource brick clay before
the start of excavation amounted to 1.65 billion cubic meters. In next mining decades there are
potential for bricks and other clay products production.
Figure 4. KCM area, clay bricks abundance all over basin; light dots – thin layers, dark dots
– thicker layers (after sept. 2020)
Gravels
Figure 5 shows the spatial distribution of gravel. Contrary to the spatial distribution of brick
clays, the thickest layers of gravel are in the central part of the basin, the eastern part has already
been excavated, in the western part the layers of gravel are thinner. The estimated resources of
gravel before the start of excavation amounted to over 700 million cubic meters. Gravel has a
larger market potential, and exploration of gravel devotes more attention.
Figure 5. KCM area, gravel abundance all over basin; dark dots - thin layers,
light dots - thicker layers (after sept. 2020)
Quartz sands
Quartz sands appear in three different levels (Figures 6, 7, 8). Their appearance is in the roof
tailings of coal, then in the interlayer tailings between the two coal seams and as the deepest in
the bottom of all coal seams. They represent a resistant remnant of acidic igneous rocks from
the end of the Miocene. They can be coarse-grained to dusty, with clay or coal admixtures.
They were partly excavated, partly covered with mine tailings. They represent a significant
106
potential for increasing the mineral and raw material production of the mine, they are in great
demand on the market. Extensive geological research is ahead of them.
Figure 6. KCM area, Roof quartz sands all over basin; dark dots – roof Q sands appearance
(after sept. 2020)
Figure 7. KCM area, Mid level quartz sands all over basin; dark dots – mid Q sands
appearance (after sept. 2020)
Figure 8. KCM area, Floor level quartz sands all over basin; dark dots – floor Q sands
appearance (after sept. 2020)
3. NMR BEYOND 2020
A lot to do. In the coming years / decades, a highly productive geological exploration of non-
metallic raw materials is forthcoming with the aim of translating them into proven ore reserves.
Immediately after that, it is possible to design efficient mining production, with the aim of
increasing the utilization of all usable minerals from the complex deposit. The process of
detailed geological design is underway, a large volume of exploratory drilling will begin soon,
positive results can be expected over the coming months and years.
107
REFERENCES
[1] Vuckovic B., Nesic D., 2011.: Beyond 2010, Sustainable Development in Kolubara Coal
Mines, Serbia - SGEM 11th International Multidisciplinary Scientific GeoConference, 20-
25 June, Albena, Bulgaria, 2011., p. 727-734
[2] Vuckovic B., Nesic D., Andjelkovic N., 2012: Geological Exploration Investments -
What Does it Worth? (Review of Kolubara Coal Mines, Serbia) - SGEM 12th International
Multidisciplinary Scientific GeoConference, 17-23 June, Albena, Bulgaria, 2012., p. 593-
602
[3] Vučković B., 2014 : Geološka istraživanja uglja na polju G, kolubarski ugljonosni basen
- prethodna i planirana, sa posebnim osvrtom na sumpor - X. Savetovanje sa
međunarodnim učešćem, Zaštita životne sredine i održivi razvoj Energetika i rudarstvo
2014, 11-13. mart. 2014., Tara, Srbija, str. 403-415
[4] Vuckovic B., Radosavljevic S., Ignjatovic M., Bakic V., 2015: Investments in Geology
Explorations - Results (Review of the Kolubara Coal Mines, Serbia) - 47th IOC,
International October Conference on Mining and Metallurgy, 04-06 October, Bor Lake,
Bor, Serbia, 2015., p. 41-44
[5] Vučković B., Bačanac V., Bakić V., 2016 - Operativni troškovi geoloških istraživanja na
odabranim ležištima lignita - rudarski basen kolubara, Srbija - I. Međunarodni
Simpozijum INVESTICIJE, NOVE TEHNOLOGIJE U RUDARSTVU I ODRŽIVI
RAZVOJ 2016, 24-25. novembar 2016., Šabac, Srbija, str. 79-87, ISBN: 978-86-80464-
04-6
[6] Vuckovic B., Dimitrijevic B., 2018: Investments in geological exploration and affectation
on mining operating cash costs at lignite open pits Kolubara (Lazarevac), Serbia - 14th
International Symposium Continuous Surface Mining ‘’ISCSM 2018’’, 23-26. Sept.
2018, Thessalonica, Greece, book of abstracts
[7] Vuckovic B., Dimitrijevic B., Radovanovic B., Simic Z., Stojkovic H., 2018: Geological
explorations of lignite on the E field and affectation on mining operations designing,
Mining Basin Kolubara, Serbia - 13th Internatioanl Conference of Surface Mining OMC
2018, 17-20 Oct. 2018., Zlatibor, Serbia
[8] JOURNALS, WWW, DOCUMENTATION CENTER:
a. EPS, Kolubara Coal Mines, Technical & Designing Documents
b. www. EPS.co.rs
Jugoslovenski komitet za površinsku eksploataciju Yugoslav Opencast Mining Committee
Savez inženjera rudarstva i geologije Srbije Society of Mining and Geology Engineers of Serbia