Miskolci Egyetem. Műszaki földtudományi Kar. Bányászati és Geotechnikai Intézet. Bányászati és Geotechnikai Intézeti Tanszék

Átírás

1 Miskolci Egyetem Műszaki földtudományi Kar Bányászati és Geotechnikai Intézet Bányászati és Geotechnikai Intézeti Tanszék Nagymányok II.- mészkő, agyag bányatelken működő kőbánya robbantási technológiájának vizsgálata, a robbantás paramétereinek változása robbantólyuk átmérő változásának függvényében, alternatív javaslatok Diplomamunka Készítette: Nagy Tamás Szak: Bánya- és geotechnika mérnöki MSc. Belső konzulens: Dr. Kamburov Sztefan okl. bányamérnök, okl. robbantástechnikai szakmérnök Bányászati és Geotechnikai Intézet Külső konzulens: Veres Zoltán okl. bányamérnök Nagymányok II.- mészkő, agyag bánya felelős műszaki vezető Miskolc, 2017

2 Diplomamunka feladat Nagy Tamás szigorló bánya- és geotechnikai mérnök (MSc.) hallgató részére A diplomamunka címe: Nagymányok II.- mészkő, agyag bányatelken működő kőbánya robbantási technológiájának vizsgálata, a robbantás paramétereinek változása robbantólyuk átmérő változásának függvényében, alternatív javaslatok Munkájában dolgozza ki részletesen a következőket: 1. Vizsgálja meg Nagymányok II.- mészkő, agyag bányatelken működő kőbánya robbantási technológiáját, különösen a műszaki leírását! 2. Ismertesse a nagyfúrólyukas robbantási technológia paramétereit! 3. Vizsgálja meg a robbantólyuk átmérő növelésének hatására hogyan változnak a robbantás paraméterei, tegyen javaslatot alternatív megoldásokra! A diplomamunka beadási határideje: május 5. (péntek) Egyetemi konzulens: Dr. Kamburov Sztefan okl. bányamérnök, okl. robbantástechnikai szakmérnök Miskolci Egyetem, Bányászati és Geotechnikai Intézet Külső konzulens: Veres Zoltán, okl. bányamérnök Nagymányok II.- mészkő, agyag bánya felelős műszaki vezető Miskolc, október 10. Dr. Molnár József Intézetigazgató egyetemi docens

3 Eredetiségi Nyilatkozat "Alulírott Nagy Tamás, a Miskolci Egyetem Műszaki Földtudományi Karának hallgatója büntetőjogi és fegyelmi felelősségem tudatában kijelentem és aláírásommal igazolom, hogy ezt a diplomatervet meg nem engedett segítség nélkül, saját magam készítettem, és a diplomatervben csak az irodalomjegyzékben felsorolt forrásokat használtam fel. Minden olyan részt, melyet szó szerint, vagy azonos értelemben, de átfogalmazva más forrásból átvettem, egyértelműen, a forrás megadásával megjelöltem." Miskolc, május a hallgató aláírása

4 Tartalomjegyzék: Tartalmi összefoglaló... Synopsis/Content Summary Bevezetés A bánya bemutatása A bányatelek közigazgatási helye és földrajzi elhelyezkedése, domborzati viszonyai2 2.2 Geológiai és tektonikai viszonyok Általános ismertetés Fedő ismertetése Haszonanyag ismertetése, felhasználási lehetőségei Fekü ismertetése Tektonikai viszonyok Hidrogeológiai viszonyok Ásványi nyersanyag és bányaművelés Művelés ütemezése A termelés ütemezése az első három évre A bányaműveléshez használt technológiák és gépek Humusz és meddő letakarítás Az ásványi nyersanyag jövesztése Rakodás és szállítás Depóépítés Tájrendezés Nagyfúrólyukas robbantástechnika alapjai A közelségi tényező (m=e r /W) A robbantólyukak átmérőjének nagysága Az előtét és a robbantólyukak közötti távolság A fojtás méretezése I

5 3.5 A robbantólyukak dőlésszöge A túlfúrás hosszának meghatározása, a beszorítás kompenzálása A robbantólyuk hossza A töltetsorok száma és a sorok közötti távolság Az iniciálás helye, módja és iránya Az időzítés szerepe Az egy robbantólyukba töltött robbanóanyag mennyisége, az alkalmazott töltet szerkezete, akusztikus illesztés A robbantások káros hatásai Szeizmikus hatás Léglökés Repeszhatás elleni védelem A jelenleg alkalmazott robbantási technológia műszaki leírása Technológiai paraméterek Az előtét nagysága A robbantólyukak egymás közötti távolsága A fojtás hossza A robbantó lyuksorok közötti távolság A túlfúrás hossza A robbantólyukak dőlésszöge A késleltetési idők meghatározása Lyuksoron belül a szomszédos töltetek közötti késleltetési idő Lyuksorok közötti késleltetési idő A robbantólyukak hossza, száma A lyuksorok száma Talplyukak használata esetén a technológiai paraméterek A mértékadó töltet tömege, a robbantások hatástávolságai II

6 4.2.1 A mértékadó töltet (Q f ) tömege Az évi termeléshez szükséges robbanóanyag és gyutacs mennyisége Szeizmikus biztonsági távolság A repeszhatás biztonsági távolsága A léglökés biztonsági távolsága A robbantásoknál használható robbanóanyagok és gyutacsok Az indítótöltetek száma, helye, elhelyezése és indítási módjuk Indító töltetek száma a töltetekben Indító töltetek helye Indító töltetek iniciálása Indító töltetek időzítése, indítási sorrend Vizes környezetben alkalmazandó robbanóanyagok és elhelyezésük Robbantóhálózatok kialakítási módjai Robbantógép használata NONEL robbantóhálózatokban használt robbantógépek NONEL robbantóhálózat kialakítása A robbantások kivitelezése A jelenleg használt robbantási technológia paramétereinek változása nagyobb átmérőjű robbantólyukakkal végzett robbantás esetén Technológiai paraméterek A közelségi tényező értéke Az előtét hossza Robbantólyukak egymás közötti távolsága A robbantó lyuksorok száma és azok közötti távolság A fojtás hossza A túlfúrás hossza Késleltetési idők meghatározása III

7 Lyuksoron belül a szomszédos töltetek közötti késleltetési idő Lyuksorok közötti késleltetési idő A robbantólyukak hossza és száma A mértékadó töltet tömege Az évi termeléshez szükséges robbanóanyag és gyutacs mennyisége A robbantások hatástávolságai Szeizmikus biztonsági távolság Repeszhatás biztonsági távolsága A léglökés biztonsági távolsága Alternatív robbantási technológiák Összegzés Felhasznált irodalom Mellékletek számú melléklet: A bánya panorámaképe számú melléklet: A tervezett kitermelés számú melléklet: A megengedett rezgési sebesség meghatározása a távolság és a frekvencia függvényében számú melléklet: A védendő létesítmény besorolása Mellékletek jegyzéke Köszönetnyilvánítás IV

8 Tartalmi összefoglaló Diplomamunkámban a Nagymányok II mészkő, agyag védnevű bányatelken végzett robbantások technológiai ismertetésével, illetve alternatív technológiák keresésével foglalkoztam. Feladatom az volt, hogy első körben felülvizsgáljam a jelenlegi technológiát, majd ezt követően vizsgáljam meg a jelenlegi technológia nagyobb átmérőjű robbantólyukkal történő alkalmazásának lehetőségét, végül keressek alternatív robbantási technológiákat. Diplomamunkám első felében bemutatom a Nagymányok II mészkő, agyag védnevű bányatelket: földrajzi elhelyezkedését, a terület geológiai besorolását, a kitermelhető ásványi nyersanyagvagyont, illetve a termelés főbb paramétereit. A második nagyobb egységben a nagyfúrólyukas robbantások főbb technológiai paramétereit mutatom be, amelyek jelentős mértékben befolyásolják a robbantás végkimenetelét, a kőzet aprítási fokát. A fejezet végén pedig rátérek a főbb biztonsági távolságok számítási módjára. A harmadik részben ismertetem a jelenlegi robbantási technológia főbb paramétereit, a második fejezethez hasonló módon. Bemutatom a NONEL rendszer felépítését, iniciálását és a késleltetések beállítását, végül pedig a robbantás lefolytatását és lefújását. Az utolsó nagy fejezetben leírom, hogy mennyire fontos a technológiák tervezésénél figyelembe venni a kőzet repedezettségét és annak irányítottságát. Ezután három különböző robbantólyuk átmérőre (96, 102 és 115 mm) kiszámítom és ismertetem a robbantás fő technológiai paramétereit. A kiszámolt variációkból a kőzet repedezettségének mértékét figyelembe véve kell a legoptimálisabb lehetőséget kiválasztani. Végül röviden leírok két alternatív robbantási technológiát. Synopsis/Content Summary My MSc thesis addresses the technological review of the firing performed at Nagymányok II, a ragstone and clay claim, and the search for alternative firing technologies, respectively. Firstly, the interpretation of the current technology was required in order to assess the possibility of applying this current technology with a vent that was increased in diameter. Finally, as I mentioned earlier the search for alternative firing technologies had to be done.

9 In the first main part of the thesis the geographical location, the geological classification, the main parameters of the output and the exploitability of the mineral resources of Nagymányok II will be introduced. The second part of the thesis contains information about the main technological parameters of firings that applying wide bores. These parameters greatly influence the outcome of the firing and the degree of fragmentation of the rock. At the end of this section the methods of calculating security distances will be discussed. In the third part the discussion about the main parameters of the current firing technology will be done in a similar style compared to the second part. I will introduce the organization, the initialization, the delay and abortion of the NONEL system. The last big chapter addresses the consideration of the directional fragmentation of the rock when designing firing technologies. After this introduction, the calculation and its interpretation will be presented related to three differently-sized (96, 102 and 115 mm) vents. From the calculated values, considering the fragmentation of the rock, the most optimal variation must be chosen. At last, I describe two alternative firing technologies.

10 1. Bevezetés Diplomamunkám témája a Nagymányok II. mészkő, agyag (1. ábra) védnevű bányatelken végzett termelő robbantások technológiai bemutatása volt. A bánya engedélyezetési eljárása már a 2000-es évek elején elkezdődött, azonban természetvédő csoportok hosszú ideig megakadályozták, hogy a szükséges engedélyeket megkapják (emiatt nem üzemelhet a Nagymányok I szén védnevű bánya sem), végül 2012-ben sikerült a bányát elindítani. Az első három évben letakarítási munkálatok folytak. Az első termelő robbantásra 2015 őszén került sor, az ekkor jövesztett követ még csak a szállító út építésére használták fel tavaszától kezdve folyamatossá váltak a robbantások, 2016 nyarára pedig elkészült a szállító út is, így megkezdődhetett a tényleges forgalmazás is nyarán itt töltöttem el kötelező szakmai gyakorlatomat, így tulajdonképpen jelen lehettem a bánya indulásánál, valamint két termelő robbantást is sikerült megnéznem. A bánya a jövőben hivatott lesz ellátni a közelben épülő M9-es autópályát illetve több másik nagyobb projektet is. Ehhez szükséges lesz a mostaniaknál sűrűbben termelő robbantásokat végezni. Emiatt felmerült az igény, hogy meg kellene vizsgálni más technológiákat is, amikkel esetleg csökkenteni lehetne a fúrási és robbantási költségeket. Témaválasztásom tehát ezen okokra vezethető vissza. 1. ábra Nagymányok II. - mészkő, agyag bánya frissen kialakított bányaudvara a augusztusi robbantás előtt (a szerző saját felvétele) 1

11 2. A bánya bemutatása Az alábbi fejezetben a Nagymányok II. mészkő, agyag védnevű bányát fogom röviden bemutatni. A fejezet megírásához a bánya kitermelési műszaki üzemi tervét [5] és a szakmai gyakorlatom alatt szerzett információkat használtam fel. 2.1 A bányatelek közigazgatási helye és földrajzi elhelyezkedése, domborzati viszonyai A bányatelek (panorámaképe az 1. sz. mellékletben) a Kelet-Mecsek É-i részén, Tolna megye D-i peremén, Baranya és Tolna határa közelében, Nagymányok külterületén található. A bánya műholdas képe az 2. ábrán látható. A bányatelekbe benyúlik az egykori nagymányoki kommunális hulladéklerakó, melynek létesítése már befejeződött. Ennek a területnek a termelésbe vonása a hulladéklerakó rekultivációja után lehetséges. A bányatelektől Ny-ra szántóföldi mezőgazdasági művelés a jellemző, a többi területen erdő látható. A bányatelken belül található a régi, felhagyott mészkőbánya is, amit már több évtized óta nem művelnek. A bányatelek déli szomszédságában fekszik a Nagymányok I szén védnevű bányatelek, amin jelenleg nem folyik kitermelés. A bányatelket Nagymányokról D-i irányba haladva a volt brikettgyár mellett elhaladó aszfaltozott útról lehet megközelíteni. 2. ábra A bánya műholdas képe 2

12 A bányatelek fedőlapja +255,00 mbf., alapja pedig +167,00 mbf. található. Területének nagysága m 2 (23 ha m 2 ). Töréspontjainak koordinátái (EOV rendszerben) az 1. sz. táblázatban láthatók. Töréspont száma X Y Z I , ,0 231,0 II , ,0 195,0 III , ,5 188,0 IV , ,2 189,0 V , ,6 187,0 VI , ,0 178,0 VII , ,2 210,0 VIII , ,0 253,0 IX , ,0 255,0 1. táblázat Bányatelek töréspontjai [5] A bányatelek morfológiáját É-i irányultságú lejtők és szintén közel É-i irányba futó völgyek jellemzik, amelyek csak csapadékos időben szállítanak vizet. A tágabb terület is forrásokban szegény, csak időleges szivárgók találhatók, melyek vízhozama jelentéktelen. A terep szintmagassága + 187, ,0 mbf. között változik, jellemzően É és ÉK-i irányba lejt. A lehulló csapadékvizet a bányatelektől K-re húzódó völgytalpi időszakos vízfolyás vezeti le a Völgységi-patakba. A patak a bányatelektől É-i irányba 800 m-re húzódik. 2.2 Geológiai és tektonikai viszonyok Általános ismertetés A bányatelek területe a Kelet-mecseki Északi Pikkely szerkezeti egység váraljai völgytől K-re eső részéhez tartozik, amely területi elkülönítés elsősorban a feketekőszén előfordulás szempontjából fontos. A kutatási terület É-i részén a Pikkelyt egy É-ÉNy-i vergenciájú feltolódási öv határolja, amely mentén jelentős oldaleltolódás is történt. Tőle D-re a felszínen is előfordul a mezozoos karbonátos összlet, amelyet D felé a kőszenes összlettől egy bonyolult, vetők és feltolódások kombinációjából álló, tektonikus helyzetben riolittufa testeket magába foglaló töréses övezet határol el. A bányatelket is befoglaló 3

13 tektonikai egység legidősebb ismert képződménye a középső triász anizuszi emeletébe sorolt Lapisi Mészkő Formáció karbonátos (mészkő és dolomit) összlete. A nagymányoki Kálvária, Bányatelep felől D-re az Antal-aknáig húzódó völgy É-i részén a felszínen is és archív kutatási létesítményekben, pl. a lezárt, de még nem tömedékelt Rezső-táróban is tanulmányozható a gyűrt, tört meszes dolomitos rétegsor. A Formációt vékonyréteges dolomitos mészkő, gumós, pados mészkő, az ún. sárgabetétes mészkő alkotja, mintegy m vastagsága három fő rétegcsoportra osztható: - A vékonyan rétegzett dolomitos mészkő rétegcsoport a legidősebb ismert képződmény a területen, dolomitos mészkő, kövületes mészkő, dolomitrétegek alkotják. A pados mészkő legjobb feltárását a bányatelek területén elhelyezkedő felhagyott mészkőbánya adja. A felszín alatt a +157 m szinten húzódó Rezső-táróban harántolták, azonban részletes leírás e képződményekről nem ismert. - A biogén mészkőpadokat tartalmazó mészkőgumós mészmárga az anizuszi emelet középső tagozata a fedettség miatt felszínen nem tanulmányozható. A Szarvas-tárótól D-re húzódó szekérút mentén történelmi említések vannak erre. A tárók szelvényeinek leírása ezen összletre nem ad információkat. - Az úgynevezett sárgabetétes mészkő (3. ábra) és cukorszövetű másodlagos dolomit alkotják a Formáció felső részét. A sötétszürke finomkristályos tömött mészkőben (4. ábra) szabálytalan alakú, vöröses sárga foltok találhatók, ezen foltokban a mészkő durvábban kristályos. Felszínen a nagymányoki felhagyott mészkőbánya D-i végében találhatók meg e rétegek. Két válfajuk ismeretes, az egyik a cukorszövetű dolomit a felső anizuszi vastagpados mészkőből keletkezett, színe világosszürke. Elterjedtebb a világos 3. ábra "A sárgabetétes" mészkő a felhagyott bánya déli felén (a szerző saját felvétele) 4

14 sárgásszürke, aprókristályos vékonypados agyagos dolomit, amely ugyancsak tömött szövetű, kifejlődése csapás mentén változó. A felső triász rétegsort a Kantavári Formáció képződményei képviselik, az Nm-4 fúrásból ismertek. A Karolinavölgyi Homokkő Formáció külszínen Váralján fordul elő, de a Rezsőtáróból is leírták. Az 1991-ben mélyült kőszénkutató fúrások közül a Nm-15 és a V-37 tárta föl 36,9 és 46,7 m átfúrt vastagságban. A vizsgált területtől D-re elhelyezkedő Mecseki Kőszén Formáció alsó jura képződményeiről vannak a legrészletesebb információk. Az 1991-ben a tervezett külfejtés megnyitásának megalapozására mélyített (Calamites Kft.) 5 magfúrás tárta fel az összletet. A feltárt kőzetek jellemzően aleurolitok, homokkősávos aleurolitok, aleurolitsávos homokkövek, 4. ábra Sötétszürke, vastagpados, tömött mészkő a felhagyott bánya mellett (a szerző saját felvétele) agyagkövek, szenes agyag- kövek, agyagos kőszenek, kőszenek, természetes koksz, tufit és kréta korú alkálidiabáz benyomulások (Mecsek-jánosi Bazalt Formáció). A mezozoos és neogén rétegsor közt jelentős üledékhézag van, ami a terület szárazulat állapotát bizonyítja. A kutatási területen miocén üledékek nem találhatók, de a D-i határon tektonikus helyzetben települ a Gyulakeszi Riolittufa Formációba sorolt riolit ártufa. A triász - liász pikkely határán több bányatérség is feltárta. 5

