Miskolci Egyetem Műszaki Földtudományi Kar Bányászati és Geotechnikai Intézeti Tanszék Biztonságos végrézsű kialakítása kőbányában Szakdolgozat Készítette: Lente Miklós Bánya- és Geotechnika Szakirány Belső konzulens: Dr. Bohus Géza Egyetemi Docens Külső konzulens: Mocsnik Imre okleveles bányamérnök Miskolc, 2017. április 24.
Eredetiségi Nyilatkozat Alulírott ifj. Lente Miklós, a Miskolci Egyetem Műszaki Földtudományi Karának hallgatója büntetőjogi és fegyelmi felelősségem tudatában kijelentem és aláírásommal igazolom, hogy ezt a szakdolgozatot 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, 2017. április 24.
Tartalomjegyzék 1.Bevezetés... 1 1.1.Terület földtani elhelyezkedése... 1 1.2.Problémafelvetés... 1 1.3.A biztonságos végrézsűk kialakításának módjai... 2 2.Bánya adatai... 3 2.1.Bányaüzem bemutatása... 3 2.2.Bányatelek földrajzi elhelyezkedése... 4 2.3.Földtani viszonyok... 5 2.3.1.Triász képződmények ismertetése... 5 2.3.2.Jura képződmények ismertetése... 5 2.4.Fedőképződmények ismertetése... 5 2.5.Tektonikai viszonyok... 6 2.6.Hidrogeológiai viszonyok... 6 2.7.A bányaművelést megnehezítő földtani tényezők... 6 2.8.A haszonanyag minősége... 7 2.9.A bányaművelés módja, technológiája... 7 2.9.1.Kőzetjövesztési technológia... 7 2.9.2.Kőzet-feldolgozási technológia... 8 2.10.A tájrendezési terv alapelvei... 8 3.Végrézsűk kialakítása robbantással... 9 3.1.Biztonságos végrézsű kialakításának módszerei... 10 3.2.Töltetszerkezetek kialakítása... 15 3.2.1.Osztott töltet... 15 3.2.2.Folyamatos töltetoszlop... 16 3.2.3.Töltet átmérő csökkentés... 17 I
3.2.4.Légréses töltet robbanózsinóros indítással... 18 3.2.5.Fojtás hosszának csökkentése... 19 3.2.6.Robbantási módszerek kombinálása... 20 3.3.Késleltetési rendszer... 21 3.4.Iniciáló eszközök... 21 3.4.1.Robbanózsinór... 22 3.4.2.Villamos gyutacs... 23 3.4.3.NONEL rendszerű gyutacs... 24 3.4.4.Elektronikus gyutacs... 26 4.Robbantóhálózat kialakítása... 26 4.1.Villamos robbantóhálózat... 27 4.2.Robbanózsinóros robbantóhálózat... 28 4.3.NONEL rendszerű robbantóhálózat... 30 4.4.Elektronikus gyutacsokból kialakított robbantóhálózat... 30 5.Robbantás káros környezeti hatásai... 31 5.1.Lökéshullám... 31 5.2.Szeizmikus hatások... 31 6.Rézsűállékonyság... 33 7.A végrézsűk kialakításához javasolt optimális robbantási technológia... 35 8.Összegzés... 38 9.Summary... 39 10.Felhasznált irodalom... 40 Köszönetnyilvánítás... 41 II
1. Bevezetés: 1.1. Terület földtani elhelyezkedése: A terület Komárom Esztergom megyében található, mely Magyarország északnyugati részén fekszik. Északról a Duna illetve Szlovákia, keletről Pest megye, délről Fejér, délnyugatról Veszprém, nyugatról Győr-Moson-Sopron megye határolja. A Dorogimedence a Pilis, a Gerecse és a Budai-hegység által közrefogott, északnyugatról részben nyitott árkos medence. Átlagos tengerszint feletti magassága 110 és 250 m között alakul, fő vízfolyása a Kenyérmezői-patak, legjelentősebb állóvize a Palatinus-tó. A kistáj Komárom-Esztergom megye keleti és Pest megye északnyugati részén helyezkedik el a Vörösvári-árkot is magában foglaló Pilisi-medencék részeként, amely szerkezetileg a Dunazug-hegyvidék középtájhoz és a Dunántúli-középhegység nagytájhoz tartozik. Délnyugatról a Gerecse keleti nyúlványai (a Gete hegy), Északkeletről a Pilis vonulatai, délkeletről a Budai-hegység, a Vörösvári-árok irányában a Pilist és a Budai-hegységet, és egyben a két Pilisi-medencét is elválasztó Kopár-hágó határolja. 1.2. Problémafelvetés: 200-250 millió évvel ezelőtt, a triász időszakban még tenger borította a területet, a vízben élő szerves lények elhullva és a vízfenékre lerakódva több száz méter vastag mészréteget hoztak létre. Ebből keletkezett a dachsteini mészkő, ez alkotja ma is a medence alaphegységét. A triász és a jura határán lezajlott hegységképződés csak kis mértékben, viszont a jura és a kréta időszak határára becsült hegységképződés jelentősen érintette a területet, összerepedezett, megtört az alaphegység, erős oldalnyomás törte össze a dolomitot és a mészkövet, a megtöredezett táblák északra billentek, így alakultak ki a mai kelet-nyugati / délkelet-északnyugati irányú, a medencét határoló mészkőhegyek (pl.: Strázsa-hegy vagy Gete). A kréta-tenger visszahúzódása után felszínre került mészkövet a csapadék és a szél folyamatosan erodálta, a jura és a kréta időszak alatt felhalmozódott csekély mennyiségű üledéket teljesen lemosta, a csupaszon maradt mészkőbe behatolt a víz, így alakult ki a területre jellemző karsztvíz. Az eocén időszakra tehető a térség széntelepeinek kialakulása aminek alapanyagát a buja, trópusi növényzet adta, majd az eocén-tenger árasztotta el a területet, ebben az időszakban márga, agyag és homokkő rakódott le. Az eocén időszak végén, a pireneusi hegységképződés idején a medence megemelkedett, szárazfölddé vált, így újabb erózió ment végbe. Az oligocén időszak alatt új rétegek, különböző agyagok és 1
konglomerátumok rakódtak le, amikre vékony oligocén széntelep rakódott le, ezt a szénréteget az oligocén-tenger idején lerakódott agyagréteg, homokkő és márga fedte be. Az oligocén időszak végén a térség végleg szárazfölddé vált, majd a negyedkor idején tomboló szélviharok simították el, fedték be lösztakaróval a medencét, amely így elnyerte mai formáját. Ezen változó rétegzettség miatt is szükség van a végrézsűk biztonságos kialakítására, illetve az ásványvagyon térbeli elhelyezkedése miatt keskenyebb munkaszinteket kell kialakítani a haszonanyag teljesebb kitermelése érdekében. Ehhez szükségesek a biztonságos végrézsűk. 1.3. A biztonságos végrézsűk kialakításának módjai: Kézi erővel: Korábban még igen gyakran használták a gépesítés előtt, de napjainkban már nem jellemző. Kisebb rézsűk kialakításánál ritkán még használják. Eszközei: csákány, lapát stb. Gépi erővel: Leggyakrabban használt módszer, kedvező ára, és pontossága miatt. A rézsűk kialakítása jól tervezhető és kivitelezhető ezzel a módszerrel. Főleg kevésbé állékony, kohézió nélküli (homok, kavics) bányákban használják, ahol nincs lehetőség más módszerre. Eszközei: rakodógép, vonóköteles kotró stb. Robbantással: Főlég állékony kőzetű bányákban használják (pl.: mészkő), ahol túl kemény a kőzet ahhoz, hogy gépi erővel bontsák meg költséghatékonyan. Hátránya, hogy drágább és csak tapasztalati úton tervezhető. Ezt a módszert alkalmazzák az általam vizsgált bányaüzemben is. 2
