SVEUČILIŠTE U ZAGREBU

RUDARSKO-GEOLOŠKO-NAFTNI FAKULTET

Diplomski studij rudarstva

KONCEPT EKSPLOATACIJE ARHITEKTONSKO-GRAĐEVNOG KAMENA NA EKSPLOATACIJSKOM POLJU BOKSITA ,,CRVENE STIJENE“ KOD JAJCA

Diplomski rad

Nikola Čavar

R-9

Zagreb, 2011.

Sveučilište u Zagrebu Diplomski rad Rudarsko-geološko-naftni fakultet

KONCEPT EKSPLOATACIJE ARHITEKTONSKO-GRAĐEVNOG KAMENA NA EKSPLOATACIJSKOM POLJU BOKSITA ,,CRVENE STIJENE“ KOD JAJCA

NIKOLA ČAVAR

Diplomski rad je izrađen: Sveučilište u Zagrebu

Rudarsko-geološko-naftni fakultet

Zavod za rudarstvo i geotehniku

Pierottijeva 6, 10 002 Zagreb

Sažetak

U diplomskom radu razmatra se boksitonosno područje „Crvene stijene“, koje se nalazi oko 15 km sjeverno

od grada Jajca, u smislu eksploatacije pratećih stijena kao arhitektonsko-građevnog kamena. Na tom

području odvija se višegodišnja podzemna eksploatacija boksita u nadležnosti trgovačkog društva Rudnici

boksita Jajce. Budući da su rezerve boksita pri kraju, razmatra se mogućnost eksploatacije pratećih stijena

kao arhitektonsko-građevnog kamena. Temeljem geološke prospekcije, postojećih bušotinskih profila terena

te probne galerije pokazalo se da postoji potencijalno ležište kvalitetnog kamena.

U diplomskom radu opisan je koncept eksploatacije koja će se odvijati kombiniranim načinom, površinski i

podzemno. Također je izrađen trodimenzionalni model terena i ležišta korištenjem programa za grafičku

obradu podataka „Bentley Microstation“ i „In Roads“

Ključne riječi: 3D modeliranje, Microstation, podzemne prostorije, arhitektonsko-građevni kamen, boksit Diplomski rad sadrži: 39 stranica, 4 tablice, 26 slika, 1 prilog i 9 referenci. Jezik izvornika: hrvatski. Diplomski rad pohranjen: Knjižnica Rudarsko-geološko-naftnog fakulteta

Pierottijeva 6, Zagreb

Voditelj: Dr. sc. Ivo Galić, docent RGNF

Pomoć pri izradi: Branimir Farkaš, dipl. ing. rud. RGNF

Ocjenjivači: Dr. sc. Ivo Galić, docent RGNF

Dr. sc. Trpimir Kujundžić, izvanredni profesor RGNF

Dr. sc. Ivan Dragičević, redoviti profesor RGNF

Datum obrane: 24. studenog 2011.

University of Zagreb Master's Thesis Faculty of Mining, Geology and Petroleum Engineering

THE CONCEPT OF EXPLOITATION OF DIMENSION STONE ON BAUXITE EXPLOITATION FIELD ,,CRVENE STIJENE“ NEAR JAJCE

NIKOLA ČAVAR

Thesis completed in: University of Zagreb

Faculty of Mining, Geology and Petroleum engineering

Department of Mining Engineering and Geotechnics

Pierottijeva 6, 10 002 Zagreb

Abstract

The thesis examines the bauxite area „Crvene Stijene“, which is located about 15 km north of the town of

Jajce, in terms of the exploitation of associated rocks as dimension stone. In this area for several years

underground mining of bauxite is conducted in the competence of company Rudnici boksita Jajce. Since the

bauxite reserves are at the end, the possibility of exploitation of associated rocks as dimension stone is

considered. Based on geological prospection of the existing borehole ground profiles and test gallery it is

shown that there is a potential bed of quality rock. This thesis describes the concept of exploitation, which

will be conducted by combined methods, both surface and underground. Three-dimensional model of the

terrain and deposit are also made using the graphic data processing computer programs ,,Bentley

Microstation“ and ,,In Roads“.

Key words: 3D modeling, Microstation, underground chambers, dimension stone, bauxite.