15 A harmadkor végi pannóniai emelet képződményeit a Dunántúli Főformációcsoportba sorolt képződmények, sárga, limonitos, változatos szemnagyságú, csillámos, helyenként kavicsos homok, homokkő, valamint agyagmárga márga rétegek alkotják. A legtöbb nagymányoki fúrásból és felszínről is ismert képződmények. Vastagságuk a szénkutatási területtől Ny-ra sem haladja meg a 25 m-t Fedő ismertetése A humuszos réteget holocén termőtalaj jelenti, amely genetikailag barna erdőtalaj. A bányatelek területére talajmentési terv készült, amely kimutatta, hogy a mentésre érdemes humuszos talaj vastagsága 0,2 m a kommunális hulladéklerakót és az öreg bánya területét kivéve. A legfiatalabb, holocén-pleisztocén üledékek az egész kutatási területen megtalálhatók. Elsősorban lösz, lejtőlösz, agyagosodott, a felszínhez közel talajosodott lösz. Az agyag összlet közepes és kövér agyag, homokos, homoklisztes, alárendelten kavicsos képződményekből áll, melyek rétegzettek vagy lencsés kifejlődésűek. vékonyréteges, váltakozó minőségű, a pleisztocén lösz összletbe sorolt. Az agyag ásványi nyersanyag a 1419 kódszámú agyag csoport, képlékeny agyag-ii alcsoportba tartozik Haszonanyag ismertetése, felhasználási lehetőségei A bányatelek fő haszonanyaga a 1533 kódszámú, tömött kristályos mészkő csoport, kristályos mészkő alcsoportba tartozik, melynek geológiai ismertetését a pontban megtettem. A mészkő anyagvizsgálata a Budapesti Műszaki Egyetem akkreditált laboratóriumában készült. A bevizsgált tömött mészkő minták, megfelelő paraméterekkel rendelkeznek útépítési, aszfalt és beton adalékanyagként történő felhasználáshoz. További anyagvizsgálatokat a termelvényből elvégezhetők az aktuális felhasználási igények szempontjai szerint Fekü ismertetése A feltárt területen belül a mészkő összlet abszolút fekü kőzeteit nem értük el, mert azok nagy mélységben helyezkednek el a bányatelek megállapított alaplapjához viszonyítva. Az alaplap megállapításánál nem e fekü elhelyezkedése, hanem a karsztvíz szint magassága volt meghatározó tényező, mivel azt 10,0 m-nél jobban nem lehet megközelíteni a hatályos törvényi előírás szerint. 6

16 2.2.5 Tektonikai viszonyok A szerkezeti viszonyok tekintetében az Északi Pikkely nagymányoki szerkezet - nek is nevezett részének jellemzői. A szerkezetet Ny felől az un. Karolina-vető zárja le, amely a kőszénösszlet szempontjából alapvetően fontos, a kutatási területünket megközelítően Ny-on le is határolja, azonban viszonylag vastag pannon pleisztocén üledéksor fedi. A területünkön D-en a triász összlet gyakorlatilag az alsó jura kőszéntelepes összlettel érintkezik, köztük a már említett riolittufa tektonikus blokkokba, hosszanti pásztákba szerveződött tömbjei találhatók, a vetőzóna általános dőlésiránya D- DK-i. K felé a szerkezet lépcsős vetődésekkel a mélység felé folytatódik, a legújabb kutatások szerint egészen Bonyhád É-i részéig, ahol kiékelődik. A felhagyott mészkőbánya falainak jellemző dőlése D-ies, dőlésszöggel jellemezhető, de a gyűrt, pikkelyes szerkezet következtében előfordulnak É-ra dőlő meredek redőszárnyak is. 2.3 Hidrogeológiai viszonyok A kőszéntelepes összlettel érintkező mészkő-dolomit rétegsor Nagymányoktól D-re kis területen alig fedett, ezért helyenként kisebb karsztos járatok alakultak ki, melyek a bányászati történeti adatok szerint jelentős mennyiségű vizet tartalmazhattak, de ha volt is bennük víz, leürültek. Az Antal-, a Szarvas-, a Rezső- és a Mészkő-tárók nagy hosszban harántolták ezen képződményeket, de vízbetörés a kihajtásuk során nem történt. A Szarvas-táró szelvényen jegyzett egyetlen vízcsurgás nagy valószínűséggel töréses tektonikus szerkezethez köthető. A szelvényen jelzik még a H 2 O+CaCO 3 jelenséget, amely a Kaolin-vágattól É-ra a mészköves összletre utal, a triász összletet D-re lezáró jelentős tektonikus övhöz köthető. A meszes és kőszenes összlet közt húzódó, részben kaolinosodott és zeolitosodott, bontott riolittufa összlet vízrekesztő, így annak két oldalán jelentős potenciálszint különbségek is kialakulhattak, elsősorban a töréses szerkezeti övhöz köthetően. E feltételezés óvatosságra int a D-i határoló szerkezeti öv megközelítését illetően. Lényeges vízmennyiségre számítani nem kell, mivel a ma is álló Rezső-táró mbf. talpszinttel jellemezhető, és gyakorlatilag száraz, erről a nagymányoki bányában korábban dolgozott szakemberek is említést tettek. Az alsó liász korú kőszénösszlet jellemzően száraz, vízrekesztő, csak a nyitott töréses szerkezeti elemek mentén vezethet némi vizet. A bányabeli vízjelenségek adnak némi támpontot a területünk vízföldtani leírásához, de jellemzően a kutatási terület D-i részén húzódó tektonikus övhöz kötöttek, és 7

17 a mélyebb szinteken, tehát jóval a tervezett kőbányászat talpa alatti események leírása maradt meg. Wein Gy. és Kopek G. már korábban kihangsúlyozták a nagymányoki bánya vízbetörés veszélyességét, mivel a tektonikus övön túli mészkő összletet kriptokarszt állapotúnak tekintették. A beszivárgást elsősorban a meredek dőlésű réteglapok mentén az ottani oldásos folyamatoknak tulajdonították. Mindezen adatok a tervezett mészkőbánya talpa alatt több mint 100 m-re vonatkoznak, azonban a tektonikus övezet mentén továbbra is óvatosságra intenek amellett is, hogy sem a Rezső-, sem a Mészkő - táró kihajtása idejéből nem maradtak fenn vízre utaló adatok, információk. A mezozoos alaphegységre települő pannóniai rétegek törmelékes üledéke sorozata viszonylag jó vízvezető, azonban kis vastagsága miatt jelentéktelen víztároló. A holocénpleisztocén képződmények a kiemelt területeken vékonyak és szárazak, a patakvölgyek kavicsos kitöltése vezethet jelentősebb mennyiségű vizet, azonban a völgyek e területen fejletlenek, nem képződött bennük vastagabb mederüledék. A kutatófúrások a pleisztocén löszös összletben a konkréciós szintekhez kötötten harántoltak nedves, vízzel telített és vékony rétegeket, amelyek a löszalji víz típusába sorolható, leürülő, korlátozott utánpótlású, hozamukban jelentéktelen víztestek tározói. Hidrogeológiai szempontból jelentőségük nincs. A korábbi ismeretek, a Rezső - és a Szarvas - táró száraz, bizonyítottan karsztvíz feletti mbf. talpszintje alapján a bányatelek alapsíkját a +167,0 mbf szinten határozták meg. A bányatelket ÉK-DNy-i irányban harántoló Rezső - táró ma is áll, gyakorlatilag bejárható, belőle víz nem folyik ki, tehát bizonyítottan a karsztvíz szint fölött helyezkedik el. A kutatási terület keleti részén húzódó Szarvas-táróból jelentéktelen mennyiségű víz szivárog ki, tehát ez a táró is a karsztvíz szint fölött helyezkedik el. A karsztvíz pontos elhelyezkedésére a területen adatot nem ismerünk, a kutatásunkkal a vízszintet nem értük el. A bánya leendő talpa és a tárók főtéje közti biztonságos védőtávolság, valamint a karsztvíz védelme érdekében, konzervatív becsléssel + 157,0 m karsztvízszintet feltételezve 10 m védőréteg visszahagyását tartjuk szükségesnek. 2.4 Ásványi nyersanyag és bányaművelés Művelés ütemezése A tényleges bányászati tevékenységet a 2015-re tervezett terület (lásd tervtérkép részlet [2. számú melléklet] 2015 termelés) letakarásával kezdték. A kialakítandó termelési szintekhez igazodva a szint talpa a 197,0 mbf. magasságon lett kialakítva. Itt elkezdték a 8

18 nyitóárok kialakítását a tervtérképen ábrázoltaknak megfelelően. Ezután a fejtési rézsűket mezőbe haladóan K-i és Ny-i irányba indították el re a nyitóárok már elkészült, illetve elindították Ny-i irányba, az öreg munkálatok felé a fejtést. A következő szint talpát a 212,0 mbf. szinten alakítják ki. Itt betörnek egy újabb 30,0 m széles nyitóárokkal és elhaladnak a bányatelek határáig. Következő lépésként a fejtési rézsűket mezőbe haladóan elindítják Ny-i és K-i irányba. Amikor az egymással szemben lévő homlokok elhaladtak minimum 65,0 m-re egymástól, akkor folytatják a 197,0 mbf. szint kialakítását és ugyanolyan sorrendben végzik a munkákat ezen a szinten is, mint a felsőbb szinteken. A fejtési szintek tervezett előrehaladását a kitermelésre tervezett mennyiségeknek megfelelően a tervtérképen éves bontásban ábrázolják. A számításoknál figyelembe vették az öreg műveleteket is. A régi fejtés kitermelt készletével nem számoltak, de ezt a tervtérképen a megjelenítés bonyolultsága miatt nem ábrázolják. Az egymás alatt lévő rézsűk talpa és koronája között minimum a falmagasságnak megfelelő 15,0 m padkákat hagynak el minden irányban. A bányatelek határánál figyelembe veszik a határpilléreket és annak megfelelően alakítják ki a rézsűket. A hároméves tervciklusra tervezett előrehaladás a tervtérképen és metszeteken látható. Kellő nagyság kialakítása után egyszerre több pászta robbantására kerülhet sor a kereslettől függően. Egyvonalban lévő egymás alatti szinteken lévő pászták egyidejű kialakítása és termelése tilos! A lefedés a mészkő kitermelést megelőzi. Ha a mészkő termelés szintjének felső rézsűkoronája 10,0 m-nél jobban megközelíti a lefedés rézsűlábát, akkor a lefedést tovább folytatják. Addig a mészkő termelést nem lehet folytatni azon a szinten A termelés ütemezése az első három évre A humuszmentést cc. 4,4 ha területen szükséges elvégezni, ami magába foglalja az öreg bánya területét, ahol gyakorlatilag mentésre alkalmas talaj nincsen. Az egész terület talajmentését az első két évben tervezik elvégezni. A szakmai gyakorlatom kezdetén a talajmentést már elvégezték, letakarító munkálatokat már nem végeztek. A területen átlagosan 5 m agyag vastagságot vehetünk figyelembe, melyet le kell termelni a mészkőtest megnyitásához. Ennek mennyiségeit a betervezett területek első évében szükséges letakarni. A mennyiségeket ehhez igazítva határozták meg. A mészkő kitermelés mennyiségét az évenként betervezett fejtési területek és szintek magassága alapján határozták meg. A tervezett kitermelési mennyiségeket éves bontásban a 2. sz. táblázat tartalmazza. 9

19 Kitermelés (m 3 ) Tervidőszak m 3 Humusz Agyag Mészkő Összesen: táblázat Tervezett kitermelési mennyiség [5] A bányaműveléshez használt technológiák és gépek Első fázisként a nyitási terület kialakítása történik meg, amelyet a mészkő felső szintjéig alakítanak ki. Ebben a periódusban a növényzet eltávolítása után a felszíni talajtakarót félredeponálják, majd a mészkőréteg feletti réteget távolítják el. A letakarítás befejeztével a mészkő leművelését kezdik meg. A technológia elemei az alábbiak: 1. humuszréteg letakarítása; 2. harmad-, negyedkorú rétegek letakarítása; 3. mészkő jövesztése robbantással; 4. kőtörés, osztályozás; 5. rakodás, szállítás; 6. hányóképzés Humusz és meddő letakarítás Humusz letakarás: A fenti táblázatban szereplő rétegvastagságot dózerrel összetolják a növényzettel együtt és teherautóra rakva a tervezett humuszdepóra szállítják. Ott döntés után elterítik és kialakítják a depó formáját. Ezt a műveletet rétegenként ismétlik 1,0 m rétegvastagságban, hogy a talaj ne tömörödjön túlzott mértékben. A fedő agyag letakarítása: A mészkő fölötti fedő az agyag ásványi nyersanyagként beazonosított váltakozó agyagtartalmú, löszös, homokos, kavicsos réteg, mely váltakozó vastagságban fedi a mészkőtestet. Kitermelését szintes szeletes fejtéssel végzik a kialakításra kerülő fejtési terület fölött. A lefedésnek minimum 10,0 m-rel meg kell előznie a mészkő fejtését. A fejtési rézsűk magassága az 5,0 m-t, dőlésszöge a 40 o ot nem haladhatja meg. A rézsűk között minimum 5,0 m védőpadkát kell elhagyni. A letermelést lánctalpon mozgó forgózsámolyos jövesztő rakodógéppel végzik. A kotró közvetlenül a szállító járművekre termel. 10

20 Az ásványi nyersanyag jövesztése A mészkő jövesztése nagyfúrólyukas robbantással történik. A terepi adottságokból és az alaplap magasságából adódóan a 3. sz. táblázat szerint alakítják ki a szinteket. Bányaszint talpa (mbf) Szint megnevezése 167 IV. termelő szint 182 III. termelő szint 197 II. termelő szint 212 I. termelő szint 227 Lefedési szint 3. táblázat Szintkiosztás [5] A robbantások 15 x 10 x 30 m nagyságú pásztákban történnek. Az egyszerre lerobbantott készlet mennyisége kb t. A kialakított homlok meredeksége o között változik, a kőzet településétől, repedezettségétől és a tektonikai viszonyoktól függően. Ezt minden egyes robbantás előtt a felelős műszaki vezető és a robbantás vezető határozza meg. A nagyátmérőjű robbantólyukak fúrását egy Atlas Copco ROC típusú fúrókocsival végzi egy külsős cég. A robbantásokat az AUSTIN Hungary Kft. végzi. Munkájukat kizárólag az engedélyezett RTE robbantási tevékenység végzésének üzemi utasítása és az érvényben lévő szabályoknak és előírásoknak megfelelően végezhetik. A robbantást követően a mobil kőtörő és osztályozó berendezés a lerobbantott falhoz áll. A lerobbantott mészkő egy részét pofás előtörőbe egy lánctalpas forgókotró adagolja, aminek során a 0/500 mm-es kőzetből 0/150 mm-es töretet állítanak elő. A másik részét szintén egy lánctalpas forgókotró adagolja a Metso Lokotrack LT1110-es gyártmányú mobil kőtörő és osztályozó berendezésbe (5. ábra). A röpítő törő előtt a garatban megtörténik a föld és a por leválasztása. Ezután a tört kőtermék a gép elejében lévő osztályozó berendezésbe kerül, ahol a rostamérettől függően kétféle termék keletkezik: egy végtermék, illetve egy túlméretes frakció, amit egy mellékszalagon keresztül visszavezetnek a garatba, vagy pedig a gép mellé depózzák és a későbbiekben megpróbálják értékesíteni. Szakmai gyakorlatom során 0-22, 0-33, 0-56 és ös termékeket állítottak elő, de a paletta bővíthető a piaci igényeknek megfelelően. 11

21 5. ábra Metso Lokotrack LT 1110 mobil kőtörő berendezés (a szerző saját felvétele) Az előállított zúzottkőtermékeket gumikerekes homlokrakodó géppel rakják a tehergépjárműre, és a készanyag-tárolóba szállítják, ahonnan a vevők kiszolgálása történik. Két darab homlokrakodót használtak, egy Liebherr L551 és egy L541 típusút Rakodás és szállítás A termelvény szállítása billenőplatós tehergépkocsikkal történik. A bányabeli szállításhoz szükséges utakat finom kőszórással látták el. A bánya belső szállítási útjain a haszonagyag szükség szerinti szállítását végzik a törő és osztályozó berendezésektől a készlet depókra, a humuszos talajt a humuszdepóra, az agyagot az agyagdepóra és a keverék anyagot a keverékdepóra (meddődepó). Bányatelken kívüli szállításra csak az értékesített anyag kerül, melynek kiszállítási útja a bányatelek határától a 075 hrsz. úton indul és a meglévő önkormányzati utak nyomvonala mentén kialakított elkerülő úton halad keresztül Nagymányok és Kismányok között és a számú kismányoki bekötőútra ér ki. A szakmai gyakorlatom ideje alatt végeztek az út megépítésével és várták a szükséges engedélyeket az út használatba vételéhez. Eddig az időpontig haszonanyag szállítást és értékesítést nem végezhettek, pusztán csak az út építéséhez szükséges mennyiség szállítására kaptak engedélyt. Tehát a bányaüzemben csak olyan letakarítási és deponálási munkákat végeztek, ami nem terjed túl a bányatelek területén. A bánya területén a tehergépkocsik csak a felelős műszaki vezető, illetve a felelős műszaki vezető helyettese által kijelölt útvonalakon közlekedhetnek a KRESZ általános szabályainak betartásával. 12