2. A bánya adatai: 2.1. Bányaüzem bemutatása: A Salgó-Tarjáni Kőszénbánya Részvény Társulat Bányaigazgatóság dorogi bányászati telepét az 1900-as években létesítette a jelenlegi kőbánya területén. Lényegében ezzel indult a dorogi kőszénbányászat. 1906-ban alakult meg a Hungária Mészipari Rt., amely több évtizedig termelte a jó minőségű dachsteini típusú mészkövet. A II. világháború előtt és után a cég több névváltozáson és átalakuláson ment keresztül. 1974-ben a Központi Földtani Hivatal felszólította a bánya akkori kezelőjének, a Cement és Mészművek dorogi gyárának vezetését, hogy végezzék el az ásványi nyersanyag földtani kutatását. A kutatást az Országos Földtani Kutató és Fúró Vállat végezte el és a korábban lemélyített fúrásokkal együtt 23 db kutatófúrást minősítettek. Az 1974. novemberében beadott összefoglaló földtani zárójelentést több évi halogatás után a Központi Földtani Hivatal Ásványvagyon Bizottsága 1977. szeptemberében fogadta el és adta ki a Földtani Hatósági Igazolás -t. 1978-ban - az akkor érvényben lévő bányatörvény szerint bányatelket fektettek, amit a KBF 358/1978. számú határozatával Dorog IV. néven állapított meg. Ezek után a termelési tevékenység a törvényi előírások szerint hivatalossá vált. 1.ábra A kőbánya (saját fotó) 3
2.2. Bányatelek földrajzi elhelyezkedése: A bányatelek Komárom-Esztergom megyében, Dorog város közigazgatási területén, Dorog város belterületétől nyugati irányban a 10-es fő közlekedési út déli oldalán, a Kiskőszikla hegyen és annak oldalán fekszik. A mészkőbánya a Gerecse-Gete hegy vonulatának legészakibb része. Északon a Gete és a kőbánya között húzódó törésvonal, Délen Dorog város belterülete, Keleten a Kálvária domb, Nyugaton a Pilisi Parkerdő Rt. kezelésében lévő erdő és szántó művelési ágú terület képezi a bányatelek határát. A bányatelek területe: (a régi és tokodi bánya együtt): 31 ha 7725 m² ( 0,31 km² ) A bányatelek alap-és fedőlapjának szintje: alaplap: + 145 mbf fedőlap: + 313,86 mbf 2.ábra A kőbánya elhelyezkedése (Google) 4
2.3. Földtani viszonyok: A területen főként triász és jura korabeli képződmények találhatóak. Nagyrészt dolomitos, mészköves a terület. A mészkő jellemzően monomineralikus (egyásványos) üledékes kőzet, aminek legalább 90%-a kalcium-karbonát (CaCO 3), azaz kalcit vagy aragonit. A fennmaradó rész főleg más karbonátásvány, kvarc vagy kova, agyag és szerves anyag. Ahogy nő a mészkő dolomittartalma, a kőzet fokozatosan dolomittá alakul. A mészkő és a dolomit átmenete folyamatos. 2.3.1. Triász képződmények ismertetése: A kutatási terület főtömegét a felső-triász korú nóri és raeti emeletbeli dachsteini típusú mészkő alkotja. A nóri mészkő fehér, szürkésfehér, rózsaszín árnyalatú, cukorszövetű, gyakori meszes dolomit és dolomitos mészkő betelepülésekkel, amelyek a mélység felé kivastagodnak. A mészkő kagylós törésű, repedezett, helyenként márgás, agyagos jelleget mutat. A kőzet tektonikailag igénybevett, repedezett. A repedések zöld és sárga agyaggal kitöltöttek, helyenként a nyílt repedések falán kalcitkiválások figyelhetők meg. A mészkő összlet a közeli Pilis-hegységben a miocénben lezajlott vulkáni tevékenység utóhatásaként helyenként hidrotermálisan bontott, illetve a repedések mentén hidrotermális eredetű kovabevonat található. A raeti emeletbeli dachsteini mészkő a korrodált, néhol kovás, autogén-breccsás felületű mészkőre konkordásan települt. A mészkőrétegek átlagos dőlése Észak- Északkeleti irányban:15-20. 2.3.2. Jura képződmények ismertetése: A jura mészkő eróziós diszkordanciával települt a triász mészkőre. A tömött szövetű, kagylós törésű, húsvörös, rózsaszín jura mészkő az Új Bánya (Tokodi bánya) területén volt található, azonban már letakarításra került. Jelenleg maradványai a Régi Bánya nyugati falában találhatók. Vastagsága: 15-20 méter volt. 2.4. Fedőképződmények ismertetése: A bánya területen a triász mészkő kibúvásokat körülölelő törmelékes összlet alól a törések mentén felszínre bukkannak a fedőképződményeket alkotó eocén és oligocén képződmények. 5
A Kiskőszikla-hegy nyugati oldalán kibúvásokban ismert, a triász mészkő karsztos üregeibe települve az eocén barnakőszén, valamint a N.szubplanulatuszos és operculinás agyagmárga összlet. A terület északi oldalán, a két rögtagozat beszögellésében a N.striatuszos szintbe tartozó képződmény található kibúvásban. Keletre, a triász mészkő határától operculinás agyagmárga, távolabb N.striatuszos homokkő és márga bukkan a felszínre. A negyedidőszaki képződményeket a területen a pleisztocén homok, valamint a pleisztocén-holocén homokos, agyagos lejtőtörmelék képviseli. 2.5. Tektonikai viszonyok: A terület szerkezete töréses jellegű, lépcsős rögökre tagolódással. A legrégebbi mozgás az ausztriai orogén időszakára esik, majd a larámi szakaszban történt a terület feldarabolódása. Fő törési irányok: Északkelet- Délnyugat. E szakasz után a posztoligocén mozgás nyomai vizsgálhatók, amely az előző mozgási irányra merőlegesen fejtette ki hatását. Míg az előző szakaszra a rögtorlódás jellemző, addig az Északnyugat- Délkelet irányú posztoligocén vetők mentén széthúzásos mozgás figyelhető meg, amely nagyobb repedéseket, ill. hasadékokat hozott létre. A vetők mentén az elvetési magasság igen változatos. Az Új bánya (Tokodi Bánya) részén húzódó peremtörés a 200 métert is eléri. A kisebb törések mentén, melyeknek iránya a főtörések irányával párhuzamos, az elvetési magasság néhány métertől 150 méterig tehető. A törési síkok meredekek, általában 70-85. 2.6. Hidrogeológiai viszonyok: A dorogi Kőszikla karsztosodott mészkőröge vízföldtani szempontból nem képez önálló egységet, hanem része a Magyar Középhegység karsztjának. A bányatelek a leszálló karsztövbe tartozik. A területen állandó jellegű természetes vízfolyások, források nem találhatóak 2.7. A bányaművelést megnehezítő földtani tényezők: A területet minden oldalról meredek vetők határolják és kiemelik a triász mészkövet a felszínre. Ez a vetőrendszer szabja meg a bányászkodás határát is. 6