Thesis contains: : 39 pages, 4 tables, 26 figures, 1 enclosures and 9 references.

Original in: Croatian.

Thesis deposited in: Library of the Faculty of Mining, Geology and Petroleum Engineering

Pierottijeva 6, Zagreb

Supervisor: PhD Ivo Galić, Assistant Professor

Tecnichal support and assistance: MSc. Branimir Farkaš

Reviewers: 1. PhD Ivo Galić, Assistant Professor

2. PhD Trpimir Kujundžić, Associate Professor

3. PhD Ivan Dragičević, Full Professor

Date of defense: November 24, 2011

I

SADRŽAJ

SADRŽAJ ................................................................................................................................. I

POPIS TABLICA ................................................................................................................... II

POPIS SLIKA ....................................................................................................................... III

POPIS PRILOGA ................................................................................................................... V

POPIS KORIŠTENIH OZNAKA I ODGOVARAJUĆIH SI JEDINICA ............................ VI

1. UVOD .............................................................................................................................. 1

2. OSNOVNE ZNAČAJKE EKSPLOATACIJSKOG POLJA CRVENE STIJENE ......... 2

2.1 Zemljopisni položaj ....................................................................................................... 2

2.2 Klimatske i hidrološke značajke .................................................................................... 3

2.3 Morfološke značajke terena ........................................................................................... 3

2.4 Geološke značajke ......................................................................................................... 4

2.5 Postojeće stanje rudarskih radova.................................................................................. 7

3.1 Ispitna galerija ............................................................................................................. 11

3.2 Opis strojeva korištenih za izradu ispitne galerije ....................................................... 15

3.3 Budući istražni radovi .................................................................................................. 17

4. FIZIČKO-MEHANIČKA SVOJSTVA A-G KAMENA .............................................. 20

5. KONCEPT EKSPLOATACIJE ARHITEKTONSKO-GRAĐEVNOG KAMENA .... 24

5.1 Grafička obrada ulaznih podataka – konturni model postojećeg stanja ...................... 24

5.2 Izrada 3D modela ležišta ............................................................................................. 28

5.3 Eksploatacija ležišta a-g kamena ................................................................................. 30

6. ZAKLJUČAK ................................................................................................................ 37

7. LITERATURA .............................................................................................................. 38

PRILOG 1 .............................................................................................................................. 39

II

POPIS TABLICA

Tablica 4-1. Fizičko-mehanička svojstva vapnenačke breče .................................................. 22

Tablica 4-2. Brzina prostiranja longitudinalnih valova ........................................................... 22

Tablica 5-1. Bilančne i eksploatacijske rezerve ....................................................................... 34

Tablica 5-2. Ukupan obujam kamenog ostatka i nadsloja ........................................................ 35

III

POPIS SLIKA

Slika 2-1. Geografska karta područja, M 1:25 000 .................................................................... 2

Slika 2-2. Prikaz bušotinskih profila, M 1:500 ......................................................................... 6

Slika 2-3. Postojeće stanje rudarskih radova ............................................................................. 8

Slika 3-1. Izvođenje usjeka odlamanjem stražnje plohe i umetanje dijamantne žice za piljenje stražnje plohe primarnih blokova ............................................................................................. 11

Slika 3-2. Otvaranje podzemnog kamenoloma izradom usjeka odlamanjem stražnje plohe te piljenjem stražnjih ploha primarnih blokova ............................................................................ 12

Slika 3-3. Početak izrade ispitne galerije, usjek dobiven odlamanjem stražnje plohe, horizontalni i vertikalni rezovi izrađeni lančanom sjekačicom ................................................ 13

Slika 3-4. Izgled bloka dobivenog odlamanjem stražnje plohe ................................................ 14

Slika 3-5. Lančana sjekačica korištena za izradu ispitne galerije na Crvenim stijenama kod Jajca .......................................................................................................................................... 16

Slika 3-6. 3D prikaz bušotina unutar galerije ........................................................................... 18

Slika 3-7. Položaj horizontalne bušotine ................................................................................. 19

Slika 3-8. Položaji bušotina unutar galerije ............................................................................. 19

Slika 4-1. Ispiljen kamen u prirodnom stanju........................................................................... 20

Slika 4-2. Oboreni blok nakon ispiranja vodom ....................................................................... 21