22 Depóépítés A letermelt humuszréteget külön deponálják, gondoskodva arról, hogy más, meddőanyaggal ne keveredhessen. Az adott területen történő bányaművelés befejezését követően, a tájrendezés során, a rekultiváció utolsó fázisaként a humuszt a kialakított végső felszínre egyenletesen elterítik, addig a humuszdepóniában tárolják. A mészkőréteg feletti agyagot az értékesítésig ideiglenes depóban tárolják. A nem értékesíthető ún. keverék anyagot meddődepóban helyezik el és tárolják az felhasználásig. A meddőhányót a bányatelken belül alakítják ki úgy, hogy a termelést ne akadályozza. A meddőanyagot a tájrendezés során a műszaki rekultivációra használják fel. A meddőhányó döntési magassága nem haladja meg a 30 métert, mivel a bányaművelési tapasztalatok szerint ilyen magasságnál meddőhányó csúszással nem kell számolni. A meddőhányókra döntött anyag rézsűszöge: fok. A hányók szélén legalább 0,8 m magas védőtöltést alakítanak ki. A szállítójárművek által a meddőhányóra kiszállított és a hányó szélére leborított meddőanyag az oda telepített dózerekkel kerül elrendezésre. A hányóképzés menete a következő: 1. a hányó lábának és homlokának kijelölése; 2. védőpadkák és védőpillérek kialakítása; 3. odavezető út kiépítése; 4. kezdeti döntési homlok kialakítása; 5. átlagos forgalomnak megfelelő döntési homlok kialakítása. 2.5 Tájrendezés A tájrendezés célja gyepes területek ligetes fásításokkal és erdős területek létrehozása a morfológiától függően. Jelenleg a bánya még induló fázisban van, tényleges tájrendezési munkákat még nem lehet végezni, a bányagödör visszatöltése nem lehetséges. A tájrendezési munkálatok utolsó fázisaként végrehajtandó humuszterítés talajanyagát kell most lefedni és a humuszdepóban tárolni, ami igazából nem a tájrendezési munkákhoz sorolható. A tájrendezés fontosabb elemei: 1. a megfelelő rézsűszög kialakítása; 2. meddő anyag visszatöltése; 3. humuszos talaj szétterítése; 4. füvesítés. Az első és második termelő szinten a rézsűk tájrendezésnek megfelelő dőlésszögének (50 ) kialakításához utólagos robbantásokat kell végezni. A robbantásokat úgy tervezik, hogy nem a teljes falmagasságot robbantják, hanem csak annyit, amennyivel a lerobbantott készlet rézsűlábhoz történő lecsúszásával a megfelelő rézsűszög kialakul. A két dőlésszög közötti szelvénykülönbség 40 m 2, aminek a felét kell robbantással jöveszteni, azaz 20 m 2 t. Ez annyit jelent, hogy figyelembe véve a kialakult teljes 13

23 magasságú rézsűket 6000 m 3 anyagot kell robbantani. Az igazító robbantások fajlagos költsége jóval kisebb a kitermelés során végzett robbantások fajlagos költségénél. A lefedési szinten, illetve a termelő szintek terepfelszínre kifutó rézsűin a rézsűk kialakítása lánctalpas kotróval kialakítható, mert azok még a fedő agyagban vannak. Itt felhasználható a rézsűk kialakítására a visszahordott meddő anyag is. A dőlésszög különbséget és a rézsűk hosszát figyelembe véve m 3 anyag mozgatását kell elvégezni. A megnyitásra tervezett terület viszonylag kicsi, ezért még ebben a fázisban a biológiai rekultiváció keretében csak füvesítést terveznek. Jó talajvédő tulajdonságokkal rendelkező fűmag keveréket kell alkalmazni, ami a szél és víz eróziós hatásaival szemben ellenálló. Erre a legmegfelelőbb fajta az ún. töltés keverék, amit kifejezetten rézsűk, padkák, gátak, töltések, teraszolások védelmére ajánlanak. A füvesítés folyamata a talaj előkészítést, vetést és utógondozást is magába foglalja. 3. Nagyfúrólyukas robbantástechnika alapjai A robbantás eredményét a robbanóanyag, a kőzet és az alkalmazott robbantási technológia együttesen határozza meg. A külszíni fejtésekben korábban a kézzel tartott vagy egyszerű fúrótámra helyezett fúrógépekkel mindössze néhány méter mélységig és kis átmérővel lehetett csak hatékonyan lefúrni. A fúrástechnika fejlődésével azonban lehetőség nyílt hosszabb és nagyobb átmérőjű fúrólyukak lemélyítéséhez. Nagy fúrólyukas robbantásoknak nevezzük azokat a robbantásokat, amelyeknél a fúrt lyuk hossza meghaladja a kézben tartható fúrógéppel fúrható lyukak szokásos mélységét, az átmérője pedig 60 mm-nél nagyobb. Az ÁRBSz. előírása szerint 60 mm-nél nagyobb átmérőjű lyuk számít nagy átmérőjű robbantólyuknak (99. (1)) bekezdés). A fúrólyukat addig az időpontig nevezzük fúrólyuknak, ameddig el nem kezdődik a robbantási munka, ez után már robbantólyuknak hívjuk. Az ÁRBSz. szerint a robbantási munka: a robbantás érdekében a robbantótöltet elkészítésének megkezdésétől a robbantás befejezéséig végzett tevékenység. A kőbányászatban leggyakrabban a 90, 96, 102, 115 mm-es lyukátmérők használatosak. Korszerű gépekkel akár m-es lyukhossz és 300 mm lyukátmérő is elérhető. A nagy fúrólyukas robbantások jellemzője, hogy a lyukakat egészen a bányaudvar szintjéig, vagy kissé azon túl fúrják és a lyukak párhuzamosak a fejtés homlokával tehát a robbantólyukak előtétje a lyukak mentén állandó. Mióta késleltetett gyújtást alkalmaznak, 14

24 egymással párhuzamosan több sort is telepítenek és ezeket egymást követően, a homloktól hátrafelé haladó sorrendben időzítve együtt robbantják. A nagyfúrólyukas robbantási technológia legfontosabb paraméterei a következők: - a homlok és a vele párhuzamos robbantó lyukak dőlésszöge (α); - a homlok magassága (H); - a robbantólyuk átmérője (töltetátmérő (d)); - az előtét, mely a lyuktól a szabad felület felé a lyukra merőlegesen mért távolság (W); - a szomszédos lyukak közötti távolság (E r ); - a közelségi tényező,a lyukak közötti távolság és az előtét viszonya (m = E r /W); - a robbantólyuk hossza (L ly ); - a lyuknak a bányaudvar színtjénél mélyebbre nyúló része a túlfúrás (L a ); - folytonos töltet esetén a töltet hossza (L t ); - a fojtás hossza (L f ); - egy tömör m 3 robbantott anyagra vonatkoztatott fajlagos robbanóanyag felhasználás (q, kg/m3); - a lyuksorok száma; - az időzítés módja; - az iniciálás helye, módja és iránya; - a biztonságtechnikai jellemzők: a szeizmikus, a léglökés és a repeszhatás mértéke. 6. ábra A nagyfúrólyukas robbantástechnológia fő paraméterei (H - homlokmagasság; L a - túlfúrás mértéke; W - előtét; b - a lyuksorok közötti távolság, L ta - a lábtöltet hossza; L ly - a lyuk hossza; L f - a folytás hossza; α - a robbantólyuk dőlésszöge; E r - a robbantólyukak közötti távolság; d robbantólyuk átmérője) (Földesi,1988) Ezeket a paramétereket (6. ábra) egy adott szerkezetű kőzetben úgy kell megválasztani, hogy a kőzet primér aprítási foka hatékony rakodást, szállítást és gépi 15

25 előtörést tegye lehetővé. A következő alfejezetekben ezeket a paramétereket mutatom be röviden. A rész megírásához Földesi J. (1988): Bányászati robbantástechnika II. [1] c. könyvét, Gajdos L. (2014) és Kardos G. (2013) szakdolgozatát [2, 3], valamint a dolgozat megírásának idejében hatályban lévő ÁRBSz-t [9] használtam fel. A képletek után szögletes zárójelben az eredmény mértékegységét tüntettem fel! 3.1 A közelségi tényező (m=e r /W) A közelségi tényező értékét miliszekundumos késleltetés esetén az alábbi összefüggéssel lehet kiszámolni: ahol: m = 1 + ρ ra a robbanóanyag sűrűsége [kg/m 3 ] 0,693 ln(ρ ra D 2 ) ln(σ B ) 1,39 D a robbanóanyag detonációsebessége [m/s] σ B a kőzet nyomószilárdsága [MPa]. A közelségi tényező a szomszédos töltetek közötti távolság és az előtét hányadosa. Számítások alapján a közelségi tényező változásának intervalluma pillanathatású robbantásoknál m =2,2-2,8, milliszekundumos késleltetésnél m = 1,1-1,4. Erősen repedezett kőzetekben az m kisebb értékekeit célszerű választani, mindkét késleltetés esetén. Elméleti vizsgálatok egyértelműen bizonyítják, hogy a kőzet megfelelő aprítása érdekében a közelségi tényező értéke (m = Er ) nagyobb, mint 1. Ha nem megfelelő a közelségi tényező, azon kívül, hogy az aprítás sem lesz megfelelő, sokkal több fúrólyukat kell fúrni, mint amennyi szükséges, így jelentősen növekedhetnek a költségek. 16 W A közelségi tényezőnek jelentős szerepe van abban, hogy a robbantólyukak teljes hosszában egyenletes legyen a kőzet aprítása. Különösen fontos, hogy a homlok alsó részét is megfelelően robbantsuk ki, hiszen kőzetlábak kialakulása esetén gazdaságtalan másodlagos robbantásokat kell elvégezni. Számítógépes szimulációkkal ki lehet mutatni, hogy közel telepített robbantólyukak esetén a talpon nyomófeszültség ébred. A kőzetek nyomószilárdsága kb. tízszerese a húzószilárdságának. Így érthető, hogy egymáshoz közel telepített lyukak esetén a bányafal alsó részét, a lábat nem sikerül minden esetben talplyukak nélkül megfelelően jöveszteni. Ebben az esetben a túlfúrás rontja a talp

26 jövesztését! Távol telepített fúrólyukaknál túlfúrás esetén a húzófeszültség maximális értéke a talphoz közelít, elősegítve ezzel a homlok alsó részének elnyírását. Az előtét egyharmadánál hosszabb túlfúrást felesleges alkalmazni:l a < W! 3 Az előtét fojtás előtti szakaszában nyomófeszültségek ébrednek. Ennek az az eredménye, hogy a fojtás előtti szakaszból nagy kőzetdarabok válnak le. A batározással aprítandó kőzettömbök nagy része a fojtás előtti szakaszból kerül ki. A kőzetek repedezettségének figyelembevételével a közelségi tényezővel kapcsolatban további megállapításokat tehetünk: - A modelleken és a gyakorlatban végzett kísérletek szerint a közelségi tényező csak akkor lehet kisebb, mint egy, ha a kőzetelválások mérete kisebb, mint a mérethatár. Ez csak olyan kőzetben lehetséges, ahol az elválások között nincs szilárd kapcsolat, így a robbantások során igen kevés, új törési felület keletkezik. - A közelségi tényező értékét a robbantandó kőzetfal magassága is befolyásolja: H = 4W értékig. H > 4W esetén az m értéke konstans. 3.2 A robbantólyukak átmérőjének nagysága A fő robbantás technológiai paraméterek nagysága igen szoros összefüggésben van az alkalmazott töltetátmérővel. A robbantólyuk átmérő és a töltet átmérő nem minden esetben egyezik meg, törekedni kell, hogy minél jobban ki legyen töltve a robbantólyuk, mert a robbanóanyagban tárolt energia hasznosítása függ a lyukátmérő és a töltet átmérő viszonyától: geometriai illesztés = d ly /d ra. Ha töltényezett robbanóanyagot használunk, ez nem valósul meg. A jövesztés utáni első technológiai folyamat a rakodás. A rakodógépek akkor használhatók ki megfelelően, ha a jövesztett készlet közepes szemcsemérete megfelel a: 3 x er = 0,2 V rak [m] feltételnek, ahol: V rak a rakodógép kanalának térfogata [m 3 ]. A cél az, hogy az utólagos aprításra kerülő kőzetdarabok száma minimális legyen. A másodlagos aprítást igénylő darabok méretei rakodógépek és szállítóeszközök, valamint előtörők méretein kívül természeti és technológiai paraméterektől is függnek. Természeti paraméterek közül a kőzet repedezettségével összefüggő jellemzők a legfontosabbak, 17

27 technológiai paraméterek közül pedig a töltet átmérője, az előtét, a lyuktávolság, a töltetsorok száma, a fajlagos robbanóanyag felhasználás valamint az időzítés. Repedezett bányakőzetben a méreten felüli darabok kihozatalát a robbantólyukak sűrűségének szabályozásával csökkenthetjük. A készlet darabossága egyértelműen csak akkor szabályozható, ha a töltetek közötti távolság (E r ) melyet a lyukátmérő határoz meg nem haladja meg az elválások közepes méretét, vagyis: E r =x er [m] ahol: x er az elválások közepes mérete [m]. Gazdasági és műszaki szempontból az E r = 2 x er érték közelíti meg az optimális lyuktávolságot. A robbantólyuk átmérője függ az elválások közepes méretétől (x er), a fajlagos robbanóanyag mennyiségtől (q), a közelségi tényezőtől (m) és a robbanóanyag töltési sűrűségétől (ρ ra ): q d = 2,26 x er [m] 3.1 mρ ra A képletből egyértelműen látszik, hogy a töltetátmérő csak akkor növelhető, ha az elválások közepes mérete növekszik. Tehát a robbantólyuk átmérő növelése olyan körülmények között lehetséges, ahol kevésbé repedezett a kőzet. Azonban a növelésnek ebben az esetben is van egy korlátja, mégpedig az, hogy a töltettől távolabb lévő kőzetdarabok kevésbé, a töltethez közelebb lévők pedig jobban aprózódnak. Vizsgálatok szerint a jövesztett kőzet várható közepes mérete a: x = 2,3 d 2 3 [m] A d növekedésével egyértelműen növekszik a nagyobb kőzetdarabok kihozatala is. A nemzetközi szakirodalomban ennek ellenére a nagyobb töltetátmérők használatát javasolják a gazdaságosabb termelés érdekében. 3.3 Az előtét és a robbantólyukak közötti távolság A kőbányászatban használt robbantástechnológiák kialakítása során az egyik leglényegesebb feladat az előtét nagyságának meghatározása. Az előtét nagyságának a 18

28 számítására számos összefüggést határoztak meg. Ezek az összefüggések az előtét nagyságát leggyakrabban a töltetátmérő lineáris függvényeként írják le: ahol: d a robbantólyuk átmérője [m] W= A d 3.2 A a robbantás geometriai méreteitől, a robbantószer tulajdonságaitól és a kőzet sajátosságaitól függő állandó. Az A tényező meghatározásánál induljunk ki az optimális közelségi tényező értékéből, amin az m = E r viszonyt értjük. Ebből: W W = E r m [m] a kőzetek repedezettsége alapján az optimális lyuktávolság: E r = 2 x er, ahol x er a kőzetelválások közepes mérete. Az x er kőzetelválásokkal jellemzett kőzet jó hatásfokú aprításához választható lyukátmérő nagyságát a x.1 összefüggéssel határozhatjuk meg. A kőbányászatban általánosan használt miliszekundumos késleltetés esetén a közelségi tényező értéke: m = 1 + 0,693 ln(ρ ra D 2 ) lnσ B 1, A 3.2 és 3.3 összefüggéseket felhasználva az E r = 2 x er értéket a 3.1-be helyettesítve az előtét meghatározására levezetett összefüggés: Az A tényező értéke: W = 0,88 d ra [ q 0,5 0,693 (1 + ρ ra ln(ρ ra D 2 ) ln(σ B ) 1,39 )] A = 0,88 [ q 0,5 0,693 (1 + ρ ra ln(ρ ra D 2 ) ln(σ B ) 1,39 )] A fenti összefügés szerint az A tényező a robbanóanyag jellemzőitől (ρ ra, D), a kőzet szilárdságát jellemző σ B -től és a fajlagos robbanóanyag felhasználás értékétől is függ. Az A tényező értéke a gyakorlatban tág határok között változhat (A=30-60). Az előtét nagyságának megbízható becslése nagyon fontos: nagyságától függ a késleltetési idő, a fojtás hossza, a lyukak közötti távolság, a szeizmikus hatás, a repeszhatás és a kőzet 19

29 aprítási foka. Az előtét értékének a bányafal peremétől a bányaudvarig mindenütt azonosnak kell lenni. Ahhoz, hogy minden robbantólyukkal azonos vastagságú kőzetet robbantsunk le, lényeges a sima és egyenletes homlok kialakítása. Ha a robbantólyukak eltérnek a tervezett iránytól, akkor a közelségi tényező értéke megváltozik, amely E r és W változását jelenti. Azok eltérése a tervezett értékektől pedig környezetvédelmi problémákat és gazdaságtalan termelést eredményezhet. Példaként a 7. ábrán látható, hogy a 8. ábra szerinti homlokon az 1. lyuksor 6. töltete előtt a lyuk felső részében kicsi az előtét, ami repeszhatást eredményezhet. A lyuk alsó részében ellenben a megnövekedett előtét okoz nem megfelelő kőzetaprítást, ebben az esetben talplyukakat is fúrni kell. 7. ábra Az előtét értékének változása a homlok mentén a 8. ábra alapján (Földesi,1988) 8. ábra Robbantott falszakasz szintvonalas térképe (Földesi,1988) 20

30 A nagyfúrólyukas robbantástechnológiák másik fontos paramétere a robbantólyukak közötti távolság (E r ). Meghatározásához szükséges ismernünk a közelségi tényező (m) és az előtét (W) értékének az ismerete. Miliszekundumos késleltetés esetén a robbantandó kőzet, az alkalmazott robbanóanyag és a fajlagos robbanóanyag felhasználás alapján a robbantólyukak közti távolságot az alábbi képlettel számíthatjuk: E r = mw = 0,88 d ρ ra q (1 + 0,693 ln(ρ ra D 2 ) lnσ B 1,39 ) 0,5 [m]. 3.4 A fojtás méretezése A töltetekre helyezett fojtás fokozza a robbantás eredményességét és csökkent bizonyos káros hatásokat (léglökés, porképződés, légszennyeződés). A fojtást tömegével és kiterjedésével jellemzik. Külfejtésekben a hazai gyakorlatban a fojtás hossza azonos az előtét nagyságával, azonban az elhelyezésre és minőségére vonatkozóan nincs előírás. Az előtéttel azonos hosszúságú fojtás bizonyos kőzetszerkezetek mellet a homlok felső részében lógó köveket és nagytömegű másodlagos aprítást igénylő kőzetdarabokat eredményez. A fojtás elhagyásával a robbanóanyag energiakihasználási tényezője jelentősen (20-25%) romlik és egyéb káros hatások is jelentkeznek. A fojtás méretezésénél szintén a robbanóanyag tulajdonságait, a robbantandó kőzet jellemzőit, a geometriai paramétereket, a fojtás anyagát és szemcse szerkezetét kell figyelembe venni. A fojtás méretezésének kritériuma az, hogy a fojtás kirepülésének időpillanatáig eltelt idő alatt menjen végbe a töltet teljes detonációja és a szabad felületig kifutó repedések terjedése. Az a fojtás tekinthető megfelelőnek, amely a robbanási gázokat a kőzet teljes szétroncsolásáig lezárva tartja. A fojtás meghatározásához szükséges összefüggés: W D L f = 1,12 c l ρ ra ρ f [m] ahol: L f a fojtás hossza [m] W az előtét hossza [m] D a robbanóanyag detonációs sebessége [m/s] c l a kőzetben terjedő hang sebessége [m/s] 21