A mészkő összlet karsztosodott, repedezett, tektonikailag erősen igénybevett. A nyílt kavernákat és kőzethasadékokat agyagos szennyeződésű kőzettörmelék tölti ki. A mészkő összletben nagyobb kalcittelérek vannak. A repedések mentén hidrotermálisan bontott kovabevonat, kalcitkiválások figyelhetők meg. A haszonanyaggal együtt jövesztett kalcit nem különíthető el a mészkőtől, így számolni kell minőségrontó hatásával. 2.8. A haszonanyag minősége: A bányaterület mészkővagyona a szilárd ásványi nyersanyagok és a geotermikus energia fajlagos értékének, ill. az érték számítására vonatkozó szabályoknak a megállapításáról szóló 559/2013. (XII.31.) Korm. rendelet alapján a Kristályos mészkő alcsoportba sorolható. A sokéves termelési és vizsgálati adatok alapján a bánya mészkő nyersanyagának átlagminősége: CaCO3: 95 98,5 % MgCO3: 0,5 2,9 % A nóri és raeti emeletbe tartozó dachsteini típusú mészkő - kristályszerkezete, keménysége, szennyezés-mentessége miatt - kiváló építőipari haszonanyag. Ez a mészkő kiválóan alkalmas mészégetésre, vakolatgyártásra, cukorgyártásra, osztályozva útburkolásra, épületek külső és belső felületének burkolására, épületalapok készítésére, parkosításra, stb. Lisztje takarmány-kiegészítőként is hasznosítható. 2.9. A bányaművelés módja, technológiája: 2.9.1. Kőzetjövesztési technológia: Első lépésként a jöveszteni kívánt területeken ha szükséges - elvégzik a fedőrétegek eltávolítását, majd a tereprendezést követően előkészítik a robbantási mezőt. A fúrási feladatokat Sandvik DX 700 típusú külsőkalapácsos fúrógéppel hajtják végre. Ezzel a géppel végre lehet hajtani a precízen kijelölt fúrási feladatokat. Következő lépésként megtöltik a fúrólyukakat robbanóanyaggal. Korábban többféle töltési módszerrel is próbálkoztak, de jelenleg légréses töltési módot alkalmaznak. Ez eredményezi a legsimább végrézsű felületet, így azzal további teendőjük nincsen. 7
2.9.2. Kőzet-feldolgozási technológia: A robbantással jövesztett, vegyes szemnagyságú mészkő a magasabb munkaszintekről történő letakarítást követően - gumikerekes homlokrakodóval közvetlenül kerül a Kleemann & Reiner gyártmányú MOBICAT MC 122 z típusú mobiltörő-előosztályzó berendezés garatjába. A garat fenéklemeze vibrációs hajtóművekkel gerjesztett és ez a rezgőmozgás szállítja az anyagot a vibrációs előleválasztóra. A felső sík egy 100 mm-es leválasztó, ahol a primeren 100 mm-nél kisebb szemcse áthullik és a törőpofák között 100-300 mm méretűre tört mészkővel együtt kerül a mobil törő kihordó szalagjára. A bányaudvaron, ahol a mobil berendezés jelenleg üzemel, egy szakaszonként hosszabbítható, 800 mm széles szállítószalag került beépítésre. A mobiltörő kihordószalagja közvetlenül erre a szalagra termel. Az előtört haszonkő a teljesen automatizált gumihevederes szállítóberendezések segítségével a bányatelken kívül lévő átmeneti tárolóba kerül. A mobiltörőre 800 mm feletti szemnagyságú mészkő nem adható fel törésre, ezeket batározzák. Megbontásuk, aprításuk hidraulikus bontókalapáccsal történik. 2.10. A tájrendezési terv alapelvei: A Műszaki Üzemi Terv feladata és célja olyan termelés biztosítása, amely igazodik a piachoz, a rendelkezésre álló gépparkhoz, törekszik a rendelkezésre álló ásványvagyon technológiai szempontból történő maximális kitermelésére - miközben a lehető a legkisebb kárt okozza a környezetében - és biztonságos munkafeltételeket teremt. Az üzem 1995-ben készíttette el végleges tájrendezési tervét. A Terv alapkoncepciója az, hogy a két bányarész Tokodi Bánya és Régi Bánya összeolvadásával a bányatelek határpillérének talpvonaláig egy nagy bányaudvar jön létre, amelyet a határpillér rézsűszögének megfelelően kialakított sziklafalak vesznek körbe. A sziklafalak túloldalán a határoló oldalak igazodnak a volt Kőszikla-hegy eredeti morfológiájához. Ezek az oldalak, feltöltés után, enyhe dőléssel és ívvel simulnak bele a környezetbe. A bányaudvar 2 m vastagságban meddővel és 1 m vastagságban talajjal kerül feltöltésre, a falak állékonyságát a végleges padkásítás garantálja, az omlást-kőzethullást kopogózással előzik meg. A biológiai rekultiváció lényege a bányaudvar és a kialakított padkák füvesítése bokrokkal történő betelepítése. A bánya külső rézsűi mellett lévő mélyedések, meddőhányók feltöltésre, ill. kiegyenlítésre kerülnek. Humusszal való feltöltés után kerül sor a biológiai rekultivációra. 8
3.ábra Dorog-IV.-mészkő bányatelek környezetvédelmi térképe (Baumit Kft.) 3. Végrézsűk kialakítása robbantással: A mesterségesen kialakított kőzettömegek ferde térszínét, amelyet a bányaművelés végén vagy szüneteltetés idején állítunk be, végrézsűnek nevezzük. A végrézsű határozza meg a bányaművelés vagy a bánya határát. Kialakítása történhet kézi vagy gépi erővel, illetve robbantás segítségével. A végrézsű hajlásszöge a rézsűsík esésvonalának vízszintessel bezárt szöge. A rézsű hajlását a szög kotangensével szokás jellemezni. Ha a rézsű meredekebb, mint azt a kőzet belső ellenállásai megengednék, akkor törés, tönkremenetel következik be a rézsűben, a rézsű megcsúszik. A rézsűállékonyság vizsgálatának több módszere is ismert. 9
A dorogi mészkőbányában a végrézsűk kialakítását robbantással végzik. A robbantandó anyag dachsteini -típusú mészkő, melynek: Térfogatsűrűsége: 2,55-2,7 t/m³ Egyirányú nyomószilárdsága: 90-140 MPa CaO tartalma: 50-55 % közötti A mészkő és kísérőkőzetei jövesztése nagyátmérőjű fúrólyukas robbantással történik. Nagyátmérőjű fúrólyuknak nevezzük azokat a fúrólyukakat melyek átmérője nagyobb, mint 60 mm. A fúrólyukakat az adott munkaszint alá fúrják, vagy kicsivel lejjebb, és a lyukak párhuzamosak a fejtés szintjére. A fúrólyukak töltésére több módszert is kipróbáltak már. A robbantás nem egy időben következik be, hanem késleltetéssel, ezért lehetőség van arra, hogy a homloktól hátrafele haladva történjen a robbantás. Erre azért van szükség, mert a robbanóanyag így tud megfelelően dolgozni, így lesz megfelelő a jövesztett kőzet szemcsemérete, és a szeizmikus hatások így tudnak határértéken belül maradni. Ha egyidőben történne a robbantás, akkor az aprózódás nem lenne megfelelő, illetve annak szeizmikai hatása is sokkal nagyobb lenne. A töltetek indítására általában villamos gyutacsokat, vagy nem elektromos gyutacsokat alkalmaznak. A nagyátmérőjű fúrólyukas robbantás tette lehetővé a gépi rakodást, a termelés gyorsítását. Ha a végrézsűket megvizsgáljuk, nagy különbség látható a kezdeti próbálkozásoknál, illetve a jelenleg is alkalmazott végrézsű kialakítási módnál. A végrézsűk kialakításánál kezdetben a töltetátmérő csökkentéses robbantási módszert alkalmazták, majd a légréses robbantási módszert, végül a fojtás hosszának a változtatásával való módszert, amit jelenleg is alkalmaznak. 3.1. Biztonságos végrézsű kialakításának módszerei: 1. Dőlésszög: Dőlésszögnek nevezzük azt a szöget, amit a bánya talpszintje bezár a robbantás utáni végrézsűvel. A dőlésszöget rendszerint a geológiai adottságokhoz igazodva, a kőbányák falaival párhuzamosan telepített lyukak esetén a gyakorlatban 60-80 0 -ra választják. Az általam vizsgált bányaüzemben a dőlésszög mértéke 65 0 -os, így a robbantás után már nincs szükség további munkálatokra a végrézsű kialakításánál. Ha sikerül a megfelelő szöget beállítani az nagyban megkönnyíti a későbbi munkálatokat, további kőzet lefejtésére nincsen szükség, kialakul a végleges rézsű. Továbbá a megfelelő dőlésszög beállítása hatással van a megfelelő aprózódásra, a 10