Slika 5-1. Aktivacija alata „Modify Z“ .................................................................................... 25

Slika 5-2. Podešavanje visine točke ......................................................................................... 25

Slika 5-3. Konturni model situacijske karte ............................................................................. 26

Slika 5-4. Izrada ploha .............................................................................................................. 26

Slika 5-5. Postojeći rudarski radovi u 3D ................................................................................. 27

Slika 5-6. Kontura ležišta ......................................................................................................... 28

Slika 5-7. 3D model ležišta (tlocrt) .......................................................................................... 29

Slika 5-8. 3D model ležišta (aksonometrijski pogled ) ............................................................ 29

IV

Slika 5-9. Položaj rudnog tijela u prostoru ............................................................................... 30

Slika 5-10. Raspored zaštitnih stupova..................................................................................... 31

Slika 5-11. Završno stanje ........................................................................................................ 32

Slika 5-12. Naredba za postavljanje ploha u programu ,,In Roads“ ......................................... 33

Slika 5-13. Postupak izračuna obujma .................................................................................... 33

V

POPIS PRILOGA

Prilog 1 Situacijska karta područja Crvene Stijene s ucrtanim postojećim stanjem

rudarskih radova te istražnim bušotinama, M 1:1000

VI

POPIS KORIŠTENIH OZNAKA I ODGOVARAJU ĆIH SI JEDINICA

Oznaka Opis Jedinica

PB Površina baze (poligona) ležišta m2

dsr Srednja dubina bušotina m

OGbil Obujam za proračun bilančnih rezervi u podzemnom kopu m3

OGizv Obujam za proračun izvanbilančnih rezervi u podzemnom kopu m3

895Ouk Ukupni obujam za proračun izvanbilančnih rezervi iznad razine 895 m n.m.

m3

QPKO Obujam kamenog ostatka za površinsku eksploataciju m3

OPB Obujam kamenog ostatka za podzemnu eksploataciju m3

Qp Eksploatacijske rezerve za površinsku eksploataciju m3

QGKO Obujam za bilanciranje za površinsku eksploataciju m3

OGB Obujam za bilanciranje za podzemnu eksploataciju m3

Qg Eksploatacijske rezerve za podzemnu eksploataciju m3

1

1. UVOD

U boksitonosnom području Jajce nalaze se brojna ležišta boksita, svrstana u četiri ,,revira“:

Poljane, Crvene stijene, Bešpelj i Liskovica. Rudnici boksita Jajce danas raspolažu s

preostalim rezervama boksita na lokacijama: Poljane, Crvene stijene i Bešpelj. Poljane i

Crvene stijene su uglavnom istražene lokacije, a preostale zalihe boksita danas se

iskorištavaju podzemnim rudarskim radovima. Crvene Stijene su lokacija koja je

promatrana u diplomskom radu zato što se temeljem geološke prospekcije te analizom

bušotinskih profila ustanovilo da bi prateće stijene mogle biti povoljne za eksploataciju

arhitektonsko-građevnog kamena (u daljnjem tekstu a-g kamen). Prateća stijena pokazala

se, pri prvim analizama, kao dovoljno kompaktna za dobivanje većih primarnih blokova

bez raspucanosti i diskontinuiteta, a riječ je o karbonatnim brečama koje svojim izgledom

(bojom) mogu konkurirati na tržištu a-g kamena, što je važno za isplativost eksploatacije te

mineralne sirovine.

U sklopu koncepta eksploatacije u ovom radu bit će prikazan 3D model terena s mrežom

istražnih radova te postojećih rudarskih radova. Također, bit će napravljen model ležišta te

prijedlog eksploatacije koja će se odvijati kombinirano, površinskim i podzemnim

načinom.

Rudarski radovi odvijaju se u nadležnosti tvrtke „Rudnici boksita Jajce“, koja se i odlučila

za istraživanje potencijalnog ležišta a-g kamena u suradnji sa stručnjacima iz slovenske

tvrtke Marmor Hotavlje d.d., koji su izvodili radove otvaranja probne galerije sukladno s

komorno-stupnom metodom podzemne eksploatacije.