31 ρ ra a robbanóanyag sűrűsége [kg/m 3 ] ρ f a fojtás sűrűsége [kg/m 3 ]. Tehát a fojtás méretét a szükséges előtét nagysága, a megbontandó anyagban terjedő hang sebessége, a robbantóanyag sűrűsége, a detonációsebesség és a fojtás tömörségének mértéke határozza meg. Ezek közül csak a kőzetben terjedő hangsebességet nem tudjuk változtatni, mert ez egy adott érték. A gyakorlattól eltérően a fojtás hossza kisebb vagy nagyobb is lehet, mint az alkalmazott előtét nagysága. A c l paraméter növekedésével a fojtás hossza csökken, így a nagy akusztikus szilárdságú kőzetekben csökkentett fojtás alkalmazásával a bányafal felső része jobban aprítható lesz és kevesebb másodlagos törést igénylő kőzetdarab (batár) keletkezik. A fojtás hosszának meghatározása mellett fontos kérdés még a fojtás anyagának helyes megválasztása is. Kísérletekkel bizonyították be, hogy a legoptimálisabb a különböző szemnagyságú kőzúzalékból és fúrólisztből kevert fojtás (azonos szemnagyságú és legömbölyített homokszemcsék ellenállása gyakorlatilag nulla). A durva szemcsék mérete nem haladhatja a robbantólyuk átmérőjének a 33 %-át és a keverékben a tömegaránya legyen 60 %. A fojtások anyagának víztartalma erősen rontja annak terhelésfelvételét. A fojtáson átvezetett robbanózsinór rontja a fojtás hatását. Részben ezért fejlesztették ki az átvivő vagy NONEL zsinórokat, hogy a fojtás zártsága ne szűnjön meg. 3.5 A robbantólyukak dőlésszöge 9. ábra Az optimális lyukdőlés meghatározása (Földesi, 1988) A robbantólyukak dőlésszögét általában a geológiai adottságokhoz igazodva, a kőbányák falaival párhuzamosan telepített lyukak esetén a gyakorlatban 60 és 80 közötti értékekre választják. A falak és a robbantólyukak dőlésszöge hatással van a kőzet aprózódására, a robbantás körzetében a szeizmikus hatásra, a lerobbantott készlet alakjára és szemcsenagyságára. Mint azt a korábbi fejezetekben már ismertettem, az utánaprítást igénylő nagy darabok a fúrólyuk felső részéből, a fojtás és a szabad bányafal közötti részből kerülnek ki. Vizsgáljuk meg, hogy a fojtás szakaszán mikor, milyen lyukdőlés esetén lesz a legkisebb azon terület (az 9. ábrán), amit közvetlenül nem érint a 22

32 robbanóanyag roncsoló hatása. A kevésbé roncsolt terület annál kisebb, minél nagyobb a 9. ábra szerinti T terület. A T területet az alábbi összefüggéssel lehet kiszámítani: T = W h 2 [m 2 ] ahol: W előtét nagysága [m] h az ABC háromszög magassága [m] Bebizonyítható, hogy α = 45 o -os lyukdőlés mellett lesz maximális a T terület és minimális az a tartomány, ami a batárokat szolgáltatja. A dőlésszög változása befolyásolja a kőzet aprózódását is. A 3.1 fejezet szerint az előtét és a lyuktávolság arányának változása nagymértékben befolyásolja a kőzet aprózódását. abban az esetben, ha az E r /W arány kisebb, mint 1, akkor az előtét szilárd, kevésbé repedezett kőzetekben nagy darabokban szakad le, ha ez az arány nagyobb, mint 1, akkor az előtét kis darabokra esik szét (konstans robbanóanyag felhasználást feltételezve). Az Egyesült Államokban végrehajtott kísérleti robbantások tapasztalatai szerint is a legjobb robbantási eredményeket 45 -os dőlésszögű robbantólyukakkal és fejtési fallal lehet elérni. Ennél a dőlésszögnél csökken az aláfúrás hossza és a leginkább eredményesen hatnak a visszaverődő robbanási hullámok, aminek következtében a legnagyobb nyírófeszültségek keletkeznek a kőzetben. A vissza nem verődő hullámok idézik elő a robbanás körzetében a szeizmikus hatást, ezek ennél a szögnél nem vagy csak nagyon csekély mértékben jelentkeznek. Azonban a 45 alatt fúrt lyukaknak is vannak hátrányaik. A probléma a töltés során jelentkezhet: a lyuk falából kisebb-nagyobb kőzetdarabok válhatnak le, így nehezítve a töltést, esetlegesen az indítótöltetet sem lehet a kívánt helyre behelyezni. További hátrány, hogy a fajlagos fúrási igény is megnövekszik, azonos térfogatú kőzet jövesztéséhez hosszabb lyukat kell fúrni. Gyakorlatilag a 60 és 70 -os dőlésszöggel mélyített robbantólyukak a ferde fúrás majdnem minden kedvező feltételét teljesíteni tudják. Fontos még megjegyezni azt is, hogy a ferde fúrások esetében a jövesztett készlet magassága kisebb lesz, ez elősegíti a homlokrakodókkal történő anyagmozgatást. 23

33 3.6 A túlfúrás hosszának meghatározása, a beszorítás kompenzálása A bányaudvar szintjén a kőzet befogott, beszorított helyzetben van. Ez azt jelenti, hogy a robbantás szabad kifejlődése akadályozva van valamilyen tényezők miatt. Ilyen pontok a homlok és a bányaudvar síkjának találkozása, valamint a robbantásra kerülő és a szomszédos, síkban előreugró visszamaradó frontok közötti részek. Ha ezeket a részéket nem megfelelően fúrják meg, lábak maradhatnak vissza, amik megnehezítik a rakodást és a további előrehaladást a fronton. A beszorítás ellensúlyozására és a megfelelő jövesztésre túlfúrást, talplyukakat és kitörő lyukakat készítenek, illetve aláfúrást végeznek, ezeket töltettel látják el. Az aláfúrásba kerülő robbanóanyag feladata az, hogy a pad alsó részét megfelelően aprítsa. Az aláfúrás hosszának csökkenésével a bányaudvar szintjén jobban aprózódik az előtét, mert minél rövidebb az aláfúrás, a lyukba kerülő robbanóanyagnak annál kisebb tömegű kőzetet kell aprítania a bányaudvar szintje alatt. Ugyanazon robbanóanyag mennyiséggel kisebb tömeget robbantva az aprítási fok jobb lesz. A 10. ábrán látható, hogyan hat az aláfúrásban lévő robbanóanyag a kőzetre ferde lyukú fúrás esetén. A függőlegesen fúrt lyuk esetében a robbantandó kőzettömeg arányos az ABC háromszög területével, α szögben fúrt lyuk esetében az AB C háromszög területével. Matematikailag bizonyítható, ha a robbanólyukat α szög alatt fúrjuk (α 90 ) a bányaudvar szintje alatt kevesebb kőzetet kell aprítanunk, aminek eredményeként a befogás ellenére is jobban jöveszthető a kőzetpad alsó része. 10. ábra Vázlat az aláfúrásban lévő kőzettömeg számítására ferde lyukú fúrás esetén (Földesi,1988) 24

34 Túlfúrást csak 15 m-nél alacsonyabb szinteken, a bányaudvar síkjában fellelhető határozott vízszintes réteglap vagy erősen repedezett kőzetkifejlődés esetén érdemes alkalmazni. A túlfúrás hossza az alábbi összefüggéssel számítható: L a = 0,3 W [m]. A 30 m-nél magasabb szinteknél a talpi lyukakat segíteni lehet ban emelkedő töltetsorral, aminek a lyukak közötti távolsága megegyezik a tetőn telepített lyukak távolságával, csak a kiosztás nem. Nagyobb gondot kell fordítani a felülről és a talpról fúrt lyukak tájolására. Mindenképpen el kell kerülni azt, hogy az előbb robbanó töltet tömöríthesse vagy amputálhassa a később robbanó tölteteket. Ehhez az egyes töltetsorok legközelebbi pontjai között a kőzettől függően 0,5-3 m közötti távolságot kell tartani. Időnként célszerű a bányaudvart beszintezni és a talplyukak kitűzéseit méréssel is ellenőrizni, így elkerülhetőek a szállítást zavar lyukak és vízgyűjtők kialakulása. A kedvező az, ha az előrehaladás irányába néhány ezrelékkel emelkedik a bányaudvar. A frontok oldalirányú befogásának ellensúlyozására pótlyukakat, úgynevezett kitörő lyukakat kell alkalmazni. Ha a töltetsor két végén nincs lehetőség a legkisebb ellenállás vonalához mért 60 -os irányú szabad repedés kifejlődésre, mindig szükség van ilyen lyukak mélyítésére. Ezeket a szokásos töltetekkel kell ellátni. Ha a front oldalt nincs beszorítva, akkor is célszerű a sorok közé egy-egy pótlyukat befúrni. Ezek biztosítják, hogy a robbantás után oldalt se maradjon roncsolt zóna. 3.7 A robbantólyuk hossza Abban az esetben, ha a robbanóanyagok energiáját a legmagasabb hatásfokkal akarjuk kihasználni, akkor a teljes töltet detonációjának végbe kell menni, mielőtt a robbantólyukaktól kiinduló repedések a szabad felületig érnének és a robbantási gázok nyomása lecsökkenne. Ha ismert a bányafal magassága és dőlésszöge, akkor az alábbi összefüggéssel számítható a lyukhossz: L = H sin α + L a [m] ahol: H a bányafal magassága [m] α a bányafal dőlésszöge [ ] 25

35 L a a túlfúrás hossza [m] A 11. ábra alapján attól függően, hogy az indítótöltetet hol helyezzük el a töltetoszlopban, különböző lyukhosszakat lehet meghatározni. Ha az indítótöltet a robbantólyuk alján van (fordított indítás): L ly1 = 2,5 D c l (W 2 + L a 2 ) 0,5 + L f [m] összefüggéssel számítható. Egyenes indításnál (amikor az indítótöltet közvetlenül a fojtás alatt van) a lyukhossz értéke: L ly2 = 2,5 D + W + L c f [m]. l A bányaudvar szintjére helyezett indítót töltet esetén az alábbi összefüggéssel számítható a robbantólyuk hossza: L ly3 = 2,5 D + W + L c f + L a [m]. l A fenti összefüggésekben a: D a robbanóanyag detonációsebessége [m/s] c l a kőzetben terjedő rugalmas hullámok sebessége [m/s] W az előtét nagysága [m] L f a fojtás hossza [m] L a a túlfúrás hossza [m]. 11. ábra Vázlat a homlokmagasság meghatározásához (Földesi, 1988) 26

36 A fenti összefüggések közül a harmadik variációt célszerű alkalmazni, mert a fal alsó részének megfelelő jövesztéshez a legnehezebben megbontható helyen kell az indítást elvégezni. A nemzetközi gyakorlatban alacsonyabb falakat alakítanak ki, így rövidebb robbantólyukakat kell fúrni. A hosszú lyukak esetében sokkal több hibalehetőség adódhat, mint egy rövidebb esetében. Egy magas falon 1 -os irányeltérés akár 0,9 m-es hibát is okozhat. Ha nem egyenletes a falon az előtét nagysága, gondot okoz a jövesztésben: a felső rész jól aprózódik, a láb viszont állva maradhat. További probléma, ha a lyukak közti távolság változik, vagy túl nagy lesz vagy akár egybe is lyukaszthatják őket, ami szintén rontja a jövesztés minőségét. 3.8 A töltetsorok száma és a sorok közötti távolság A többsoros technológiák kialakításával lehetőség nyílt arra, hogy javítsuk a robbantással jövesztett kőzet aprítási fokát. A nagy sebességgel kivetett kőzetdarabok egymással ütköznek, így az aprítási fok javul. A 12. ábrán látható a többsoros lyuktelepítés kedvező hatása. Az ábráról leolvasható, hogy 4-nél több töltetsor már alig csökkenti a másodlagos aprítást igénylő kőzetdarabok mennyiségét. Feltűnő azonban, hogy az egysorosról kétsoros technológiára való áttérés esetén az aprítási fok jelentősen javul. A többsoros lyuktelepítés különösen repedezett kőzeteknél gazdaságos és biztonságos. 12. ábra A másodlagos aprítást igénylő kőzetdarabok változása a lyuksorok számának függvényében (Földesi, 1988) A kőzetek törési mechanizmusánál bebizonyosodott, hogy a robbantólyukak körül nemcsak a szabad felületek irányába, hanem a kőzetmasszívum irányába is keletkeznek repedések. Ezek a repedések lazítják a lyuksor közötti kőzettartományt is. Emiatt a fellazulás miatt lehetőség van arra, hogy a második és a további lyuksorokat ne az előtét 27

37 nagyságával, hanem attól nagyobb távolságra telepítsük egymástól. Megfelelő késleltetés esetén a lyuksorok közötti távolság meghatározására az alábbi kifejezést használhatjuk: b = 1,2 W [m] ahol: W az előtét nagysága [m]. A lyuksorok közötti távolság növelésével a jövesztési munka gazdaságosabb lesz, hiszen nő az egy robbantólyukkal jöveszthető kőzet mennyisége. 3.9 Az iniciálás helye, módja és iránya A töltetoszlopok iniciálásának kétféle típusa van: a pontszerű és a vonalszerű iniciálás. Vonalszerű iniciálásról akkor beszélünk, ha az indítást egy, a töltetoszlopon teljes hosszban végigmenő robbanózsinórral végezzük. Ekkor a robbanási hullámok főleg transzverzális irányban futnak. Pontszerű iniciálásról akkor beszélünk, ha a gyutacs vagy a gyújtótöltet a robbanóanyag oszlop egy meghatározott pontjában van. Ekkor a robbanási hullámok a töltet tengelyének irányába terjednek. Pontszerű iniciálásnál bebizonyították, hogy a lökéshullám minden irányban kifejlődik akkor, ha a robbanóanyagra jellemző detonációsebesség kialakulhat. A gyakorlatban a pontszerű iniciálás okozta nagyobb lökéshullám intenzitás jobb aprító hatásban és kivetésben nyilvánul meg. A leggyakrabban különböző hosszúságú töltetoszlopokat kell indítani, ahol felvetődik a kérdés, hogy melyik részen helyezzük el a robbanószert és a detonáció milyen irányú legyen? Ismert, hogy a nyújtott töltetek robbanási termékei főképpen oldalirányba terjednek szét, viszont a kiáramlási sebesség eredő vektora 18 -os szöget zár be a töltet oldalfelületének normálisával a detonációs front irányában. A töltetoszlopot egyik végéről iniciálva, a detonáció terjedésének irányában mozdul ki a kisebb tömegű detonációs termék, de ez képviseli a nagyobb energiát. A robbantás hatásának ezt az irányítottságát feltétlenül ki kell használni a kőzetmegbontásban, de fontos figyelembe venni a biztonságtechnikában is. Megkülönböztetünk egyenes (a lyuk szája felőli) és fordított (lyuk talpa felőli) indítást. Fordított esetben (ahol a beszorítás is nagyobb) javítja a kőzetmegbontás feltételeit, ezáltal csökkentve a káros jelenségeket. Fordított iniciálásnál az a biztonságtechnikai előny sem hanyagolható el, hogy töltetamputálás esetén az indítótöltény nem keveredik a készletbe, hanem a lőzsákban vagy a készlet tetején marad. 28

38 A külfejtésekben végzett robbantásoknál a töltetek iniciálását a bányaudvar szintjére helyezett indító töltetekkel kell végezni. Bizonyítható, hogy fordított indítás esetén a robbantás hosszabb ideig hat a kőzetre (ha a fojtás nem repül ki) Az időzítés szerepe A kőzetek robbantásos jövesztésénél nagyon fontos az energiabetáplálás módja és ideje, mert nagymértékben befolyásolja a robbantási munka költségeit és hatékonyságát. Bizonyított, hogy a kőbányászatban nagyfúrólyukas robbantási technológia mellett a robbanóanyag energiája akkor hasznosul a legjobban, ha miliszekundumos energiabetáplálást alkalmaznak. Így javul a kőzet aprítási foka, biztonságosabb lesz a jövesztett készlet aprítása és felrakodása és csökkennek a káros hatások (szeizmikus és repeszhatás, léglökés, töltetamputálás). Az időzítés a robbantásos kőzetmegbontás egyik fontos tényezője. Az energiahasznosítás fokozása érdekében két alapvető megoldást lehet alkalmazni: - olyan legyen a töltetek geometriai elrendezése, hogy a roncsolandó tömegbe lehessen koncentrálni az energiát; - legyen megváltoztatva a töltetek felrobbantásának sorrendje, legyen megnyújtva a robbantás ideje és legyen több részre osztva a töltet. A szeizmikus hatás csökkentése és a kőzet aprítása érdekében lényeges, hogy az egyes időzítési fokozatok között mekkora legyen a késleltetési idő. Az optimális késleltetési idő főleg a robbantandó kőzet tulajdonságaitól függ. Kőbányászatban, nagyfúrólyukas technológia mellett az egymás mellett robbanó töltetek optimális késleltetési ideje az alábbi összefüggéssel határozható meg: τ opt = c l [ms] ahol: c l a rugalmas hullámok terjedési sebessége a kőzetben [ms]. Az előző összefüggés és a kőzetben terjedő hanghullám sebessége alapján az optimális késleltetési idő értékét 10 és 100 ms között kell megválasztani. Ezekkel az értékekkel biztosítható, hogy megfelelő lesz a kőzet aprítási foka és a szeizmikus hatás minimális lesz. A kőzet aprítási foka akkor lesz a legjobb, ha a robbanóanyag potenciális energiájából minél kisebb hányad kelt rugalmas hullámokat, szeizmikus rezgéseket. 29