szeizmikus hatásokra, szemcsenagyságra. A ferde robbantólyukak fúrása esetén a jövesztett készlet magassága is kisebb lesz, ez elősegíti a homlokrakodók rakodását. A lerobbantott anyag elhordása után, már csak biológiai rekultivációra van szükség. 4.ábra Az optimális lyukdőlés meghatározása (Bohus G. nyomán) 2. Fúrólyuksor kialakítása: Precízen kijelölik a fúrólyuksort a végrézsűben. A lyukak kijelölésénél figyelembe veszik azok hosszát, illetve elhelyezkedését. A lyukak fúrása történhet a tetőről, illetve aláfúrással. A bányában többsoros robbantást végeznek. A sortávolság, illetve a lyuktávolság is különböző a lyukak fúrási helyétől függően. A bányaudvar szintjén a kőzet befogott helyzetben van. Beszorításon azon körülményeket értjük, melyek a robbantás szabad kifejlődését akadályozzák. Ezen körülmények ellensúlyozására használják a túlfúrást. A lyukakat általában az adott szint alá fúrják, ezt túlfúrásnak nevezik. A túlfúrás mértéke az alábbi képlettel számítható: 11
l f = 6 d + 0, 3 H 10 + W tgβ (m) l f=6 0, 089 + 0, 3 5 10 + 2 tg65 0 = 1, 62 m d = a robbantólyuk átmérője (mm) (89 mm) H = a robbantólyuk hossza (m) (5 m) W = a kőzetelőtét (m) (2 m) β = dőlésszög (65 0 ) Ezzel elősegítve a minél kedvezőbb robbanóanyag felhasználást, illetve, hogy minél tökéletesebb legyen a robbantás. A bányában többsoros robbantást végeznek késleltetéssel. Erre azért is szükség van, hogy kevesebb legyen a megállt töltet, illetve a megfelelő szemcsenagyság kialakuljon. A lyuktávolság (E) kialakítása a falmagasság függvényében történik. Szükséges figyelembe venni, ugyanis csak így fog megfelelően dolgozni a robbanóanyag. Ha túl közel vannak egymáshoz, akkor sok lyukat kell fúrni és megtölteni, ez gazdaságilag nem a legmegfelelőbb, ám a biztonságos végrézsű kialakításánál nem a gazdaságosság a fő szempont, hanem az egyenletes, stabil fal. Ha esetleg túl távol kerülnek egymástól, akkor pedig nem az elvárásoknak megfelelően fog lefolytatódni a robbantás. A lyuktávolság különbözik a tetőről fúrt lyukaknál, illetve aláfúrásnál. Az alábbi képlettel határozható meg a lyuktávolság: E m W = 0, 88 d m ra q E = 0, 88 0, 089 1,1 900 =1,65 m 0,45 E = lyuktávolság (m) m = közelségi tényező (1,1) d = robbantólyuk átmérője (mm) (89 mm) ra = robbanóanyag töltési sűrűsége (kg/m 3 ) (900 kg/m 3 ) q = fajlagos robbanóanyag felhasználás (kg/m 3 ) (0,45 kg/m 3 ) A bányában a lyukak távolságát általában 1,5-4,5 m közé veszik, a kőzet tulajdonságaitól függően. 12
3. Előtét: Az előtét (W) mértéke az egyik leglényegesebb feladat. Előtétnek nevezzük, a töltet középpont és a legközelebbi szabad felület közötti távolságot. Az előtét nagyságától függ a késleltetési idő, a fojtás hossza, a lyukak közötti távolság, a szeizmikus hatás, a repeszhatás és a kőzetaprítás foka. Az előtét értékének a töltetek előtt a bányafal peremétől a bányaudvarig mindenütt azonosnak kell lenni. Ha esetlegesen pontatlan fúrást végzünk, a talpon kialakult nagyobb előtét miatt a robbanás hatása a kőzet megbontása és kivetése helyett elnyelődik és a felszabaduló energia nagy távolságokra eljutó rezgéshullámok formájában terjed tovább. Langefors szerint a mértékét az alábbi számítással végezzük: W = d P s 33 q f E W W= 89 33 1,24 0,87 = 19,37 0,45 0,90 E E W W*E=15,6 m 2 d = a robbantólyukak átmérője (mm) (89 mm) P = töltési tényező (1,24) s = a robbanóanyag tömeg szerinti hatékonyságát jellemző tényező (0,87) q = fajlagos robbanóanyag felhasználás (kg/m 3 ) (0,45 kg/m 3 ) f = befogási tényező (0,9) E = robbantólyukak távolsága (m) A dorogi bányában az előtét nagysága minimum 2 m, figyelembe véve, hogy a robbantólyukak kialakítása 89 mm-es átmérőjű fúrókoronával történik. 4. Fojtás méretezése: Fojtás alatt a robbantólyukban lévő robbanóanyag tetejére tett anyagot értjük. Erre azért van szükség, hogy a robbanóanyag minél jobban tudjon dolgozni és a fúrólyuk a robbantás során ne fújjon ki. Megakadályozza a felesleges por és gázkeletkezést, 13
illetve a káros hanghatásokat is csökkenti. A fojtás az alábbi egyszerűsített képlettel számítható: L f=1,12* W D c l ra f (m) L f=1,12 2 2900 900 = 1,53 m 3010 1800 W = kőzetelőtét (m) (2 m) D = detonációs sebesség (m/s) (2900 m/s) C l = hang terjedési sebessége a kőzetben (3010 m/s) ra = a robbanóanyag töltési sűrűsége (kg/m 3 ) (900 kg/m 3 ) f = fojtás anyagának a sűrűsége (kg/m 3 ) (1800 kg/m 3 ) A fojtás hossza általában 1,5-3,0 m közé esik a bányában. 5. Iniciálás helye és irány: A robbanóanyag iniciálása minden esetben alulról történik, így a robbanóanyag felfelé kezd el robbanni. 6. Lyukátmérő : A lyukátmérő igen fontos kérdés, mivel ennek a segítségével került a kőzetbe a robbanóanyag. A lyukátmérő az alábbi összefüggésekkel számítható: d 2 d e sin α 2 ra q q h d = 2, 26 d e m ra l t d e = kőzetelválások átmérője (m) α = kivetési kúp nyílásszöge ra = robbanóanyag töltési sűrűsége (kg/m 3 ) q = fajlagos robbanóanyag felhasználás (kg/m 3 ) 14
h = szintmagasság (m) m = közelségi tényező l t = töltet hossza (m) A dorogi bányaüzemben 89 mm-es lyukátmérőt alkalmaznak, tapasztalatok alapján. 7. Optimális közelségi tényező megválasztása: Közelségi tényezőnek nevezzük a szomszédos töltetek közötti távolság és az előtét hányadosát. A számított elméleti optimális tényező értéke késleltetett indítás esetén m~1,3; a dorogi bányában használt érték m~1,1. 3.2. Töltetszerkezetek kialakítása: A töltetszerkezetek kialakítása nagyon sokféle lehet, ez függ attól, hogy éppen milyen kőzetet robbantunk, milyenek a domborzati-, környezeti viszonyok. Ezek alapján az alábbi töltetszerkezeteket különböztetjük meg: - Erősítő töltet - Koncentrált töltet - Nyújtott töltet - Kábeltöltet - Osztott töltet - Légréses töltet - Rátett töltet - Réstöltet - Vágótöltet - Folyamatos töltetoszlop A bányában leggyakrabban alkalmazott töltetszerkezet kialakítások az osztott töltet, a folyamatos töltetoszlop kialakítása, a légréses töltet robbanózsinóros indítással, de volt példa a töltet átmérő csökkentésével való robbantásra is a kezdetekben. 3.2.1. Osztott töltet: Osztott töltet alatt az egyazon töltési térben egymástól elkülönített több töltetszakaszt értjük. Külfejtéses bányászatban gyakran több fajta robbanóanyagot is töltenek egy lyukba, hogy 15
minél hatásosabb legyen az aprítás, illetve a kivetési fok. A végrézsűk kialakítása során a töltési térbe kerülő robbanóanyag mennyiségét igyekeznek csökkenteni, ezáltal gyengítik hatását. Osztott töltet alatt ilyenkor azt értjük, hogy a főtölteteket közbenső fojtással választják el egymástól. Napjainkban a legszélesebb körben alkalmazott robbanóanyag az ANDO. Az alábbi ábrán egy külfejtésben alkalmazott osztott töltési módszert láthatunk: 5.ábra Osztott töltet elhelyezése változó vastagságú támfal robbantásakor (Bohus G. nyomán) Gyakori technológiai megoldás a töltetoszlopba erősítő tölteteket elhelyezni, melyek feladata a detonáció stabilitásának a fokozása. 3.2.2. Folyamatos töltetoszlop: Folyamatos töltetoszlop kialakításán azt értjük, hogy a fúrólyuk fojtás alatti töltési terét megtöltjük robbanóanyaggal. Erre a módszerre azért van szükség, hogy a robbanóanyag minél jobban tudjon dolgozni, kisebb legyen a megállt töltetek száma, illetve növeljük a kőzet aprítási fokát. A nagy sebességgel kivetett kőzetdarabok ütközésének eredményeként a 16