2

2. OSNOVNE ZNAČAJKE EKSPLOATACIJSKOG POLJA CRVENE STIJENE

2.1 Zemljopisni položaj

Boksitonosna područja Rudnika boksita Jajce: Poljane, Crvene stijene i Bešpelj, pripadaju

jednoj planinskoj visoravni većih razmjera koja se prostire od zapadnog područja planine

Vlašić, pa na sjeverozapad do kanjona rijeke Vrbas. Područje Crvene stijene nalazi se

zapadno od Poljana na udaljenosti od oko 4 kilometra. Od ceste Jajce – Banja Luka ovo

područje udaljeno je oko 10 kilometara, a neposredno zapadnim rubom prolazi put za

Bešpelj koji je asfaltiran upravo do sredine ovog boksitonosnog područja (slika 2-1.).

Nadmorska visina promatranog područja je od 900 metara do 1200 metara, a najviši vrh je

vrh Ovćine sa nadmorskom visinom od 1208 metara.

Slika 2-1. Geografska karta područja, M 1:25 000

3

2.2 Klimatske i hidrološke značajke

Promatrano područje nalazi se u pojasu umjerene kontinentalne klime, ali velika

nadmorska visina uvjetuje oštru planinsku klimu s dugim zimama. Padaline su najčešće

u proljeće i na prijelazu jesen - zima. Prosječne ljetne temperature iznose oko 20 ºC.

Zimi se temperature spuštaju i do -20 ºC. Tijekom zime su snježne padaline česte i

obilne, ali se čišćenjem prometnica promet odvija nesmetano. Područja izgrađena od

vapnenačkih stijena imaju krška obilježja. Ta su područja izrazito propusna u

hidrogeološkom smislu što se očituje siromaštvom vode na površini, a obiljem u

podzemlju. Područja izgrađena od klastita (fliš i neogenske taložine) imaju razvijenu

hidrografsku mrežu i predstavljaju izolatorske stijene u pogledu vodopropusnosti.

Glavni vodotoci su Vrbas s pritokom Plivom, koja se u njega ulijeva u samom gradu

Jajcu, te veći potoci: Komotinski potok, Lučina potok i dr. Na sjeveru se ističe

kanjonska dolina rijeke Ugar kao desni pritok Vrbasa. Ovi vodotoci često teku

dolinama kanjonskih obilježja, a poglavito tamo gdje teren izgrađuju vapnenačke

stijene (Kljajić 1986).

2.3 Morfološke značajke terena

Morfološke značajke ovog područja svrstavaju ga u planinsko-brdski tip reljefa.

Procesi okršavanja vezani uz područja izgrađena od vapnenačkih stijena stvorili su

vrtače, škrape i doline. Izražene su strme padine s nagibom terena od 30° do 40°.

Ležišta boksita imaju nepravilni oblik, čija debljina se kreće od nekoliko centimetara

do 40 metara. Kontakt boksita i podine je neravan uslijed razvijenog paleoreljefa.

Kontaktna ploha boksita i krovine najčešće je ravna.(Kljajić 1986).

4

2.4 Geološke značajke

Klasični sedimenti gornjokredne starosti - senonski fliš - predstavljaju stratigrafsku

krovinu boksitnim ležištima opisivanog područja Crvene stijene. Ove naslage su

heterogenog sastava, to su lapori, laporoviti vapnenci, breče razne granulacije,

kalkareniti, bazalni konglomerati, vapnenci. Izmjena spomenutih litoloških članova

vrlo je česta kako horizontalno, tako i vertikalno. U fragmentima breča određeno je

više vrsta rudista. Neposrednu podinu boksitnim ležištima čine vapnenci alb-

cenomana, a predstavljeni su dobro uslojenim do bankovitim, sivim do rumenkastim

vapnencima.

U svim dijelovima krovine ima mnogo naglih prijelaza jednog tipa sedimenta u drugi

tip stijene. Takve nagle promjene osobito su česte u neposrednoj krovini ležišta

boksita, odnosno povrh granične plohe podinskih i krovinskih naslaga. Iz ovog razloga

je precizna interpretacija litološkog sastava krovinskih naslaga vrlo otežana kada su na

raspolaganju isključivo samo podaci profila bušotina.