39 A késleltetésnek igen nagy szerepe van a kőzet aprításában és ezzel együtt a szeizmikus hatások csökkentésében. Szilár, kevésbé repedezett (eruptív) kőzetekben, ahol a kompressziós hullámok terjedési sebessége igen nagy (c l > 4000 m/s), az optimális késleltetési idő 20 és 60 ms között változhat. Laza, repedezett kőzetekben az optimális késleltetési idő 40 és 100 ms között változhat. Az optimális késleltetési időtől való eltérés rontja a kőzet aprítását és növeli a szeizmikus hatások intenzitását. Fontos, a kőzet aprítása érdekében nem szabad pillanathatású gyutacsokat használni és a késleltetési és a késleltetési időket a szomszédos töltetek között növelni. Ha növeljük a késleltetési időt, elmarad a töltetek együttdolgozása. Hosszú késleltetési időnél további erősen hátrányos tényező, hogy bekövetkezhet töltetamputáció, ami a robbantás sikerét veszélyeztetheti. Fontos, különösen többsoros robbantás esetén, hogy az időzítési rendszer feleljen meg a robbantandó kőzet repedezettségének. Pl. ha a kőzet repedezettségének iránya párhuzamos vagy közel párhuzamos a robbantandó homlokkal, akkor nagy hátrahatások jelentkezhetnek, amelyek rézsűállékonysági problémákhoz vezetnek. Pillanathatású gyutacsokat még erősen repedezett kőzetekben sem szabad használni, mert igen nagy lesz a kivetés és a szeizmikus hatás is megnövekszik, ennek következtében a kőzet nem roncsolódik kellőképpen. Ahhoz, hogy egy bányában eldöntsük, milyen késleltetési időt kell alkalmazni, szükség van a robbantandó kőzet szerkezeti és mechanikai vizsgálatára, amik alapján meghatározható a rugalmas terjedési hullámok sebessége. Ha tudjuk a hullámok sebességét, meghatározható a τ opt értéke is. A sebességtérképek ismeretében egyértelműen eldönthető, hogy a bánya egyes részein milyen késleltetési időt alkalmazzunk. A geofizikai vizsgálatok másik nagy előnye, hogy a fejteni kívánt kőzettest egészéről képet kapunk, ezért hatékonyabb lehet a robbantás tervezése és a környezet védelme is. Az alábbi ábrákon ( ábra) többsoros késleltetési rendszerek láthatók, amikkel nagyon jól aprított készletet lehet létrehozni. Az első esetben a robbantólyukak munkaterülete azonos, második esetben különböző. A harmadik ábrán pedig egy ékes késleltetési rendszer látható. 30

40 ábra Késleltetési rendszer többsoros robbantástechnológia esetén (balra fent: azonos munkaterület; jobbra fent: különböző munkaterület, alul középen: ékes késleltetés) (Földesi,1988) 3.11 Az egy robbantólyukba töltött robbanóanyag mennyisége, az alkalmazott töltet szerkezete, akusztikus illesztés Ebben az alpontban a nagyfúrólyukas robbantástechnológia kialakításához legcélszerűbb töltetszerkezet legfontosabb paramétereit mutatom be. A robbanóanyag kiválasztásánál azt az elvet kellene követni, hogy az akusztikus illesztési tényező értéke: ahol: ρ ra D ρ k c l = 1 ρ ra a robbanóanyag sűrűsége [kg/m 3 ] D a robbanóanyag detonációsebessége [m/s] ρ k a kőzet sűrűsége [kg/m 3 ] c l a kőzetben terjedő rugalmas hullámok terjedési sebessége [m/s] 31

41 A gyakorlatban azonban ezt csak nagyon nehezen lehet kielégíteni. Ez amiatt van, mert csak a számlálóban lévő tényezőket tudjuk változtatni, a nevezőben lévők adottak, valamint a c l értéke igen tág határok között változhat. A c l változását lehetetlen a ρ ra és a D változtatásával kompenzálni. Emiatt a külfejtésekben a leggyakrabban a 16. ábrán látható töltetszerkezetet alkalmazzák. Magyarországon általában hosszúak a robbantólyukak és a főtöltet ANDO, ezért itt is ezt használják. 16. ábra A töltet szerkezete 1. iniciálás (gyutacs, robbanózsinór, detonátor); 2. detonátor; 3. brizáns robbanóanyag; 4. főtöltet (ANDO, ammonitrát alapú robbanóanyag, vízálló zagy); 5. az ún. aktív fojtás töltete; 6. fojtás; 7. erősítő töltet (Földesi,1988) Abban az esetben, ha a főtöltet brizánsabb robbanóanyag, az erősítő töltetet el lehet hagyni. Gyutacsérzékeny robbanóanyagnál nincs szükség detonátorra sem. Ha a robbantólyuk hosszú és a főtöltet ANDO, 2-8 méterenként erősítő töltetet célszerű használni. Elméleti számítások szerint az ANDO töltetoszlopba helyezett l p 3 d hosszúságú erősítő töltettel jó aprítási fok és megfelelő kivetés érhető el. Az erősítő töltet nélküli robbantásnál a kőzettömeg kivetési sebessége csökken és az aprítási fok is rosszabb lesz. Az intenzív kőzetaprítás feltétele hazai körülmények között az, hogy a töltetoszlop tartalmazzon 15-35% más detonációs tulajdonságú robbanóanyagot. A robbanóanyagok fejlődésével ma már nem szükséges erősítő tölteteket alkalmazni. Az előzőekből következik, hogy a gazdaságosabb robbantások érdekében növeli kell a töltési sűrűséget. Vizsgálatok alapján a lyukban mérhető töltési sűrűség jócskán 32

42 elmarad a gyári bizonylatban szereplő robbanóanyag sűrűségtől. Ennek javítására számos lehetőség lenne, de manapság ezekre egyre kevesebb figyelmet fordítanak. Vizsgálatok alapján a kutatók tervezésnél az alábbi töltetszerkezetet javasolják: - Iniciálószer: ANDO-hoz villamos gyutaccsal iniciált detonátor, közepes és kisebb szilárdságú kőzetben villamos gyutacs, nagy szilárdságú kőzetben robbanózsinór. - Az iniciálás irány lehetőleg fordított legyen. (Omlásra hajlamos lyuk esetében a zavar helye felett, vagy egészen felülről kell élesíteni). - Az indítótöltet ANDO esetében akkora legyen, hogy mind a tökéletes iniciálást, mind az intenzív kőzetaprítás feltételeit teljesítse. Ez 3 lyukátmérőnek megfelelő hosszúságú töltettel megvalósítható. - Egy indítópont legyen. - A talpra és a szilárdabb kőzetbeágyazódásokon átvezető lyukszakaszokba nagyobb hatású robbanóanyagot kell tölteni. - ANDO töltetoszlopba a jobb kőzetaprítás érdekében korábban célszerű volt erősítő töltetet tenni. A brizánsabb robbanóanyag szakasz hossza legalább 3 töltetátmérő, az ANDO szakasz hossza legalább 9 töltetátmérő legyen. Mint korábban már írtam, a mai robbanóanyagokhoz már nem szükséges erősítő töltetet használni. - A fojtás: mm átmérőjű felülről fúrt lyuk esetében: 2,5 ± 0,2 m mm átmérőjű felülről fúrt lyuk esetében: 3,0 ± 0,2 m mm átmérőjű felülről fúrt lyuk esetében: 4,0 ± 0,2 m - a talptölteteket 2,0 ± 0,2 m hosszban kell lezárni, úgy, hogy a szemcsés anyag behelyezése közben legalább két alkalommal kell tömöríteni. A fojtás anyaga szemcsés legyen, 40 tömeg% fúrótörmeléket és 60 tömeg% 5-15 mm-es frakciójú kőzettörmeléket tartalmazzon A robbantások káros hatásai A robbantáskor létrehozott energia csak egy része fordítódik hasznos munkavégzésre, nagyobbik hányada a bányák környezetében káros hatások formájában jelentkezik. Még teljesen szabályos robbantás esetén is jelentkezhetnek negatív hatások: szeizmikus hatás, léglökés és túlzott kőzetszórás formájában. 33

43 Szeizmikus hatás A szeizmikus hatás a robbantás helyétől kellő távolságra létrejövő rugalmas hullámok (mely hullámok rezgési sebessége kisebb, mint a kőzet kritikus rezgési sebessége). A rezgések környezetre gyakorolt hatása nagymértékben függnek: a terjedési sebesség, amplitúdó, frekvencia illetve a ható idő. Az esetlegesen bekövetkező károsodások megbecslésére még a robbantást megelőzően van szükség (Kardos,2013). A szeizmikus biztonsági távolságot (L)- ami nem jelenti azonban az épületkárok feltétlen fellépését e távolságon belül - az alábbi képlettel vagy szakértői véleményben kell meghatározni: L = k 2 Q f [m] ahol: k a robbantás körülményitől függő tényező. Q f mértékadó töltet nagysága [kg] A szeizmikus rezgési sebességet a nemzetközi gyakorlatban a v = k Q f l [mm/s] kifejezéssel határozzák meg, ahol: l a robbantás középpontja és a védendő objektum legközelebbi pontja közötti távolság [m] A k értékei eltérőek a különböző országokban, de akár bányánként is azok lehetnek. A legmegbízhatóbb az az összefüggés, aminek a tényezőit szeizmikus méréssekkel határoznak meg. [Magyarországon a k tényező értéke 20 és 160 között változhat (4. táblázat)]. Az egyedi mérésekkel figyelembe vehetjük a helyi kedvezőtlen tényezőket is, amik a szeizmikus rezgések intenzitását módosíthatják. Ilyen például a laza altalaj negatív hatása. A szilárd kőzeten egy vastag, laza altalaj helyezkedik el, amiben a rugalmas terjedési hullámok sebessége kisebb, mint a szilárd kőzetben. A laza rétegben a térfogategységre eső energia megnő, ennek következtében a részecskék amplitúdója is nagyobb lesz. A szeizmikus rezgési sebességet a különböző talajtípusok erősen befolyásolhatják: más lehet az értéke egy gránit alapkőzetű és más egy homokos vagy feltöltött talajon. A 34

44 talajfajták szeizmikus hatásánál a legfontosabb fizikai jellemzőként a szeizmikus keménységet használják. Ez a longitudinális terjedési hullámok sebességéből és a kőzet sűrűségének a szorzatából adódik. A cél a kőzetekben a szeizmikus intenzitás növekedés (n) meghatározása. A magas talajvízállás növeli a szeizmikus intenzitás értékét. A robbantás módja, gyakorisága víz alatt vagy mocsaras talajban tervezett robbantásnál és 10 m-nél vastagabb agyagrétegre épült objektumoknál rendszeresen ismétlődő, előre kijelölt, viszonylag szűk körzetben, elsősorban termelési céllal végzett robbantás esetében (pl.: kőbányákban) egyedi, konkrét feladat megoldására vagy jelentősen változó területen végzett robbantás esetében rátett töltet alkalmazása és áthalmozott anyag terítése esetén k tényező táblázat A k tényező megválasztása a szeizmikus számításokhoz (13/2010. (III.4.) KHEM rendelet) A számított rezgési sebesség akkor megfelelő, ha az kisebb a jogszabályban megadott ábráról leolvasott értéknél, figyelembe véve a megvédendő létesítmény besorolását is. A 3. számú mellékletben látható két ábrán olvashatók le az értékek, illetve a 4. számú mellékletben lévő táblázatból határozható meg a létesítmény besorolása Léglökés A robbanóanyagok kémiai átalakulásukkor nagy mennyiségű és magas hőmérsékletű gázterméket fejlesztenek. Minden felrobbantott kg robbanóanyagból nagyjából 1000 l (1m 3 ) gáz fejlődik. Az adiabatikus kompresszió során felemésztődik a lökéshullám energiája, amely erősen csillapodik és hamar hanghullámmá alakul. A hullámcsomag terjedési sebessége is hamar lecsökken a robbanóanyag detonációsebességéről a hang terjedési sebességére. Ez a sebességváltozás általában 12 töltetátmérőn belül lezajlódik. A nyomásesés szintén gyorsabb ezen a távolságon belül. 35

45 A robbantásokat kísérő zajok annak a ténynek a következménye, hogy a robbanóanyagok potenciális energiájának egy része akusztikus hullámokat kelt, amiknek egy része a hallható hangok sávjába esik. A robbantáskor kialakuló léglökés által okozott túlnyomás veszélyezteti a közelben tartózkodókat és a közeli műtárgyakat. Nem végtelen kiterjedésű közegben, a föld felszínén, különböző akadályok között terjedő léglökés nyomása csak kísérleti mérésekkel határozható meg. Például: párhuzamos védősáncok között végzett robbantásoknál a nyomás felerősödhet. Ilyen esetben a számított nyomásérték kétszeresével kell tervezni. A várható kárhatás becslésekor a ható időt és a robbantások gyakoriságát is figyelembe kell venni, mert a károsodások gyakran nem azonnal jelentkeznek. Általános tapasztalat, hogy a lefojtott töltetekkel végzett robbantásoknál a léglökés károsító hatása kizárható. A különböző létesítmények védelmét a 17. ábrán leolvasható távolságok biztosítják. A rátett töltetek tömege 100 kg-nál nem lehet nagyobb. Az ábrán az R jelöli a biztonsági távolságot [m], a G a felrobbantásra kerülő legnagyobb töltet tömegét [kg]. 17. ábra A légnyomás elleni biztonsági távolság (13/2010. (III.4.) KHEM rendelet) Repeszhatás elleni védelem Helyesen tervezett és kivitelezett robbantásoknál a jövesztett készlet kivetése mindig a rakodási célnak megfelelő és nincs repeszhatás. Azonban figyelembe kell venni, hogy a megbontandó kőzet szerkezete akár kis távolságon belül is változhat vagy inhomogén lehet, változhat az előtét nagysága illetve a fúrás során is elkövethetnek 36

46 hibákat. Ezeket figyelembe véve, a várt kivetési távolság többszörösére kell növelni a repeszhatás elleni biztonsági távolságot. Külszíni robbantásoknál a repeszek a fojtás előtti részeken és az előtétcsökkenési zónákban keletkeznek a leggyakrabban. A repeszhatás kialakulásának feltételeit a 18. ábra foglalja össze (a eset pontos fúrás, b eset pontatlan fúrás). 1. A fojtás túlságosan rövid. 2. Az úgynevezett helyi előtét túlságosan kicsi. 3. Fúrási pontatlanság miatt koncentrált töltet alakul ki. 4. Megnő a töltetátmérő (kavernák miatt). 5. Nő a töltetátmérő, a helyi előtét csökken. 6. Nyitott repedés előtt laza kőzetdarab van a homlokon. 7. A kőzet szilárdsága lecsökken. 18. ábra Repeszhatás kialakulásának feltételei külfejtésekben (Földesi,1988) A repeszhatás mértéke elsősorban a repesz kezdeti sebességétől függ, de az gyorsan csökken, amire a következők adnak magyarázatot. Az egyik fontos tényező az, hogy a töltettől távolabb az aprózódás csökken, nagyobb darabok keletkeznek, amik lassabban haladnak, akadályozzák a töltethez közelebb eső, apróbb és gyorsabb darabok haladását. Fontos továbbá a robbanóanyag típusa és töltési sűrűsége: nagyobb detonációsebességű és sűrűségű robbanóanyag használatakor nagyobb nyomású gázok keletkeznek, nagyobb lesz a repesz kezdősebessége. További fontos tényező a kavernák és a nyílt repedések jelenléte és méretük. A robbanás gázai ezek menték nagyobb nyomással törnek ki és darabokat szakíthatnak le a kőzetből. 37

47 Robbantási technológia készítésekor figyelembe kell venni az alábbi képletet és az ÁRBSz előírásait (5. táblázat). A repeszhatás mértékét, a biztonsági zóna (R) kiterjedését az ÁRBSz szerint az alábbi képlettel kell meghatározni: R = 14 d1,33 W ρ ra Q m [m] 3.4 ahol: d a töltetátmérő [m] W az előtét nagysága [m] ρ ra a robbanóanyag sűrűsége [kg/m 3 ] Q a robbanóanyag robbanáshője [kj/kg] m a közelségi tényező értéke. Ha a fenti képlettel meghatározott biztonsági távolságon belül védendő létesítmény van, akkor meg kell határozni a szeizmikus rezgési sebességet és az ÁRBSz. előírásai szerint kell eljárni. Osztott töltetek alkalmazásával csökkenthető a rezgési sebesség, így a hatástávolság is. Ha nincs védendő létesítmény a robbantás hatástávolságán belül, akkor a 3.4-es képlet alapján kapott értéket kell használni. Ha a kapott érték kisebb, mint a 5. táblázatban adott robbantás típushoz meghatározott minimális távolság, akkor a táblázatban meghatározott értéket kell használni. Biztonsági távolság [m] A töltet tömege, elhelyezése, illetve a robbantás célja (minimális érték) 500 fémszerkezetek nyírással való elvágásakor 200 a, fatuskó kitermelésére, darabolására, továbbá áthalmozott anyag terítésére szolgáló töltet robbantásakor b, kőzettömb darabolására szolgáló rátett töltet alkalmazásakor c, nagy átmérőjű töltettel végzett építményrobbantáskor. 100 a robbantást kis átmérőjű töltetekkel végzik, különösen építmények bontásánál, kivéve a fémszerkezetek nyírással való elvágását a, a szeizmikus mérést szolgáló töltetet 5 m és 15 m közötti mélységben helyezik el, b, földre vagy a földbe fektetett robbanózsinórt robbantanak fel, c, a töltettel a robbantólyuk bővítését végzik a, a robbantószerkezetet vagy a töltetet 15 m-nél mélyebben helyezik el a robbantólyukban, b, zárt robbantókamrában végzik a robbantást. 5. táblázat Minimális biztonsági távolságok az ÁRBSz. szerint (13/2010. (III.4.) KHEM rendelet) 38

48 Külfejtésekben a káros repeszhatások elkerülhetők helyes tervezéssel, a fúrólyukak pontos lemélyítésével, a kőzet gyenge pontjainak ismeretével, a fojtás megfelelő kialakításával és a robbantandó homlok minél pontosabb ismeretével. 4. A jelenleg alkalmazott robbantási technológia műszaki leírása Az alábbi fejezetben a jelenleg használt robbantási technológiát mutatom be, amihez a jelenleg érvényes műszaki leírást [4] és RTE-t használtam fel [7]. A Nagymányok II. mészkő, agyag bányában végzett nagyfúrólyukas robbantáshoz szükséges műszaki leírást az AUSTIN Hungary Kft. készítette el a Dafotó-Kő Kft. részére, ami a közötti években végzett/végzendő termelő robbantásokhoz készült. A műszaki leírásban a 90 mm-es átmérőjű robbantólyukak alkalmazásához határozták meg a nagyfúrólyukas robbantás technológiai paramétereit. 4.1 Technológiai paraméterek Az előtét nagysága Az előtét nagyságát a W = 0,88 d ra ρ ra q m [m] kifejezéssel határozhatjuk meg, ahol: d ra - a töltet átmérő [m]; ρ ra - a robbanóanyag töltési sűrűsége [kg/m 3 ]; q - a fajlagos robbanóanyag felhasználás [kg/m 3 ]; m a közelségi tényező, melynek értékét az alábbi összefüggéssel számíthatjuk: Ahol: m = 1 + D - a robbanóanyag detonációsebessége [m/s]; σ B a kőzet nyomószilárdsága [Mpa]. 0,693 ln( ρ ra D 2 ) ln(σ B ) 1,39. Adatok: d ra = 0,09 m, ρ ra = 720 kg/m 3, q = 0,482 kg/m 3, D Lambrite = 3394 m/s (TÜV mérései szerint), σ B = 1000 MPa. 39