kőzet aprítási foka javul. Azonban nem mindegy, hogy a fúrólyukakat hogyan helyezzük el, egymástól milyen távol, illetve az előtét mértéke is nagyon fontos. Az alábbi képlettel számíthatjuk az utóaprítási igényt a töltetsorok számának függvényében: V bn= Vo+V(n 1) n = V o 1+ V Vo (n 1) n (%) Vo = egysoros töltettelepítés esetén az utóaprítást igénylő kőzetdarabok %-a n = a lyuksorok száma V = az utóaprítást igénylő kőzetdarabok %-a a második és az azt követő sorokban 3.2.3. Töltet átmérő csökkentés: A fő robbantástechnológiai paraméterek nagysága igen szoros összefüggésben van az alkalmazott töltetátmérővel. Egy adott átmérőjű töltettel olyan szemcseösszetételű kőzeteket kell jöveszteni, hogy a nagy kőzetdarabok ne akadályozzák a rakodó-, szállító-, és törőberendezések folyamatos munkáját. A megfelelő kőzetaprítás nagymértékben függ a kőzet repedezettségétől. A töltetátmérő csökkentése akkor lehetséges, ha az elválások közepes mérete csökken. Ez azt jelenti, hogy olyan körülmények között lehetséges az átmérő csökkentése, ahol a kőzet igencsak repedezett. Továbbá figyelembe kell venni a robbanóanyag kritikus átmérőjét is. Kritikus átmérőn azt értjük, hogy az ez alatti átmérő esetén tökéletlenül vagy egyáltalán nem is fog robbanni az anyag. Az általam vizsgált bányában kezdetben alkalmazták ezt a módszert a végrézsűk kialakításához. Egy nagyátmérőjű fúrólyukba egy kisebb átmérőjű bergmann csövet helyeztek, majd a cső és a fúrólyuk széle közötti részt töltötték meg robbanóanyaggal, ezáltal a fúrólyuk közepe üresen maradt. Mint az alábbi képen is látható, a robbantás nem eredményezett tökéletesen sík felületet. A felület erősen barázdált, a fúrólyukak egy része látszik, ebből is következtethetünk arra, hogy az alkalmazott módszer jelen bányában és kőzetben nem a legalkalmasabb. Néhány robbantás után át is váltottak egy másik módszerre, mely tökéletesebb robbantási felületet eredményezett. 17
6.ábra Töltet átmérő csökkentésével robbantott végrézsű (saját fotó) 3.2.4. Légréses töltet robbanózsinóros indítással: A légréses töltet alatt olyan osztott töltetet értünk, melynél az egyes résztölteteket légrés választja el egymástól. Ezen töltetek indítása robbanózsinórral történik. Töltése úgy történik, hogy a fúrólyuk aljába kerül a robbanószer, melyet egy robbanózsinórra lógatva helyezünk el, rá helyezzük a fojtást, majd egy kis légrést hagyunk a következő töltet behelyezésénél. Ezt a módszert használták a bergmann csöves módszer után. A robbantás után keletkezett felület itt sem teljesen sík. Az alábbi képen látható, egy ilyen robbantás után keletkezett bányafal, mely szintén végrézsűként szolgál. Az előző robbantási módszerrel szemben itt már egyenletesebb felületű végrézsű keletkezett, de mint a képen látható itt más az anyag összetétele, ezért itt ez a módszert alkalmazták. 18
7.ábra Légréses töltet robbanózsinóros indítással robbantott végrézsű (saját fotó) 3.2.5. Fojtás hosszának csökkentése: A robbantástechnika ipari alkalmazásával csaknem egyidős az a felismerés, hogy a töltetekre helyezett fojtás fokozza a robbantás eredményességét és ezzel egyidejűleg csökkent bizonyos káros hatásokat. A fojtás méretezésénél is a fő paramétereket: a robbanóanyag tulajdonságát, a robbantandó kőzet jellemzőit, a geometriai paramétereket és a fojtás anyagát és szemcseszerkezetét kell figyelembe vennünk. A fojtás méretezésének kritériumai, hogy a fojtás kirepülésének időpillanatáig eltelt idő haladja meg a töltet teljes detonációjához és a szabad felületig kifutó repedések terjedéséhez szükséges idő összegét. A robbantólyukak lezárásához szükséges fojtás méretét a szükséges előtét nagysága, a megbontandó anyagban terjedő hang sebessége, a robbantólyukak hossza, a robbanóanyag sűrűsége, a detonációsebesség és a fojtás tömörségének mértéke határozza meg. A fojtás hossza a kőzet és a robbanóanyag jellemzőktől függően kisebb és nagyobb is lehet, mint az alkalmazott előtét. Ez azért lényeges kérdés, mert nagy akusztikus szilárdságú kőzetekben 19
csökkentett fojtások alkalmazásával a bányafal felső része jobban aprítható és kevesebb lesz az utóaprítást igénylő kőzetdarabok száma. Ezen módszert alkalmazzák jelenleg a bányában leggyakrabban. Az alábbi képen egy ilyen robbantással megbontott bányafal látható, mely végrézsűként szolgál. A robbantott felület szinte teljesen sík, ez közelről vizsgálva is jól látható. Ez a módszer vált be jelenleg a legjobban. 8.ábra Fojtáshossz csökkentésével robbantott végrézsű (saját fotó) 3.2.6. Robbantási módszerek kombinálása: A fentebb felsorolt robbantási módszereket gyakran alkalmazzák kombinálva is, mely más és más felületeket eredményez. Az általam vizsgált bányaüzemben a fentebb leírt módszereket alkalmazták. A robbantási módszerek nagyban függnek az anyag összetételétől, illetve a kőzet állékonyságától. További lehetőséget nyújt még a gyutacsok késleltetési rendszere, mellyel pontosabb robbantás érhető el, így a keletkezett felület is simább lesz. 20
3.3. Késleltetési rendszer: A kőzetek robbantásos jövesztésénél az energiabetáplálás módja és ideje nagymértékben befolyásolja a robbantási munka hatékonyságát és költségeit. A robbanóanyag energiája akkor hasznosul a legjobban nagyátmérőjű fúrólyukas robbantásoknál, ha milliszekundumos energiabetáplálást valósítanak meg. A keltett rezgés nagysága, frekvenciája a töltet tömegétől függ. Ez a töltet tömeg szoros összefüggésben van a késleltetési idővel. Továbbá a késleltetés segítségével érhető el, hogy az általunk kívánt módon aprózódjon, szóródjon az anyag, illetve a káros hatások is kisebbek legyenek. A szeizmikus hatás csökkentése és a kőzet aprítása érdekében lényeges, hogy az egyes időzítési fokozatok között mekkora legyen a késleltetési idő. A késleltetési idő mértéke nagymértékben függ a jövesztendő kőzettől. Különösen többsoros robbantás esetén lényeges, hogy az időzítési rendszer feleljen meg a robbantandó kőzet természetes repedezettségének. Kőbányában, nagyméretű fúrólyukas robbantásnál az egymás mellett lévő robbanótöltetek közötti késleltetési idő az alábbi képlettel határozható meg: Ƭ opt=10 5 *c l -1 (ms) c l = a rugalmas hullámok terjedési sebessége a kőzetben (m/s) A robbantás indítása általában a szabad felületekhez legközelebbi helyről történik, ugyanis innen tud kifelé dolgozni a robbanóanyag. Ennek két típusát különböztetjük meg, pontszerű vagy vonalszerű iniciálás. A késleltető rendszer a különböző gyutacsok esetében más és más. Legjobban az elektronikus rendszerű gyutacsok állíthatóak be. 3.4. Iniciáló eszközök: A gyutacs a robbanóanyag detonációjának kiváltására alkalmas eszköz, amely védőhüvelybe préselt iniciáló és szekunder töltést tartalmaz. Indításuktól függően tudjuk csoportosítani: - Robbanózsinór - Villamos gyutacs - NONEL rendszerű gyutacs - Elektronikus gyutacs 21