Javljaju se dileme pri interpretaciji litološkog sastava krovinskih naslaga. Međutim, u

većini slučajeva na Crvenim stijenama radi se o materijalima sličnih litoloških,

odnosno fizičkih osobina, istom ili sličnom tvrdoćom, granulometrijskim sastavom,

tipom uslojenosti, raspucanosti stijene i slično.

U diplomskom radu razmatraju se krovinske stijene boksitnih ležišta s ciljem

određivanja njihove eventualne uporabljivosti u svrhu ležišta arhitektonsko-građevnog

kamena.

Klastični materijal krovinskih sedimenata produkt je erozije krednog paleokopna.

Uslijed snažne denudacije paleoreljefa u sedimentacijski bazen unošena je velika

količina klastičnog materijala vrlo različite granulacije. U mlađim sekvencijama

krovinskih naslaga javljaju se slojevi kalkarenita i lapora s različitim internim

sedimentnim strukturama kao što je laminirana i kosa slojevitost, konvolucija itd, što

ukazuje na turbiditni karakter sedimentacije. U bazalnom dijelu krovine pojedini se

litočlanovi, npr. kalkareniti bočno isklinjavaju i prelaze u breče. Na dijelu gdje

vapnenci prelaze postepeno u lapore, izmjenjuju se po vertikali, ali i bočno, kalcitični

lapori s laporima, dok su istovremeno česte pojave leća, uložaka, tanjih slojeva itd.,

vapnenaca, odnosno kalkarenita, breča i drugih tipova sedimenata. Sedimenti

5

razmatranog područja sastoje se prema tome od breča (dijelom konglomerata),

vapnenaca (pretežno kalkarenita) i lapora te raznovrsnih hibridnih stijena, kao što su

glinoviti vapnenci, odnosno vapnenci lapori, kalkarenitične breče odnosno brečasti

kalkareniti, breče s obiljem glinovite komponente u vezivu, odnosno matriksu stijene

itd. Bazalne krovinske naslage sastoje se pretežno od grubih klastičnih naslaga, breča

različitog granulometrijskog sastava ulomaka, odnosno konglomerata s neujednačenom

veličinom valutica, zatim vapnenaca, najčešće kalkarenita i organogenih vapnenaca.

Breče su nam od posebnog interesa jer one predstavljaju potencijalni izvor mineralne

sirovine za a-g kamen. Takvi raznovrsni članovi značajni su za eksploataciju boksita

jer materijalu u neposrednom kontaktu s rudnim tijelom daju drukčije fizičke značajke,

što izravno utječe na ponašanje krovine prilikom eksploatacije boksita, a u svrhu

primjene breče kao a-g kamena utječu na kvalitetu kamena. One se sastoje od slabo

sortiranih ulomaka, valutica, karbonatnih naslaga terigenog porijekla, te nešto alokema

intrabazenskog porijekla i karbonatnog veziva. Fragmenti su gusto zbijeni, a vezivo je

na nekim dijelovima oskudno sparitsko (Vujec i dr. 1982).

6

Slika 2-2. Prikaz bušotinskih profila, M 1:500 (Sokolov 1978)

Na slici 2-2. prikazan je, na primjeru dviju susjednih bušotina, sastav, odnosno

slojevitost krovine. Iako je prema podacima o ovim bušotinama najniži sloj

determenitan kao podinski vapnenac, novija saznanja daju naslutiti da se ne radi o

vapnencima već o brečama koje su ponegdje u blizini ležišta boksita, crvenkaste boje,

odnosno uprskane boksitom.

Kalkareniti koji se javljaju u krovinskim naslagama mogu se svrstati u dvije skupine:

sivi krupnozrni kalkarenit i sivi sitnozrni kalkarenit. Osnovni sastojci stijene sivog

7

krupnozrnog kalkarenita su terigene čestice-fragmenti karbonatnih podinskih naslaga,

te alokemi fosila koji se sastoje od oštećenih ili fragmentiranih kućica bentoskih

foraminifera te kršja ljuštura školjkaša i drugih fosila. Gusto su pakirani i vezani

sparitskim vezivom. Fragmenti su veličine do 1 mm, ali su prisutni i ulomci rudistne

veličine.