49 Az adatokat behelyettesítve: m = 1 + 0,693 ln( ρ ra D 2 ) ln(σ B ) 1,39 = 1 + 0,693 ln( ) ln(1000) 1,39 = 1,047 1,05. W = 0,88 d ra ρ ra q m = 0,88 0, = 2,9 m. 0,482 1,05 A vízszintes síkon a 80 -os lyukdőlés miatt 2,9 m-t kell kijelölni A robbantólyukak egymás közötti távolsága Lyuksoron belül, a robbantólyukak egymás közötti távolsága az alábbi értékű: E = m W = 1,05 2,9 = 3,045 m. A 90 mm-es lyukátmérő mellett a munkaterület: T = E W = 3,045 2,9 = 8,83m 2 9 m 2. Ez azt jelenti, hogy 1 m hosszú fúrólyukkal 9 m 3 kőzet robbantható le A fojtás hossza A robbantások során a fojtások akkor töltik be szerepüket, ha mindaddig a helyükön maradnak, amíg a lyuk töltete teljes hosszban detonál. Ez akkor érhető el, ha a fojtásokat szemcsés kőzúzalékból alakítják ki. 90 mm-es lyuknál a fojtásban lévő kőzúzalék maximális átmérője 25 mm. A fojtás hossza az alábbi képlettel számítható: L f = 1,25 W D c l ρ ra ρ k [m] ahol: c l - a kőzetben terjedő hang sebessége [m/s]; ρ k - a kőzet sűrűsége [kg/m 3 ]; Adatok: c l = 3100 m/s, ρ k = 2600 kg/m 3. Az adatokat behelyettesítve a fojtás szükséges hossza: L f = 1,25 W D c l ρ ra 2, = 1, = 2,08 m 2,1 m ρ k

50 A 2,1 m-es fojtás csak akkor teszi zárttá a robbantólyukat, ha a fojtás anyaga 70%- ban mm-es kőzúzalékból és 30%-ban fúrólisztből áll. Ez azt jelenti, hogy a fojtás kialakításánál felváltva 2 lapát kőzúzalékot és 1 lapát fúrólisztet kell a robbantólyukba tölteni. Hosszabb fojtás esetén a batárok száma nő meg. A fojtás anyagát figyelmesen kell elhelyezni a robbantólyukba, hogy a lyuk szájánál lévő laza kőzetdarabok ne forduljanak bele a lyukba. Elzáródás esetén nem lehet a töltési tereket zárttá tenni. Töltés közben figyelni kell a gyutacsvezetékre is, ha sérül a vezeték, besülhet a töltet. Osztott töltetek alkalmazása esetén a köztes fojtás anyagát fóliatömlőbe kell tölteni. Az ilyen töltetek közötti fojtás hossza 1,5 m, anyaga fúróliszt. Ha a fúrás vagy a töltés során üregekre (kavernákra) utaló jelenség figyelhető meg, akkor a robbantás vezető felügyelete mellett a kisebb üregeket és kavernákat fel kell tölteni, a nagyobbakat pedig át kell hidalni. A köztes fojtásokkal megosztott töltetek mindegyikét indítótöltettel kell ellátni! Talplyukak esetében legalább 2 db 1 m hosszú, műanyag fóliába csomagolt fojtást kell alkalmazni, aminek anyag 0 5 mm átmérőjű fúróliszt. A fojtást töltőbottal kell a helyére juttatni. A fúrás után vagy a töltés előtt el kell távolítani a lyuk szájánál a fellazult kőzetdarabokat, ezzel megkönnyítik a töltést illetve csökkentik a repeszveszélyt is A robbantó lyuksorok közötti távolság A gyakorlatban jól bevált az a megoldás, amikor a lyuksorok közötti távolság azonos az előtét nagyságával, vagyis: b = W = 2,9 m. (Lehetőség van a sorok közötti távolság értékének növelésére, erről bővebben az 5. fejezetben fogok írni.) A túlfúrás hossza A túlfúrás hosszát az alábbi kifejezéssel határozhatjuk meg: L túl = 0,3 W = 0,87 m A robbantólyukak dőlésszöge Az optimális megoldás az lenne, ha a robbantólyukakat függőlegesen fúrnák. Természetesen mivel ez Magyarországon nem gyakorlat, ezért a robbantólyukak dőlésszögét 80º-ban határozzuk meg. 41

51 A késleltetési idők meghatározása Robbantásos kőzetjövesztésnél a kőzetaprítás fokát és a robbantások nemkívánatos hatásainak (repesz, szeizmikus és léglökési hatások) csökkentését az időzítési rendszer optimalizálásával lehet javítani Lyuksoron belül a szomszédos töltetek közötti késleltetési idő Lyuksoron belül a szomszédos töltetek közötti késleltetési időt az alábbi összefüggéssel határozzuk meg: T ly = t ly E [ms] ahol: t ly - a robbantandó kőzettől függő állandó, értéke 5,5 ms/m. t ly értékét és a robbantólyukak közötti távolságot behelyettesítve lyuksoron belül az optimális késleltetési idő: T ly = t ly E = 5,5 3,045 = 16,7475 ms Ehhez az értékhez legközelebb álló késleltetési időt a NONEL iniciálási rendszer 17, vagy 25 ms-os késleltető kapcsolójával lehet beállítani, vagy a másik lehetőség, hogy elektronikus késleltetésű gyutacsot alkalmaznak. Elektronikusan programozható gyutacsok esetén a 17 ms késleltetési idő pontosan beállítható Ezekről bővebben a hatodik fejezetben írok majd Lyuksorok közötti késleltetési idő A lyuksorok közötti késleltetési időt a T s = t s W [ms]. kifejezéssel határozzuk meg, ahol: t s - a robbantás hatásait figyelembevevő tényező, ms/m. Minimális káros környezeti hatások és maximális aprítás esetén értéke: 20 ms/m. Az adatokat behelyettesítve T s = t s W = 20 2,9 = 58 ms Ez a késleltetési idő a sorok között a NONEL 67 ms külső késleltető kapcsolóval, vagy elektronikus gyutacsokkal állítható be. 42

52 A robbantólyukak hossza, száma A robbantólyukak hossza a robbantott falak magasságától és a lyukak dőlésszögétől függ. Értékét az alábbi kifejezéssel határozhatjuk meg: ahol: L ly = H - a robbantott bányafal magassága, [m]; α - a bányafal dőlésszöge, [fok]; L t - túlfúrás hossza, [m]. H sin α + L t[m], Adataink: H = 5 15 [m], L t = 0,87 [m], α = 80 [ ]. Az adatokat behelyettesítve: L ly = H sin α + L t = ,87 = 5,94 16,1 m 6 16 m sin 80 A robbantólyukak hossza a bányafal magasságától függően 6 és 16 m között változhat. A robbantólyukak száma Egy robbantással átlagosan t követ jövesztenek. A fejezet alapján, 1 m fúrólyukkal 9 m 3 kőzetet lehet jöveszteni. Ki tudjuk számolni az egy robbantás alatt jövesztett kőzet térfogatát, ha az össztömeget elosztjuk a kőzet sűrűségével (ρ k = 2600 kg/m 3 = 2,6 t/m 3 ): ,6= 5769, m 3. Ezekből az adatokból ki tudjuk számolni, hogy egy robbantás alatt együttesen milyen hosszúak a robbantólyukak: = 641, m. Ha a robbantólyuk 6 m hosszú, akkor összesen 107 db, ha 16 m, akkor összesen 41 db robbantólyukra van szükség egy robbantás alatt. Tehát az érték 41 és 107 db között változik, attól függően, hogy milyen magas az aktuális fal. 43

53 A lyuksorok száma 19. ábra A másodlagos robbantást igénylő kőzetdarabok mennyisége többsoros robbantás esetén (V 0 1 soros robbantásnál a batárok száma, n a lyuksorok száma) [4] A 19. ábra alapján egyértelmű, hogy a lyuksorok számát nem érdemes három fölé növelni, mert azzal a másodlagos aprítást igénylő kőzetek mennyisége lényegesen nem csökkenthető Talplyukak használata esetén a technológiai paraméterek - Lyuksorok száma: egy vagy kettő - Dőlésszögük: Alkalmazható lyukátmérő: 90 mm - Lyukhosszak: maximum 9,0 m - Talplyukak közötti távolság: 2,0 2,5 m - Lyuksorok közötti távolság: 1,5 2,0 m - Talplyukak száma: 60 db 120 db - Fojtás hossza: minimum 2,0 m 4.2. A mértékadó töltet tömege, a robbantások hatástávolságai Ahhoz, hogy a különböző hatástávolságokat ki tudjuk számolni, szükségünk van egy fontos technológiai paraméterre, méghozzá a mértékadó töltet (Q f ) tömegére. 44

54 4.2.1 A mértékadó töltet (Q f ) tömege Az ÁRBSZ előírásai szerint gyutacs használata esetén a 100 ms-on belül együtt indított töltetek közül az azonos késleltetési fokozatban együttrobbanó töltetek mennyisége közül a legnagyobb töltet tömege. Ez azt jelenti, hogy szeizmikus szempontból egy robbantólyuk töltetének tömegét kell figyelembe vennünk, ha minden töltetet DeM-S 25 ms-os, vagy nonel, illetve elektronikus gyutacsokkal iniciálunk és a robbantólyukak száma elektromos gyutacs esetén kevesebb, mint 30 db. (A DeM-S gyutacsok maximális fokozatszáma: 30 db.) A Nagymányok II. mészkő, agyag bányaterületen a maximális falmagasság 15 m. Az ehhez tartozó lyukhossz: 16 m. A töltet hossza pedig: 15 m. (A mértékadó töltet tömegének értelmezésében hibát fedeztem fel, az 5. fejezet vonatkozó részében foglalkozok vele bővebben.) Az adatok alapján a mértékadó töltet tömege: ahol: Q f = d ly 2 π 4 ρ ra L töl = 0,092 π 4 d ly - a robbantólyuk átmérője, [m]; ρ ra - az ANDO prill extra sűrűsége, [kg/m³]; L töl - a töltet hossza, [m] = 68,70 kg. A szeizmikus hatás meghatározásánál a legnagyobb töltet tömeget, 69 kg-ot vesszük figyelembe Az évi termeléshez szükséges robbanóanyag és gyutacs mennyisége A jöveszteni tervezett kőzet mennyisége, T= ,0 t. A fajlagos robbanóanyag mennyiségének figyelembevételével az évente szükséges robbanóanyag mennyisége: A szükséges gyutacsok száma: Q ö,évi = T q = ,482 = kg. N ö = Q ö,évi = ρ k Q f 2,6 69 = 806 db. 45

55 Szeizmikus biztonsági távolság A szeizmikus biztonsági távolságot az alábbi összefüggéssel határozhatjuk meg: L = k Q fok [m]. ahol: Q fok - az egy késleltetési fokozatban, 8 ms-on belül felrobbantott töltet tömege, kg, k - a robbantás körülményeitől függő állandó. Értéke az ÁRBSZ 4. melléklet 1. pontja szerint 50. Az adatokat behelyettesítve: L = k Q fok = = 415,33 m Az 1,0 mm/s-hoz tartozó szeizmikus biztonsági távolságon belül nincs védendő építmény, ezért szeizmikus kárral nem kell számolni. (A jelenleg érvényben lévő ÁRBSz. szerint a képlet hibás, erről bővebben az 5. fejezetben fogok írni) A repeszhatás biztonsági távolsága A repeszhatás elleni biztonsági távolság az ÁRBSz által megadott képlet alapján: R = 14 d ra 1,33 W ρ ra Q m [m] ahol: d ra a töltetátmérő [m] W az előtét nagysága [m] ρ ra a robbanóanyag sűrűsége [kg/m 3 ] Q a robbanóanyag robbanáshője [kj/kg], ANDO esetén 3400 kj/kg m a közelségi tényező értéke. Tehát a repeszhatás biztonsági távolsága (R): R = 14 d ra 1,33 W ρ ra Q m = 14 0,091,33 2, ,05 = 299, m 46

56 Az ÁRBSz vonatkozó részében található táblázat szerint a repeszhatás elleni minimális biztonsági távolság 300 m. Ez az érték reális, mert a kőbányában több évtizede végzett robbantásoknál a repeszhatás távolsága 300 m-en belül maradt. Természetesen itt is hangsúlyozni kell, hogy a robbantólyukak szabad felülethez közeli részén a fojtást minimum 2,0 m hosszban mm-es kőzúzalékból kell kialakítani A léglökés biztonsági távolsága Nagyfúrólyukas kőbányászati robbantásoknál, lefojtott robbantólyukak esetén a léglökés értéke általában nem lépi túl a 40 Pa-t. A rossz üvegezés is csak 700 Pa-nál törik be. A 700 Pa-os légnyomás 140 db-es zajszintnek felel meg, melyet csak szabadon felrobbanó töltetek esetén lehet mérni. Az adott esetben rátett töltetet nem alkalmaznak, mert a méreten felüli tömböket hidraulikus bontókalapácsokkal aprítják tovább. 4.3 A robbantásoknál használható robbanóanyagok és gyutacsok A kőzet jövesztéséhez alapvetően az alábbi robbanóanyagokra van szükség: - a száraz robbantólyukakhoz az ún. ANDO prill robbanóanyagra - a vizes robbantólyukakhoz vízálló emulziófélékre, - nem gyutacs érzékeny ANDO és emulzióhoz indító töltetekre (boosterekre), - a gyutacs érzékeny robbanóanyagok iniciálásához különböző miliszekundumos gyutacsokra (NONEL, villamos vagy elektronikusan programozható gyutacsok (utóbbi kettőről bővebben a hatodik fejezetben írok)). Fontos, hogy a különböző gyártók gyutacsait egy robbantóhálózatba tilos bekötni! 4.4. Az indítótöltetek száma, helye, elhelyezése és indítási módjuk Indító töltetek száma a töltetekben Az indítót töltet gyutacsból és gyutacs érzékeny robbanóanyagból áll össze. Az indító tölteteknek az alábbi jellemzőkkel kellene bírjanak: - Sűrűség (ρ ind ): 1200 kg/m 3, - Detonációsebesség (D): 5000 m/s, - Szilárd burkolat (gyutacs érzékeny emulzió kivételével), - Vízálló robbanóanyag, - Az indító töltet átmérője lehetőség szerint közelítse meg a lyukátmérőt, de könnyen tölthető legyen. 20m-es lyukhosszig, robbantólyukanként 1 db indítótöltetet kell elhelyezni! 47

57 4.4.2 Indító töltetek helye Külszíni robbantásoknál minden esetben fordított iniciálást kell alkalmazni. Ez azt jelenti, hogy villamos robbantás esetén az indítótölteteket a bányaudvar szintjére kell helyezni. Talplyukak esetében is arra kell törekedni, hogy az indítótöltet a robbantólyuk talpa közelében legyen. A töltésnél és fojtásnál figyelni kell arra, hogy a gyutacs vezetéke ne sérüljön meg Indító töltetek iniciálása Attól függően, hogy milyen iniciálási rendszert választunk, az indító töltetek gyutacsait különböző robbantógépekkel, vagy NONEL hálózat gyutacsait 1 db villamos gyutaccsal, vagy CE jelzéssel ellátott szikragyújtóval iniciálhatjuk. Az indító töltetek iniciálásához csak olyan eszköz használható, amely garantálja, hogy minden gyutacs megfelelő gyújtási impulzust kapjon! Indító töltetek időzítése, indítási sorrend Az indítási sorrendet mindig a robbantás vezető határozza meg. Az indítási sorrend meghatározásánál azt az alapelvet kell figyelembe venni, hogy a töltetek egymás utáni robbanása a szabad felülettől indul és halad a leginkább befogott töltetek irányába. Talplyukak és a felülről fúrt lyukak együttes indítása esetén a talplyukak kb. 100 ms-mal később robbanthatók, mint a felülről fúrt lyukak töltetei. Az optimális késleltetési időket a lyukak és a sorok között a technológiai paraméterek között ismertettem. A kapott optimális késleltetési időkhöz legközelebb eső NONEL gyutacsokat kell választani. Ez azt jelenti hogy az Indetshock MS 25/50 gyutacssorozatból a 475 ms-os és az 500 ms-os gyutacsokat és a Shockstar Surface (külső késleltető) kapcsolók közül a 17, 67 és 100 ms-os kapcsolókat célszerű választani. Abban az esetben, ha a szeizmikus mérési eredmények indokolják, akkor a gyutacsok közül szükséges lehet még a 450 és a 17 ms-ost, valamint a külső késleltetésű kapcsolók közül a 42 ms-ost is használni. NONEL gyutacsokból kialakítandó robbantóhálózat az 20. ábrán látható. Osztott töltetek esetén a szeizmikus hatást csökkentő NONEL robbantóhálózat a 21. ábrán látható. 48

58 20. ábra NONEL robbantóhálózat kialakítása és a töltetek robbanási ideje [7] 21. ábra Szeizmikus hatás csökkentése osztott töltetekkel [7] 4.5 Vizes környezetben alkalmazandó robbanóanyagok és elhelyezésük Vizes környezetbe csak vízálló robbanóanyag tölthető be! A robbanóanyagot olyan magasságig kell betölteni, hogy a víznívó fölé kerüljön. Az alkalmazandó vízálló robbanóanyagok lehetőleg környezetbarát és kitűnő vízálló tulajdonsággal bíró emulzió legyen. A vizes lyukak töltésénél külön figyelmet kell fordítani arra, hogy a legtöbb használatos robbanóanyag sűrűsége közel azonos a robbantólyukban lévő víz sűrűségével. Így előfordulhat, hogy a töltetek nem érintkeznek és nem lesz tökéletes a robbantás. Tehát ellenőrizni kell, hogy a töltényezett robbanóanyag lesüllyedt-e a megfelelő mélységig. Ha lehetőség van rá, akkor a vizet ki kell szivattyúzni a lyukból biztosítva ezzel a megfelelő érintkezést. 49