3.4.1. Robbanózsinór: A robbanózsinór detonációtovábbításra és átadására szolgáló brizáns robbanóanyaggal töltött zsinór védőburkolattal. A robbanózsinórokat villamos gyutacsokkal indítják. Előnye, hogy egy gyutaccsal több különálló töltet indítható egyszerre, vagy időzítve közbeépített detonációkésleltetőkkel. Indításához kisebb teljesítményű robbantógépek is elegendőek. Osztott tölteteknél valamennyi töltetrész indítását végzi a fúrólyukban végigvezetett robbanózsinór. A robbanózsinóros robbantási módszer egymagában már eléggé elavult technológiának tekinthető, ezért alkalmazása csak más robbantási módszerekkel kombinálva történik. Éppen ezért felhasználása elég sokrétű. A robbanózsinórok detonációs sebessége 6000-7000 m/s. 9.ábra Több robbanózsinór indítása robbanózsinórral (Bohus G. nyomán) 1. Gyújtásirány 2. Gyutacsvezeték 3. Gyutacs 4. Robbanózsinórok 5. Töltet 6. Robbantólyuk 22
3.4.2. Villamos gyutacs: A több helyen és egyidejű robbanás kiváltása, időben meghatározott pontossága megkövetelte, hogy a másodperc tört része alatt egységesen következzen be a töltetek iniciálása. Ennek alkalmas eszközei a villamos gyutacsok. A bányaipar és egyéb követelmények kielégítésére a töltetek egymáshoz közel eső, de határozottan elkülönülő időpillanatban történő felrobbantását oldották meg a késleltető elemek beépítésével, amely lehetővé tette, hogy az azonos fokozatszámú gyutacsokkal szerelt töltetek adott határon belül egyszerre robbanjanak fel. Lehetnek soros, párhuzamos, illetve vegyes kapcsolásúak. Leggyakrabban a soros kapcsolást alkalmazzák egyszerűsége miatt (ez azonban pontatlan kötés esetén nem működik). Az alkalmazott robbantógépek szempontjából a soros kapcsolás energiaigénye a legkedvezőbb. Párhuzamos vagy vegyes elrendezés esetén nagy átfolyó energiára van szükség, ami nehezen elégíthető ki. Abban az esetben, ha 5-6%-nál nagyobb különbség mutatkozik, könnyen előfordulhat, hogy a kisebb ellenállású ágakba szerelt gyutacsok elrobbannak, míg a nagyobb ellenállású ágakon állva maradás következik be. Villamos gyutacsokat használnak jelenleg a legtöbb bányában Magyarországon olcsósága és egyszerűsége miatt. 1. Izzószál 2. Pirotechnikai keverék 3. Lakk bevonat 4. Szorító bilincs 5. Szigetelés 6. Vezető lamella 10.ábra Villamos gyújtó (Földesi J. nyomán) 23
11.ábra Időzített gyutacsok (Bohus G. nyomán) a. Pillanathatású gyutacs b. Időzített gyutacs c. Fél másodperces időzítésű gyutacs 1. Hüvely 2. Primer töltet 3. Szekunder töltet 4. Késleltető elegy 5. Villamos gyújtófej 6. Tömítés 7. Rögzítő dugó 8. Vezeték 9. Védőcső 3.4.3. NONEL rendszerű gyutacs: Az iniciálási rendszerek fejlődésének jelentős állomása a nem elektromos rendszerek megjelenése, amit a kezelésbiztosság és a nagy késleltetési pontosság, valamint a környezetvédelem követelményeinek megfelelve fejlesztettek ki. A NONEL vezeték alkalmas robbantóhálózat kialakítására a robbantó állomás és a robbantás helye között. Ugyanakkor 24
a késleltetést biztosító kapcsolók és a detonációt kiváltó gyutacsok, vagy ezek kombinációi is ezzel vannak szerelve. A NONEL gyutacsok sajátossága, hogy nem tartalmaznak primer robbanóanyagot (ólomazid). A polietilén cső belső felületére olyan vegyi anyagot visznek fel, ami igen nagy pontossággal és sebességgel (2000 m/s) robban. Ezáltal kevésbé érzékeny a mechanikai behatásokra. Nem okoz gondot a kóboráram veszély, vagy az elektromos kisülés (villám). A beépített késleltető elegy nagy pontosságot biztosít. Nincs nagyteljesítményű robbantó gép igény, mivel a detonáció kiváltását egy különleges ütőszerkezet végzi. A NONEL vezetéket hasonlóképpen a gyutacshoz, külső késleltető elemekkel is szerelik. A késleltető elemeket jól megkülönböztethető színjelzéssel látják el. A késleltető elemek fokozatait úgy alakítják ki, hogy az egymást követő fokozatok az alattuk levő két fokozat késleltetési idejének összegét adják, ezzel is elősegítve a kompatibilitást. A késleltető elemekhez egyszerű mechanikus kapcsolattal több NONEL vezeték csatlakoztatható, amin keresztül az iniciálási rendnek megfelelően adható tovább a robbantó impulzus. A megnövekedett pontosság miatt jelentősen javul például a jövesztett készlet szemcseszerkezete és csökken a környezet szeizmikus terhelése a robbantások következtében. Hátránya, hogy műszeresen nem, csak vizuálisan ellenőrizhető. NONEL rendszerű gyutacsokkal is gyakran találkozhatunk, egyre elterjedtebb hazánkban. NONEL vezeték Záró dugó Indító elem Késleltető elem Hüvely Alaptöltet 12.ábra NONEL gyutacs felépítése (Nemes J. nyomán) 25
13.ábra NONEL késleltetési lépcső a színekkel megkülönböztetett külső kapcsolókkal (Nemes J. nyomán) 3.4.4. Elektronikus gyutacs: A robbantástechnológiák fejlődése az iniciáló eszközöket sem kerülte el. A késletetési pontosság követelményeit az elektrotechnikából ismert vezérlőelem, a chip gyutacsba történő beépítésével oldották meg. Az elektronikus egység nagyságrendekkel nagyobb késleltetési pontosságot biztosít, mint a korábbi megoldások és egyedileg szabályozható, programozható. A számítógéppel tervezett késleltetési rendszer minden egyes elemét arra alkalmas adattárolóval, egyesével lehet beállítani a robbantási feladat jellegének (aprítás, kőzetfajta, lyukkiosztás, stb.) megfelelően. Ezáltal növekszik az ellenőrzés pontossága. Az elektronikus gyutacsok is kezdenek tért hódítani Magyarországon, viszont még nem annyira elterjedtek az áruk miatt. 4. Robbantóhálózat kialakítása: A robbantóhálózatok kialakítására több módszert is alkalmazhatunk. Lehetnek elektromos gyutacsokból kialakított, robbanózsinóros, NONEL rendszerű és elektronikus gyutacsokból kialakított robbantóhálózatok. 26
4.1. Villamos robbantóhálózat: A villamos gyutacsok, a robbantó fővezeték és az összekötő vezetékek elektromos ellenállásnak tekinthetőek. Így a villamos robbantóhálózat lehet soros, párhuzamos vagy vegyes kapcsolású. A kialakított robbantóhálózat ellenállását minden esetben mérni kell, hiszen ezen adat segítségével tudjuk meghatározni a szükséges indító energiát, mely számítása mindhárom robbantóhálózat kialakításnál más és más. Soros kapcsolásnál: E s= U 0 2 c (1 e 2 R es 2 t Res C) J/ohm Párhuzamos kapcsolásnál: E p= U 0 2 c 2 m 2 R ep J/ohm Vegyes kapcsolásnál: Ev= U 0 2 c (1 e 2 R ev 2 t Rev c) J/ohm U 0 = a robbantógép töltési feszültsége (V) c = a robbantógép kondenzátorának kapacitása (F) R es, R ep, R ev = a robbantóhálózat eredő ellenállása Az eredő ellenállásokat az alábbi összefüggésekkel számíthatjuk ki: R es=r fő+r ö+ n i+1 R gyi Ohm R ep=r fő+r ö+ R gy m R ev=r fő+r ö+ n R gy m v Ohm Ohm R fő = a robbantó fővezeték ellenállása (ohm) R ö = az összekötő vezeték ellenállása (ohm) R gy = a villamos gyutacsok ellenállása (ohm) n = a sorba kapcsolt gyutacsok száma (db) m = a párhuzamosan kapcsolt gyutacsok száma (db) m v = vegyes kapcsolásnál a párhuzamosan kötött sorok száma (db) t = az előírt energiaközlés ideje (s) 27
A szükséges fajlagos energiák az alábbi értékűek normál érzékenységű gyutacsoknál: Soros kapcsolásnál: E sz=4 mj/ohm Párhuzamos kapcsolásnál az elrobbantható gyutacsok számát adják meg: m= U 0 2 2 C R ep E p Vegyes kapcsolásnál: E szv=4*m v 2 mj/ohm A biztos indíthatóság feltétele: E sz < E s E szv < E v Villamos hálózat esetén a robbantóhálózat kialakításánál törekednek a soros kapcsolás kialakítására a bányaüzemben. Minden esetben szükséges a hálózat ellenállásának előzetes számítása és a helyszínen műszeres ellenőrzése. 4.2. Robbanózsinóros robbantóhálózat: A robbanózsinóros indítási módot is alkalmazzák a dorogi bányaüzemben. A robbanózsinórt a robbanóanyag töltényhez vagy robbanózsinórhoz legalább 10 cm hosszú átfedéssel szerelik és figyelnek arra, hogy a felfekvő zsinóroknak a detonációs iránya megegyezzen. A robbanózsinórt törés nélkül úgy vezetik, hogy egyes szakaszai egymást, vagy a szomszédos robbanózsinór működését ne zavarja. A robbanózsinórt villamos, vagy nem-elektromos rendszerű gyutaccsal indítják, mely gyutacsnak teljes hosszában, szorosan érintkeznie kell az indítandó robbanózsinórral, de a robbanózsinórok egymást is indíthatják, és így kiterjedt robbantóhálózat készíthető. Késleltetett robbantás is elvégezhető vele, ha a robbanózsinórok közé meghatározott késleltetésű reléket helyeznek el. Nagy előnye e robbantóhálózatnak, hogy kialakítása egyszerű és gyors. Hátránya, hogy a külfejtés környezetében nagy a zaj és a levegő porszennyezése és a fojtások zártságát is csökkenti a fojtáson átmenő zsinór. A robbanózsinórokból kialakítható robbantóhálózatok lehetnek párhuzamosak, sorosak, csoportosan párhuzamosak, illetve körvezetékesek. A bányában alkalmazott többsoros lyuktelepítés miatt körvezetékes hálózatot alkalmaznak. A szükséges robbanózsinór hosszak számítása mindegyik hálózatkialakításnál más és más. 28
Párhuzamos kapcsolás esetén a teljes zsinórhossz számítása: L ő=l fő+l v=k*e*n*+k 1*l d (m) L fő = a fővezeték hossza (m) l v = a végdarabok hossza (m) k = 1,1 (a kötözési helyek és a laza zsinórfektetéshez szükséges korrekciós tényező) k 1 = 1,2 E = a robbantólyukak közötti távolság (m) N = a robbantandó töltetek száma (db) l d = a robbantólyuk szájától az indító töltetig mért távolság (m) Soros kapcsolás esetén a fő robbanózsinórt és a végdarabokat is megduplázzák. A dorogi bányaüzemben is ezt a módszert alkalmazzák. Kissé költségesebb, mint párhuzamos kapcsolás esetén, de így biztosabb az indítás is. A robbanózsinór hosszának számítása ebben az esetben az alábbi: L s=4*k 1*l v*n+2*k*e*(n-1) (m) Csoportos robbantás alatt azt értjük, hogy a robbanózsinórokat a kötési helyükön csoportba fogják. A szükséges robbanózsinór számítása: L=L fő+l v L fő=k 2*a*n L v=n*m*l vá (m) (m) (m) k 2 = 1,4 (a másodlagos aprítást igénylő kőzetdarabok rendszertelenül helyezkednek el, ezért hosszabb zsinórra van szükség) a = az egyes csoportok közötti távolság (m) n = a csoportok száma (db) m = az egyes csoportokban lévő tömbök száma (db) l vá = a végdarabok átlagos hossza (m) A körvezetékes robbantóhálózat lényege, hogy egy zárt kört alkotnak a robbanózsinór segítségével. Ezen módszer teljes robbanózsinór szükséglete: L ö=l fő+l v=k 1*(E*N+b*n p)+l v*n (m) 29
4.3. NONEL rendszerű robbantóhálózat: Ez a töltetindítási módszer nem villamos indítású. A kialakított nem-elektromos robbantóhálózat 0 késleltetésű kezdőpontján, a hálózat szélső elemeitől minimum 5 m-re telepített villamos gyutaccsal is történhet az indítás. A hálózat indítására alkalmazott gyutacsnak teljes hosszában szorosan kell érintkeznie a nem-elektromos rendszer indítandó elemével. Robbantóhálózat kialakításánál nagy előnye, hogy nem semmisül meg detonáció átadásakor a vezeték, illetve a fojtás zártságát sem szünteti meg. Toldásához, elágaztatásához különleges, erősítő mikro töltettel felszerelt műanyag csatlakozóelemeket használnak. A zsinórok hosszával nagy pontosságú, néhány milliszekundumos késleltetés érhető el. A robbantó fővezeték is NONEL-zsinór. A NONEL-rendszer alkalmazásakor a gyújtózsinórral szemben tetszőleges számú töltet indítható. A robbantóhálózat kialakítása szinte tetszőleges, ezen robbanóhálózat kialakításánál csak a megfelelő késleltetésre kell odafigyelni. 4.4. Elektronikus gyutacsokból kialakított robbantóhálózat: A hálózat kialakítás egyszerű, az áramforrástól vezetett elektromos érpárt párhuzamosan csatlakoztatják a külön programozható gyutacsokhoz a kapcsoló elemekkel. A rendszer alkalmazása során elkerülhető egy sor, a hagyományos elektromos robbantóhálózatok kialakítása során előforduló kötésbeli hiba. Az elektronikus késleltetés beállításával rugalmasan változtatható az iniciálási rendszer a technológia megkövetelte feltételek alapján. A robbantóhálózat telepítése egyszerű és áttekinthető, az alkalmazott eszközök kezelése rövid időn belül elsajátítható. A rendszer elemei feleslegessé teszik a hagyományos elektromos kötések kialakítását, mivel olyan patent elemek tartoznak a gyutacsokhoz, melyek a kapcsolással együtt elvégzik a szigetelést és az elektromos kontaktus teremtését is. A gyutacsok programozását Logger -rel, ellenőrzését egy külön teszterrel végzik, amit a hálózat megbontása nélkül tudnak csatlakoztatni. A robbantóhálózat indítását speciális robbantógép végzi. Az általam vizsgált bányaüzemben a robbanózsinórt, villamos gyutacsokat, illetve NONEL rendszerű gyutacsokat használnak a robbantóhálózatok kialakításához, mint iniciáló eszköz. Egyre inkább a NONEL rendszerű robbantás kezd teret hódítani az üzemben. Eddig még nem volt próbálkozás elektronikus rendszerű gyutaccsal való robbantásra. 30