59 4.6. Robbantóhálózatok kialakítási módjai A bányában jelenleg NONEL technológiájú robbantóhálózatot (20. ábra) alkalmaznak. Az alternatív robbantási technológiákról a hatodik fejezetben fogok részletesen foglalkozni Robbantógép használata A nagyrobbantásokhoz csak ellenőrzött robbantógépeket szabad használni! A legideálisabb megoldás az, ha a robbantógépek teljesítménymérő műszerrel is rendelkeznek. Ezzel minden robbantás előtt leellenőrizhető, hogy a robbantógép leadja-e a kívánt teljesítményt NONEL robbantóhálózatokban használt robbantógépek 1 db villamos gyutacs, melyet bármilyen teljesítményű, típusengedéllyel vagy CE jelzéssel ellátott robbantógéppel indíthatunk: NONEL elektromos vagy csappantyús indító készülékkel NONEL robbantóhálózat kialakítása A robbantólyukakba azonos, hosszú késleltetési idejű ( ms) gyutacsokkal élesítik az indító tölteteteket. Lyuksoron belül és lyuksorok között az úgynevezett külső késleltetésű kapcsolókkal biztosítják a megfelelő késleltetéseket. Ilyen lehetséges megoldás figyelhető meg a 20. és 21. ábrán. A külső késleltető kapcsolók és a NONEL vezetékek közötti távolságnak minimum 0,30 m-nek kell lennie. A kapcsolókban a NONEL vezetékek nem keresztezhetik egymást. Egy Shockstar kapcsolóba maximum 8 gyutacsvezeték köthető be. A gyutacsokat és kapcsolókat olyan vezetékhosszakkal kell megrendelni, hogy az indító töltetek a kívánt helyre kerüljenek és sehol ne kelljen megfeszíteni őket! A robbantás vezetőnek a robbantás előtt kötelező megterveznie a NONEL robbantóhálózatot és kiszámolnia, hogy a töltetek mikor robbannak fel. A 15 m-es bányafalaknál egy késleltetési fokozatban csak egy robbantólyuk töltete robbanhat. Az elkészült kiosztási rajzokat a robbantás vezetőnek át kell adnia a robbantómester részére. A vezető robbantómester felel a hálózat kialakításáért. A kialakított hálózatot a robbantás vezetőnek kötelező leellenőriznie! Az esetleges átfedések megszüntetése érdekében a lyuksorokban és a lyukak közötti késleltetési idők figyelembe vételével a maximális lyukak száma a 6. táblázatban látható. 50

60 Késleltetési idő a sorok között (ms) Késleltetési idő a lyuksoron belül (ms) * * * * * * * * * * * nem javasolt kombináció 6. táblázat Átfedés nélkül robbantható gyutacsok száma a késleltetési időktől függően [7] A NONEL robbantóhálózat kialakításánál figyelembe kell venni a következőket: - a rendszer műszeresen nem ellenőrizhető, csak vizuális kontroll lehetséges, - a vezetékeket pontosan kell a kapcsolóba behelyezni, - a hálózatot akkor kell kialakítani, amikor már semmilyen göngyöleg nincs a robbantási pásztán, - a hálózat kialakítását egy robbantómester végezze, - a kapcsolókat a lehető legközelebb kell elhelyezni a robbantólyukakhoz, - ellenőrizni kell a vezetékeket, hogy a kapcsolóba való behelyezéskor nem sérültek-e meg, - a sérült vezetékű kapcsolót és gyutacsot ki kell selejtezni, majd robbantással megsemmisíteni, - ellenőrizni kell, hogy minden gyutacsot bekötöttek-e, - a gyutacsot vagy az indító készüléket csak akkor lehet a hálózathoz kapcsolni, amikor az kész az indításra A robbantások kivitelezése A robbantást nappal természetes világítás mellett végzik el. Extrém időjárási viszonyok mellett nem robbantanak. Fontos, hogy a robbantás során mindenkinek a repeszhatár távolságán (300 m) kívül kell elhelyezkednie. A robbantás vezetőnek ki kell jelölnie a védett helyeket, a robbantóállomás helyét és az őrhelyeket. A védett helyek és az őrhelyek mindig a repeszhatár távolságán kívül helyezkednek el. A robbantóállomás lehet a határtávolságon belül is, valamilyen vastag acélból álló tárgy vagy fedezék mögött, mint pl. mobil törőgép alsó menetelő műve 51

61 mögött, vagy mobil acélkordon (a robbantástól 100 m-en kívül). Fontos, hogy a robbantóállomás kijelölésénél figyelembe vegyék az uralkodó szélirányt, szélirányba nem szabad az állomást telepíteni! Az őrhelyek kijelölése során figyelembe kell venni, hogy őrizetlenül ne tudjanak illetéktelen belépni a robbantási területre. A repeszhatár távolságánál az területre vezető összes utat le kell zárni. Az őrök egymással URH adó-vevő készüléken kommunikálnak. Ha bármelyik őr is azt tapasztalja, hogy a biztonsági távolságon belül illetéktelen személy tartózkodik, akkor azonnal értesítenie kell a robbantómestert, aki köteles a munkát leállítani. A robbantás csak akkor végezhető el, ha a repeszhatáron belül senki sem tartózkodik! A robbantások előtt minden esetben szirénával kell a jelzéseket leadni. A jelzések leadására a robbantómester adja ki az utasítást. A jelzésrend az alábbi: - robbantás előtt 10 perccel: három hosszú jel (3x5 sec.) - közvetlenül a robbantás előtt három rövid jel (3x1 sec.) - robbantás után (lefújás) egy hosszú jel (1x15 sec.). A robbantást végző személyzeten kívül a jelzésrendet ismertetni kell a bányában dolgozó valamennyi dolgozóval, illetve az érintett területen dolgozó valamennyi szállítójármű vezetőjével is. Értesíteni kell az érintett Polgármesteri Hivatalt(okat) is, aki(k) pedig a lakosság felé kell a megfelelő tájékoztatást megadja(ják). A robbantás elvégzése után meg kell várni, hogy a mérgező gázok eltávozzanak a területről. Nagyfúrólyukas robbantás esetén a minimális várakozási idő 5 perc. Ez nagyban függ az aktuális időjárási viszonyoktól is. Szeles időben a várakozási idő rövidülhet, szélcsendes, ködös időben nőhet. A robbantómester a gyújtási impulzus után azonnal leszereli a robbantógépről a fővezetéket és rövidre zárja. Ez után a várakozási idő letelte után a robbantó fővezeték mentén haladva megközelíti a robbantás helyét. A robbantó fővezetéket is leszereli a robbantó hálózatról és rövidre zárja. Ha NONEL rendszerrel történt a robbantás, akkor a műanyag vezetéket összeszedik és hulladéklerakóba helyezik. A robbantómester leellenőrzi, hogy minden robbantólyuk felrobbant-e. Ha mindent rendben talál, akkor a robbantást le lehet fújni. Ha maradtak fel nem robbant anyagok, akkor azokat 30 napon belül meg kell semmisíteni. Ugyanez a helyzet a sérült vagy lejárt szavatosságú robbanóanyagokkal és gyutacsokkal is. A gyutacsokat, NONEL kapcsolókat és gyutacs érzékeny anyagokat csak robbantással lehet megsemmisíteni. Elégetni csak az ANDO féleségeket lehet. Mivel a 52

62 robbanóanyagok megsemmisítése robbantási munkának számít, ezért azt szabadban, a bányagödör félreeső részén vagy elhagyott gödrökben történhet. A Nagymányok II. bányában az egy tűzben felrobbantható töltet tömege nem haladhatja meg az 5 kg-ot, égetésnél a kiterített ANDO tömege a 10 kg-ot! 5. A jelenleg használt robbantási technológia paramétereinek változása nagyobb átmérőjű robbantólyukakkal végzett robbantás esetén A diplomamunkám egyik fő feladata az volt, hogy vizsgáljam meg, hogy a jelenleg használt robbantási technológia (NONEL rendszer) mellett - az előző fejezetben ismertettem a technológia paramétereit - a robbantólyuk átmérőjének növelésével hogyan fognak változni a technológiai paraméterek, és ennek következtében a robbantás költségei hogyan fognak alakulni (csökkennek vagy nőnek-e). Ezek a változtatások csak a robbantási költségekre hatnak, a végső termék költségei a robbantási és aprítási költségek függvénye, azok megfelelő megválasztásával lehet optimális eredményt elérni. A helyes robbantási technológia megválasztása több szemponttól is függ. Az egyik, talán legfontosabb ilyen tényező a kőzet repedezettsége. A repedezettség nagyobb befolyással bír, mint a kőzet szilárdsága. Nem mindegy, hogy milyen átmérőjű robbantólyukat használunk az egyes repedezettségi fokoknál. Ha a kőzet sűrűn repedezett, akkor nagyobb átmérőjű lyukakat, kisebb brizanciájú robbanóanyagokat és többsoros késleltetést célszerű alkalmazni. Ha nagyon repedezett a kőzet, akkor az aprítási fok nem növelhető azzal, hogy növeljük a robbanóanyag munkavégző képességét. További fontos dolog, hogy repedezett kőzet esetén a robbanthatóságot kevésbé segíti elő az, ha több szabad felületet hagyunk. Lényeges az is, hogy milyen anyag tölti ki a repedéseket. Ha a kötőanyag lágyabb, akkor mérséklődik a robbantás aprító hatása, ellenben ha nagy szilárdságú, akkor a kőzet ép részében fognak új repedések keletkezni. Töredezett kőzettest esetében a fajlagos robbanóanyag felhasználás - q (kg/m 3 ) fokozása kedvezőtlen hatásokat fog kiváltani. Közepesen repedezett kőzet esetében az előzőektől kisebb átmérőjű lyukakat, nagyobb brizanciájú robbanóanyagokat és ékes késleltetést kell alkalmazni. A fajlagos robbanóanyag felhasználás értékét hasonlóan az előzőekhez, nem célszerű fokozni. Kevésbé repedezett, tömbös kőzetek esetén kis lyukátmérőt, nagy brizanciájú robbanóanyagokat kell alkalmazni. A késleltetés típusa tetszőlegesen megválasztható. Figyelni kell azonban a késleltetési idő helyes megválasztására, mivel ebben az esetben 53

63 jobban érvényesül a szomszédos töltetek egymásra hatása. Ha sikerül a késleltetési időt helyesen megválasztani, akkor ritkítani lehet a robbantólyukakat. Kis lyukátmérő esetén egyenletesebb kőzetaprítás várható, tehát csökken a nagyon apró és a túlméretes darabok száma. A koncentrált töltetek túlaprítják a töltethez közel eső kőzettartományt. A művelés irányának kiválasztása során nagyon fontos figyelembe venni a repedésrendszer irányítottságát! A fenti megállapítások igen fontosak a robbantások szempontjából, azonban konkrét számszerű adatok nem adnak. A feladat tehát az, hogy a technológiák tervezésénél figyelembe vegyük és mennyiségileg is meghatározzuk az egyes robbantástechnológiák paramétereit. A fent felsorolt szabályozási módok összesítve a 7. táblázatban láthatók. A kőzet repedezettsége X e X m A robbantás hatása A kőzetaprítás szabályozásának leghatékonyabb módja 1. nagy töltet átmérő használata, Sűrűn A tömbök eredeti repedéseik 2. közepes értékű fajlagos 1 robbanóanyag felhasználás, repedezett mentén esnek szét 3. soronkénti késleltetés, 4. kis brizanciájú robbanóanyag használat 1. közepes töltet átmérő használata, Közepesen A tömbök legalább két részre 2. brizánsabb robbanóanyag Repedezett válnak használat, 3. közepes fajlagos robbanóanyag felhasználás, 4. ékes rendszerű késlel-tetés 1. kis töltet átmérő, 2. nagy brizanciájú robbanóanyag, Tömbös kőzet 2 Intenzív kőzetaprítás 3. magas fajlagos robbanóanyag felhasználás, 4. bármilyen késleltetési rendszer X e a kőzetelválás eredeti mérete [m] X m a mértékhatár mérete [m] 7. táblázat A kőzetaprítás szabályozásának leghatékonyabb módjai a kőzet repedezettségét figyelembe véve (Földesi,1988) 5.1 Technológiai paraméterek Ebben a fejezetben a 4. fejezetben ismertetett technológiai paramétereket számolom 96, 102 és 115 mm átmérőjű robbantólyuk változatokra. Az egyes paraméterek tárgyalásánál először feltüntetem a 90 mm-es robbantólyukhoz tartozó értéket, majd sorban a 96, 102 és 115 mm átmérőjű robbantólyukak számolt értékeit. 54

64 Ha a kőzet repedezettségnek megfelelő átmérőjű robbantólyukas technológiát alkalmaznak, csökkenteni lehet a fúrt lyukak számát, így akár jelentős költségcsökkenést is el lehet érni. Azonban, mint ahogy az előző bekezdés végén is írtam, figyelemmel kell kísérni a kőzetben lévő repedéshálózat irányítottságát, és ahhoz igazítva kell kiválasztani a megfelelő technológiai változatot! A közelségi tényező értéke A közelségi tényező értéke minden esetben ugyanannyi, az alábbi képlettel határozható meg: ahol: m = 1 + D - a robbanóanyag detonációsebessége [m/s]; σ B a kőzet nyomószilárdsága [Mpa]. 0,693 ln( ρ ra D 2 ) ln(σ B ) 1,39. Adatok: d ra = 0,09 m, ρ ra = 720 kg/m 3, q = 0,482 kg/m 3, D Lambrite = 3394 m/s (TÜV mérései szerint), σ B = 1000 MPa. Az adatokat behelyettesítve: m = 1 + 0,693 ln( ρ ra D 2 ) ln(σ B ) 1,39 = 1 + 0,693 ln( ) ln(1000) 1,39 = 1,047 1, Az előtét hossza Az előtét nagyságát a W = 0,88 d ra ρ ra q m [m] kifejezéssel határozhatjuk meg, ahol: d ra - a töltet átmérő [m]; ρ ra - a robbanóanyag töltési sűrűsége [kg/m 3 ]; q - a fajlagos robbanóanyag felhasználás [kg/m 3 ]; m a közelségi tényező. 90 mm átmérőjű robbantólyuk esetében az előtét hossza 2,9 m. 55

65 96 mm átmérőjű robbantólyuk esetén az előtét nagysága: W = 0,88 d ra ρ ra q m = 0,88 0, = 3,186 m 3,2 m. 0,482 1, mm átmérőjű robbantólyuk esetén: W = 0,88 d ra ρ ra q m = 0,88 0, = 3,385 m 3,4 m. 0,482 1, mm átmérőjű robbantólyuk esetében: W = 0,88 d ra ρ ra q m = 0,88 0, = 3,817 m 3,82 m. 0,482 1, Robbantólyukak egymás közötti távolsága Lyuksoron belül, a robbantólyukak egymás közötti távolsága az alábbi képlettel számítható: E = m W A munkaterület meghatározására az alábbi összefüggést használható: T = E W 90 mm átmérőjű robbantólyuk esetén az E értéke 3,045 m, a munkaterület nagysága 9 m 2, 1 m fúrólyukkal 9 m 3 kőzetet lehet jöveszteni. 96 mm átmérőjű robbantólyuk esetén: E = m W = 1,05 3,2 = 3,36 m 3,4 m. T = E W = 3,4 3,2 = 10,88 m 2 10,9 m 2. Ez azt jelenti, hogy 1 m hosszú fúrólyukkal 10,9 m 3 kőzet robbantható le. 102 mm átmérőjű robbantólyuk esetén: E = m W = 1,05 3,4 = 3,57 m 3,6 m. T = E W = 3,6 3,4 = 12,24 m 2 12,2 m 2. Ez azt jelenti, hogy 1 m hosszú fúrólyukkal 12,2 m 3 kőzet robbantható le. 115 mm átmérőjű lyuk esetén: E = m W = 1,05 3,82 = 4,01 m 4 m. 56

66 T = E W = 4 3,82 = 15,28 m 2 15,3 m 2. Ez azt jelenti, hogy 1 m hosszú fúrólyukkal 15,3 m 3 kőzet robbantható le. Látható, hogy a 115 mm átmérőjű lyukaknál a lyuktávolság közel 1 m-rel nagyobb, mint a 90 mm-es lyukak esetében. Jelentősen nő az 1 m-el jövesztett kőzet mennyisége is, amiből következik, hogy ugyanazon kőzetmennyiség jövesztéséhez kevesebb lyukra lesz szükség A robbantó lyuksorok száma és azok közötti távolság Mint ahogy azt a 4. fejezetben már leírtam, a lyuksorok számát nem érdemes 3 fölé növelni, mert azzal már nem csökkenthető jelentősen a másodlagos aprítást igénylő kőzetdarabok száma. A robbantólyuk sorok közötti távolság a gyakorlat szerint megegyezik az előtét nagyságával: b = W [m] 90 mm-es lyukátmérő esetén ez az érték 2,9 m. 96 mm-es lyuk esetén 3,2 m; 102 mm esetén 3,4 m; 115 mm esetén pedig 3,82 m. Hasonlóan az előző ponthoz, a 90 mm-es és a 115 mm-es értékek között közel 1 m különbség van, figyelembe véve az előtét hosszának a növekedését is, elképzelhető, hogy akár egy egész sor robbantólyuk is kiváltható nagyobb lyukátmérővel. Ha figyelembe vesszük azt is, hogy a robbantólyukak körül nemcsak a szabad felületek irányába, hanem a kőzetmasszívum irányába is keletkeznek repedések, így a fellazulás miatt lehetőség van arra, hogy a második és a további lyuksorokat ne az előtét nagyságával, hanem attól nagyobb távolságra telepítsük egymástól. A lyuksorok közötti távolság növelésével a jövesztési munka gazdaságosabb lesz, hiszen nő az egy robbantólyukkal jöveszthető kőzet mennyisége Megfelelő késleltetés esetén a lyuksorok közötti távolság meghatározására az alábbi kifejezést használhatjuk: b = 1,2 W [m] A jelenlegi munkámban a gyakorlatnak megfelelő körülményeket vettem figyelembe az összehasonlító számításoknál. 57