5. Robbantás káros környezeti hatásai: A robbantás káros környezeti hatásai alatt értjük azon hatásokat, melyek robbantás során keletkeznek. A káros hatások az alábbiak lehetnek: - Szeizmikus hatások - Léglökés, lökéshullám - Repeszhatás - Porzás 5.1. Lökéshullám: A lökéshullám az összenyomható közeg hangnál nagyobb sebességű áramlását jelenti. Nagysebességű áramlásnál (nyomás, sűrűség, sebesség, hőmérséklet) eloszlásában a térben mozgó felületeken szakadás jelentkezik. A robbanások létrejöhetnek levegőben, vízben, illetve szilárd testekben is. A robbanóanyagokat próbáljuk minél jobban fojtani, hogy a robbanás minél tökéletesebben menjen végbe. Szilárd testekben végbemenő detonációs hullám esetén a detonációs front-közeg válaszhatárra ráfutnak a detonációs termékek, a válaszhatárról visszaverődnek, és visszavert lökéshullám keletkezik. Minél kevésbé deformálható a test, annál nagyobb a lökőhullám kezdeti nyomása, ezért ezek a testek általában maradandó deformációt szenvednek. 5.2. Szeizmikus hatások: Szeizmikus energiának nevezzük a robbanáskor felszabadított energiának azon részét, amely a robbanás helyét körülvevő közegben rugalmas hullámok formájában terjed. Ezen szeizmikus energiának lehetnek káros hatásai, mely szilárd közegen vagy szilárd közegben létesített műtárgyak károsodását okozhatja. A szeizmikus szempontból értékelt körzetet a robbantás középpontjától mért azon távolság határa mentén kijelölt vonal határozza meg, ahol a talajban terjedő rezgések 1 mm/s sebesség érték alá csökkennek. A mértékadó töltetet az ismert Koch képletbe helyettesítve határozható meg ez a határtávolság. Mértékadó töltetnek nevezzük gyutacs használata esetén az azonos névleges időzítési intervallumokban robbantott töltetek közül a legnagyobbat, gyújtózsinór használata esetén a legnagyobb töltet kétszeresét, nyújtott töltet esetén a 20 m hosszú töltet tömegét. L=K Q (m) 31
Q = mértékadó töltet (kg) K = a robbantás módját, körülményeit és gyakoriságát figyelembe vevő tényező Dorogon a mértékadó töltet 250 kg. A K tényező értékékét az alábbi táblázat segítségével határozhatjuk meg: Víz alatt vagy mocsaras talajban végzett robbantásoknál 160 Egy éven belül ötnél többször ismétlődő robbantásoknál 80 Egy munkahelyen vagy területen évi 1-5 robbantás esetén 40 Rátett töltet vagy áthalmozott anyag robbantással végzett terítése esetén 20 A behelyettesítés után az alábbi eredményt kapjuk: L=40 250= 632,455~632 m Ha a dorogi bányaüzemben mért értékeket behelyettesítjük, akkor L=632 m értéket kapjuk. Ez azt jelenti, hogy 632 m-ig vannak szeizmikus hatásai a robbantásnak. A bányaüzemhez legközelebb eső ingatlanok távolsága körülbelül 550 m, ám a rezgési sebesség (v=2,3 mm/s) meghatározása alapján kiderül, hogy ez az értékhatáron (v=10 mm/s) belül helyezkedik el. A robbantás által keletkezett szeizmikus hatások elleni védekezésre akkor van szükség, ha a fenti képlettel meghatározott határon belül védendő létesítmény található. Elsődleges megoldása a mértékadó töltet csökkentése. Megvalósítása különböző fokozatú gyutacsok alkalmazásával oldható meg úgy, hogy ezáltal időben eltolódik az összes robbanó töltet felrobbanása. A külszíni robbantások során keletkezett frekvenciaértékek tág határok között mozognak és a végrehajtott robbantások rezgései 2-5 s alatt lecsillapodnak. Azonban nem közömbös, hogy milyen keménységű, szilárdságú és repedezettségű kőzet közvetíti a rezgést. A vibráció csökkentésére több módszert is alkalmazhatunk, melyek az alábbiak lehetnek: - Egyenletes előtét - Optimális közelségi tényező megválasztása - Kőzet és alkalmazott robbanóanyag egymásnak való megfeleltetése - Lyukátmérő és töltetátmérő aránya közelítsen egymáshoz - Megfelelő falmagasság megválasztása - Az ideális fal dőlésszöge - Beszorítottság elkerülése 32
- Sorok közötti késleltetés haladja meg a 100 ms-ot - A robbantás gyakoriságának csökkentése - Optimális technológia megválasztása - Nagy pontosságú gyutacsok használata 6. Rézsűállékonyság: Külfejtéses bányaüzemekben a végrézsűk kialakítása után azokat már nem művelik tovább. Fontos követelmény tehát, hogy a végrézsűk állékonyak maradjanak. A rézsűben bekövetkező esetleges mozgások akár katasztrófát is idézhetnek elő, de akár kisebb mozgások (kőzethullás) is megzavarhatják a folyamatos fejtést, vagy egyes területek működését. A fekün elhelyezkedő legalsó szelet megcsúszása elérheti, részben eltemetheti a már letakarított ásványtelepet vagy annak egy részét. A következmény ásványvagyon veszteség vagy a rézsű újbóli kialakítása lehet. Bármely rézsűn bekövetkező csúszás veszélyeztetheti, esetleg tönkreteheti a bányaüzemben dolgozó szállító és rakodó gépeket, miközben emberek testi épségét, esetleg életét is veszélybe sodorhatja. A kőzet megfelelő ismeretében jól számíthatóak a rézsűszögek, illetve a megfelelő kialakítási módszerrel biztonságos, állékony végrézsű képezhető. A rézsűk biztonságát a csúszást akadályozó és csúszást előidéző erők nyomatékának hányadosa fejezi ki. Az állékonyságra befolyással vannak: - A kőzet fizikai tulajdonságai - A víz jelenléte - Végrézsű kialakításának módja - Külső környezeti hatások - Fekü tulajdonságai A végrézsűk magassága vizsgálatok, illetve tapasztalati úton határozható meg. A végrézsű állékonyságát a víz is nagyban befolyásolja. A kialakított végrézsűk nedvességtartalmát, porozitását mérni tudjuk, ezek segítségével védekezhetünk ellene. Ám a csapadék is növeli a nedvességtartalmat, ami ellen megfelelő vízelvezetéssel tudunk védekezni. Figyelni kell a végrézsűk tetején megjelenő nagyobb repedésekre, illetve vízgyűjtő mélyedések kialakulására. Másik probléma lehet még a talajvízszint, mely emelkedése akár meg is haladhatja a rézsűk szintjét, ám ebben a bányaüzemben ez a veszély nem fenyeget, ugyanis a vízelvezetés megfelelően van megoldva, a végrézsűk folyamatos ellenőrzés alatt állnak. 33
Télen különös figyelmet kell fordítani a vízveszélyre, ugyanis a megfagyott víznek komoly romboló hatásai lehetnek. A rézsűállékonyságra veszélyt jelentenek továbbá még külső rezonanciaforrás (dolgozó, szállító gépek) okozta rezgések is. Egy nagyobb tömegű gép akár rézsűcsúszást is előidézhet. A bányában alkalmazott gépek tömege, illetve az általuk keltett rezgések összege kisebb, mint ami ezt előidézhetné. Ritkán előforduló hatások a földmozgások, földrengések. Előrejelzésük még nem teljesen megoldott, ezért ellenük csak megfelelő végrézsű tervezésével lehet védekezni. A bányában kialakított végrézsűket általában 65 0 -ra állítják be, mely értéket tapasztalati úton határoztak meg. Az is mutatja, hogy az érték megfelelő, hogy a bányában nem történt végrézsűcsúszás. Ezt az alábbi képen is megfigyelhetjük, mivel a növényzet szinte már teljesen benőtte egy részét. 14.ábra Növényzettel borított végrézsű (saját fotó) 34