67 5.1.5 A fojtás hossza A fojtás hossza az alábbi képlettel számítható: L f = 1,25 W D c l ρ ra ρ k [m] ahol: c l - a kőzetben terjedő hang sebessége [m/s]; ρ k - a kőzet sűrűsége [kg/m 3 ]; Adatok: c l = 3100 m/s, ρ k = 2600 kg/m 3. A fojtás hossza 90 mm-es lyukátmérő esetén 2,1 m. 96 mm átmérőjű lyuk esetén: L f = 1,25 W D c l 102 mm átmérőjű lyuk esetén: ρ ra 3, = 1, = 2,3 m ρ k L f = 1,25 W D c l 115 mm átmérőjű lyuk esetén: ρ ra 3, = 1, = 2,448 m 2,45 m ρ k L f = 1, A túlfúrás hossza W D c l ρ ra 3, = 1, = 2,75 m ρ k A túlfúrás hosszát az alábbi kifejezéssel határozhatjuk meg: L túl = 0,3 W 90 mm átmérőjű robbantólyuk esetében a túlfúrás értéke 0,87 m. 96 mm átmérőjű lyuk esetén: 102 mm átmérőjű lyuk esetén: L túl = 0,3 W = 0,3 3,2 = 0,96 m L túl = 0,3 W = 0,3 3,4 = 1,02 m 58

68 115 mm átmérőjű lyuk esetén: L túl = 0,3 W = 0,3 3,82 = 1,146 m Késleltetési idők meghatározása Lyuksoron belül a szomszédos töltetek közötti késleltetési idő Lyuksoron belül a szomszédos töltetek közötti késleltetési időt az alábbi összefüggéssel határozzuk meg: T ly = t ly E [ms] ahol: t ly - a robbantandó kőzettől függő állandó, értéke 5,5 ms/m. 90 mm lyukátmérő esetén a T ly értéke 16,75 ms-ra jött ki. 96 mm átmérőjű lyuk esetén: T ly = t ly E = 5,5 3,4 = 18,7 ms 102 mm átmérőjű lyuk esetén: T ly = t ly E = 5,5 3,6 = 19,8 ms 115 mm átmérőjű lyuk esetén: T ly = t ly E = 5,5 4 = 22 ms Ezekhez az értékekhez legközelebb álló késleltetési időt NONEL rendszerben a 25 ms késleltetési idejű külső kapcsolóval lehet beállítani, villamos gyutacsok esetén a 25 ms-os késleltetés alkalmazható. Elektronikusan programozható gyutacsok esetén a késleltetési idők pontosan beállíthatók Lyuksorok közötti késleltetési idő A lyuksorok közötti késleltetési időt a T s = t s W [ms]. kifejezéssel határozzuk meg, ahol: t s - a robbantás hatásait figyelembevevő tényező, ms/m. Minimális káros környezeti hatások és maximális aprítás esetén értéke: 20 ms/m. 90 mm-es robbantólyuk esetén a sorok közötti késleltetési idő 58 ms. 59

69 96 mm-es robbantólyuk esetén a késleltetési idő: 96 mm-es robbantólyuk esetén: 115 mm-es robbantólyuk esetén: T s = t s W = 20 3,2 = 64 ms T s = t s W = 20 3,4 = 68 ms T s = t s W = 20 3,82 = 76,4 ms A kapott sorok közötti késleltetési idők NONEL rendszer esetén a 67 és 109 ms-os külső kapcsolókkal, villamos gyutacsoknál 75 és 100 ms-os fokozatokkal, vagy elektronikusan programozható gyutacsokkal pontosan beállíthatók A robbantólyukak hossza és száma A robbantólyukak hossza a robbantott falak magasságától és a lyukak dőlésszögétől függ. Értékét az alábbi kifejezéssel határozhatjuk meg: ahol: L ly = H - a robbantott bányafal magassága, [m]; α - a bányafal dőlésszöge, [fok]; L t - túlfúrás hossza, [m]. H sin α + L t [m], Adatok: H = 5 15 [m], L t = 0,96; 1,02; 1,146 [m], α = 80 [ ]. 90 mm-es átmérő esetén a robbantólyukak hossza 6 és 16 m között változik. 96 mm-es átmérő esetén a robbantólyukak hossza: L ly = H sin α + L t = ,96 = 6,03 16,19 m 6 16,2 m sin mm-es átmérő esetén a robbantólyukak hossza: L ly = H sin α + L t = ,02 = 6,09 16,25 m 6,1 16,25 m sin 80 60

70 115 mm-es átmérő esetén a robbantólyukak hossza: L ly = A robbantólyukak száma H sin α + L t = ,146 = 6,22 16,37 m 6,2 16,4 m sin 80 Egy robbantással átlagosan t követ jövesztenek. Az fejezet alapján, 1 m fúrólyukkal: - 96 mm-es átmérő esetén 10,9 m 3 ; mm-es átmérő esetén 12,2 m 3 ; mm-es átmérő esetén 15,3 m 3 kőzetet lehet jöveszteni. Ki tudjuk számolni az egy robbantás alatt jövesztett kőzet térfogatát, ha az össztömeget elosztjuk a kőzet sűrűségével (ρ k = 2600 kg/m 3 = 2,6 t/m 3 ): ,6= 5769, m 3. Ezekből az adatokból ki tudjuk számolni, hogy egy robbantás alatt együttesen milyen hosszúak a robbantólyukak: - 96 mm-es átmérő esetén: ,9 = 529,3 530 m; mm-es átmérő esetén: ,2= 472, m; mm-es átmérő esetén: ,3= 377, m. 90 mm-es átmérő esetén, ha a robbantólyuk 6 m hosszú, akkor összesen 107 db; ha 16 m hosszú, akkor 41 db lyuk szükséges. 96 mm-es átmérő esetén, ha a robbantólyuk 6 m hosszú, akkor 89 db; ha 16,2 m hosszú, akkor 33 db lyuk szükséges. 102 mm-es átmérő esetén, ha a robbantólyuk 6,1 m hosszú, akkor 78 db; ha 16,25 m hosszú, akkor 30 db lyuk szükséges. 115 mm-es átmérő esetén, ha a robbantólyuk 6,2 m hosszú, akkor 61 db; ha 16,4 m hosszú, akkor 23 db lyuk szükséges. Látható, hogy a robbantólyuk átmérőjének növelésével jelentősen csökkenthető a darabszám. Mint korábban már írtam, nagyon fontos a kőzet repedezettsége és a repedéshálózatának irányítottságának minél pontosabb ismerete, ehhez kell a művelési irányt igazítani és ehhez mérten kell a megfelelő technológiát kiválasztani. Ha helyesen választjuk ki a technológiát, akkor a megfelelő aprítási fokot tudjuk elérni, viszont a fúrási és robbantási költségeket jelentősen csökkenteni lehet. 61

71 5.1.9 A mértékadó töltet tömege Az ÁRBSZ előírásai szerint a mértékadó töltet (Q): gyutacs használata esetén az azonos névleges időzítési intervallumokban robbantott töltetek közül a legnagyobb. Ez azt jelenti, hogy azonos időpontban iniciált töltetek összegei között a legnagyobbat kell mértékadó töltetnek tekinteni. Ha minden robbantólyukat különböző időpontban iniciálunk a legnagyobb töltet a mértékadó töltet, ha több időpontban történik az iniciálás, az azonos időpontban elrobbantott töltetek összegei között a legnagyobbat kell mértékadó töltetnek tekinteni. A Nagymányok II. mészkő, agyag bányaterületen jelenleg a robbantások NONEL rendszerrel történnek, minden robbantólyuk különböző időpontban kerül iniciálásra, tehát a mértékadó töltet megegyezik a legnagyobb töltettel (15 m). A mértékadó töltet tömegét az alábbi képlettel lehet kiszámítani: ahol: Q f = d ly 2 π 4 d ly - a robbantólyuk átmérője, [m]; ρ ra - az ANDO prill extra sűrűsége, [kg/m³]; L töl - a töltet hossza, [m], jelen esetben 15 m. ρ ra L töl [m] 90 mm-es robbantólyuk esetén a mértékadó töltet tömege 69 kg. 96 mm-es átmérőjű lyuk esetén: Q f = d ly 2 π mm-es átmérőjű lyuk esetén: Q f = d ly 2 π mm-es átmérőjű lyuk esetén: Q f = d ly 2 π 4 ρ ra L töl = 0,0962 π 4 ρ ra L töl = 0,1022 π 4 ρ ra L töl = 0,1152 π = 78,17 kg 78,2 kg = 88,249 kg 88,25 kg = 112,178 kg 112,2 kg. 62

72 Az évi termeléshez szükséges robbanóanyag és gyutacs mennyisége A jöveszteni tervezett kőzet mennyisége, T= ,0 t. A fajlagos robbanóanyag mennyiségének figyelembevételével az évente szükséges robbanóanyag mennyisége: Q ö,évi = T q = ,482 = kg. A szükséges gyutacsok száma 90 mm-es átmérő esetén 806 db/év. 96 mm-es átmérőjű lyuk esetén: 102 mm-es átmérőjű lyuk esetén: N ö = Q ö,évi ρ k Q f = ,6 78,2 = 712 db/év. N ö = Q ö,évi ρ k Q f = ,6 88,25 = 631 db/év. 115 mm-es átmérőjű lyuk esetén: N ö = Q ö,évi ρ k Q f = ,6 112, A robbantások hatástávolságai Szeizmikus biztonsági távolság = 496 db/év. A szeizmikus biztonsági távolságot az alábbi összefüggéssel határozhatjuk meg: L = k 2 Q f [m] ahol: Q f a mértékadó töltet tömege, kg, k - a robbantás körülményeitől függő állandó. Értéke az ÁRBSZ 4. melléklet 1. pontja szerint mm-es lyukátmérő esetén a szeizmikus biztonsági távolság értéke a műszaki leírás szerint 415,3 m, az én számításaim szerint: L = k 2 Q fok = = 332,26 m 96 mm-es átmérő esetén a szeizmikus biztonsági távolság: L = k 2 Q fok = ,2 = 353,12 m

73 102 mm-es lyukátmérő esetén: 115 mm-es lyukátmérő esetén: L = k 2 Q fok = 80 2 L = k 2 Q fok = ,25 = 375,76 m 112,2 = 423,69 m A kapott biztonsági távolságokon belül nincs védendő létesítmény. Amennyiben a mértékadó töltet tömege megváltozik (több robbantólyuk kerül egyszerre iniciálásra) a szeizmikus biztonsági távolságot újra kell számolni, ha azon belül védendő létesítmény kerül, az ÁRBSz. előírásainak megfelelően el kell járni Repeszhatás biztonsági távolsága A repeszhatás elleni biztonsági távolság az ÁRBSz által megadott képlet alapján: R = 14 d ra 1,33 W ρ ra Q m [m] ahol: d ra a töltetátmérő [m] W az előtét nagysága [m] ρ ra a robbanóanyag sűrűsége [kg/m 3 ] Q a robbanóanyag robbanáshője [kj/kg], ANDO esetén 3400 kj/kg m a közelségi tényező értéke. 90 mm-es lyukátmérő esetén a repeszhatás biztonsági távolsága 300 m. 96 mm-es átmérő esetén: R = 14 d ra 1,33 W ρ ra Q m = 14 0,0961,33 3, = 295, m 1, mm-es átmérő esetén: R = 14 d ra 1,33 W ρ ra Q m = 14 0,1021,33 3, = 301, m 1,05 64

74 115 mm-es átmérő esetén: R = 14 d ra 1,33 W ρ ra Q m = 14 0,1151,33 3, = 315, m 1,05 A repeszhatás biztonsági távolsága az ÁRBSz. szerint nagyfúrólyukas robbantás esetén minimum 300 m. 90 és 96 mm átmérőjű töltetek esetén a minimális távolságot, 102 és 115 mm-es töltetátmérő esetén pedig a kapott értékre kell a repeszhatás biztonsági távolságát kijelölni A léglökés biztonsági távolsága Az előző fejezetben már leírtam, hogy lefojtott töltetek esetében nem keletkezik akkora léglökés, hogy az bármiben is kárt tegyen. Szabadon felrobbanó töltet tudna csak akkora zajszintet kelteni, hogy az betörné az üvegezést. Rátett tölteteket pedig nem alkalmaznak, a batárokat bontókalapáccsal aprítják fel. 6. Alternatív robbantási technológiák Az előző két fejezetben a jelenleg használt NONEL technológiát és annak paramétereit mutattam be. Utalást tettem azonban arra is, hogy kettő, ettől különböző típusú robbantóhálózatot is ki lehet alakítani. Az egyik a villamos gyutacsokból kialakítható robbantóhálózat, a másik pedig az E-star elektronikus gyutacsokból kialakítható hálózat. A technológiák paraméterei megegyeznek a NONEL rendszerével, annyi különbséggel, hogy villamos gyutacsok alkalmazása esetén a számításokkal megállapított késleltetéseket a villamos gyutacsok késleltetéséhez kell igazítani, az elektronikusan programozható hálózat esetén pedig a számolt késleltetési idők pontosan beállíthatók. Amíg a NONEL rendszer alkalmazásakor a gyutacsok számának nincs felső korlátja, villamos gyutacsokkal kialakított robbantó hálózat felső határát a robbantógép teljesítménye határozza meg, elektronikus gyutacsok esetén maximum 1600 db gyutacsot lehet felrobbantani egy tűzben. Gazdasági szempontból a NONEL rendszer és villamos gyutacsok egy nagyságrendben vannak, az elektronikusan programozható hálózat drágább. Amennyiben az elektronikusan programozható gyutacsokkal végzett robbantás a pontosan beállított késleltetési idők hatására megfelelő aprítási fokot biztosít, a törési költségek csökkenése miatt az elektronikus gyutacsok használata is lehet gazdaságos. 65

75 A repedezettségi fok ismeretében helyesen megválasztott kis vagy nagyobb brizanciájú robbanóanyagok alkalmazása, a geometriai illesztés hatásfokának a növelésével (robbanó zagyok alkalmazásával) további költségcsökkentő eredményeket lehet elérni. Mivel a termék önköltsége fúrási, robbantási és törési költségekből adódik, az optimális önköltség elérése a repedezettségi fok, repedezettségek irányának, a megkívánt aprítási fok ismeretében helyesen megtervezett robbantási technológia (megfelelő átmérőjű robbantólyukak és ahhoz tartozó paraméterek, megfelelő brizanciájú és állagú robbanóanyag) alkalmazásával lehet elérni. A bányavállalkozó és műszaki gárdájának e lehetőségek tárából ki kell választani a mindenkori körülményeknek megfelelő robbantási technológiát. 7. Összegzés A feladatom az volt, hogy vizsgáljam meg a Nagymányok II mészkő, agyag bányában végzett termelő robbantások jelenlegi technológiáját. Jelenleg 90 mm átmérőjű NONEL rendszert alkalmaznak. A további feladatom az volt, hogy a robbantólyuk átmérőjének növelésével és alternatív technológiák keresésével adjak meg olyan robbantási változatokat, amelyekkel csökkenteni lehet a fúrás és a robbantás költségeit. A jelenlegi robbantási rendszer vizsgálata során felfedeztem néhány pontatlanságot a technológiai paraméterek között. Az egyik a szeizmikus biztonsági távolsággal kapcsolatos. Hibás képletet alkalmaztak a számolások során illetve a k tényező értéke nem megfelelően lett kiválasztva az ÁRBSz. vonatkozó táblázatából, ezeket a saját számolásomnál javítottam. A kapott eredmény azonban túlbecsüli a biztonsági távolságot, tehát a biztonság szempontjából jelentősebb problémát ez nem okoz. A másik a lyuksorok közötti távolsággal kapcsolatos. A jelenlegi technológiában a sorok közötti távolságot az előtét nagyságával vették azonosnak. Azonban a robbantások során nem csak a szabad felületek felé, hanem a masszív kőzet irányába is keletkeznek repedések, így a fellazulás miatt lehetőség van arra, hogy a lyuksorokat távolabb telepítsük egymástól. Ezzel a jövesztési munka gazdaságosabb lesz, hiszen egy robbantólyukkal nagyobb mennyiségű kőzetet tudunk jöveszteni, így kevesebb robbantólyukra lehet szükség, ami akár jelentősen csökkentheti is a költségeket. Tehát lehetőség van arra is, hogy az előtét 1,2 szeresével számoljunk. 66

76 A negyedik és ötödik nagyobb egységben az általam számolt technológiai módosulatokkal és javaslatokkal bemutattam a feladat lehetséges megoldásait valamint összehasonlítottam az egyes paramétereket a jelenlegi technológia összetevőivel. A továbbiakban a bányavállalkozó és a felelős műszaki vezetés feladata lesz az, hogy a változatokból az éppen aktuálisan megfigyelhető kőzetminőség, repedéshálózat és annak irányítottsága alapján kiválassza azt a változatot, ami a lehető legjobb aprítási fokot és a lehető legkisebb robbantási költségeket fogja eredményezni. Nagy Tamás Bánya- és geotechnika mérnöki MSc. 67

77 Felhasznált irodalom [1] Földesi J. (1988): Bányászati robbantástechnika II. (Tankönyvkiadó, Budapest, 1988) 5-81; [2] Gajdos L. (2014): Robbantástechnológia és a készlettel szemben támasztott követelmények összehasonlítása Miskolci Egyetem szakdolgozat [3] Kardos G. (2013): A KŐKA Kft komlói andezitbányájában végzett robbantásokról Miskolci Egyetem szakdolgozat [4] Műszaki leírás a Nagymányok II. mészkő, agyag bányatelken végzett nagyfúrólyukas robbantásokhoz (2015) kézirat 1-8 [5] Nagymányok II. mészkő, agyag védnevű bányatelek kitermelési műszaki üzemi terve évekre (2015) kézirat 5-45 [6] Nagymányok II. mészkő, agyag védnevű bányatelek tervtérképe évekre (2015) [7] Robbantás Technológiai Előírás (RTE) a Nagymányok II. mészkő, agyag bányatelken végzett robbantásokhoz (Érvényes január 1-től visszavonásig) kézirat 1-16 [8] Robbanóanyag felhasználási jegyzőkönyv a i nagyfúrólyukas robbantáshoz (2016) kézirat [9] 3/2010. (III. 4.) KHEM rendelet az Általános Robbantási Biztonsági Szabályzatról

78 Mellékletek 1. számú melléklet: A bánya panorámaképe (a szerző saját felvétele) 69

79 2. számú melléklet: A tervezett kitermelés Részlet a Tervtérképből [6] (pirossal jelölve a 2015-ös, rózsaszínnel a 2016-os, zölddel a 2017-es, kékkel a 2018-as év) 70