U sastavu sivog sitnozrnog kalkarenita su sitnozrni fragmenti terigenog karbonatnog

detritusa, pretežno biomikriti podinskih stijena, te alokemi, fragmentirani foraminiferia

(bentosnih i planktonskih), kao i kršje ljuštura moluska i drugih fosila. Veličina čestica

je ispod 0,5 mm. Javljaju se i sivi te crveni vapneni lapori, odnosno glinoviti vapnenci.

Sivi glinoviti vapnenac sastoji se od čestica lutitske veličine ispod 0,06 mm. Dominira

terigeni detritus karbonatnih stijena, te alokemi interklasta, biogenih čestica

fragmentiranih kućica foraminifera i peleti. Alokemi i terigene čestice nalaze se u

mikritskom matriksu u kojem je dosta obilata glinovita komponenta.

Crveni glinoviti vapnenac sastoji se od terigenog detritusa pretežno karbonatnih

stijena, te alokema intraklasta, biogenih čestica i nešto peleta. Crvena boja je od obilato

zaglinjenog mikritskog matriksa koji je obojen crvenom feruginoznom supstancom.

Debljina glinovitih vapnenaca iznosi od 20 m do 50 m.

Pojavljuje se i sivi lapor kao količinski najznačajnija komponenta mlađeg dijela

krovinskih naslaga. U mikritsko-afanitskoj osnovi jednoliko su raspršene sitnozrne

čestice alokema, pelete i jako usitnjeni detritus fosila. Zapažaju se i malobrojne čestice

terigenog porijekla, kao fragmenti boksita, te karbonatni i nekarbonatni materijal.

Debljina lapora je neujednačena (Vujec i dr. 1982).

2.5 Postojeće stanje rudarskih radova

Ležišta Crvenih stijena ujednačenih su dimenzija i po količini rezervi boksita i po

površini. Prosječne količine po ležištu iznose 60 000 tona. Najveća su ležišta broj 1 i 4,

a najmanja ležišta broj 9 i 14. Sva ležišta smještena su na području dugačkom oko 1500

metara i širokom 400 metara. Ukupne zalihe boksita su pri kraju, dok su ležišta u

blizini terena razmatranog u diplomskom radu, koji bi poslužio kao potencijalno ležište

arhitektonsko-građevnog kamena, već u potpunosti eksploatirana.

8

Postojeće stanje rudarskih radova u blizini ispitne galerije, odnosno prostor koji je

obuhvaćen proračunom rezervi određene kategorije, važno je utoliko što utječe samo

na eksploataciju kamena. S jedne strane otkopani prostori predstavljaju prazninu u

blizini koje se ne bi smjelo prilaziti sa strojevima i ljudima jer postoji rizik od

propadanja u prostor ispod kojih je otkopan, budući da se slojevi breča i kalkarenita,

koji su zanimljivi za eksploataciju, redovito nalaze u krovini boksitnih ležišta.

Slika 2-3. Postojeće stanje rudarskih radova, M 1:2000

Na slici 2-3. prikazano je postojeće stanje rudarskih radova u dijelu boksitonosnog

područja Crvene stijene. Vidljivo je da bi ležišta 6 i 10 mogla predstavljati opasnost za

eksploataciju a-g kamena zbog praznog prostora koji je ostao nakon eksploatacije

boksita. Također nepovoljne uvjete mogu predstavljati prilazni hodnici za prolaz ljudi

te transport mineralne sirovine, kao i podzemne rudarske prostorije. Međutim,

postojeće prostorije i hodnici bi mogli imati i korisnu svrhu ako bi se koristili za

eksploataciju kamena, izvođenje nekih istražnih radova u svrhu detaljnijeg određivanja

kvalitete ležišta te za odlaganje jalovog materijala.

9

3. POSTOJEĆI ISTRAŽNI RADOVI

Na području Crvenih stijena izvodi se dugogodišnja eksploatacija boksita podzemnim

metodama eksploatacije. Ležišta boksita utvrđena su na temelju istražnih radova koji su

prethodili početku eksploatacije, a temeljili su se na analizi bušotinskih profila. Ti

bušotinski profili evidentirani su u projektu izrade bušotinskih profila u boksitonosnom

području u blizini Jajca, a samim time mogu poslužiti kao osnova za određivanje kakvoće

pratećih stijena krovinskih naslaga.

Uporabom postojećih bušotinskih profila smanjeni su sami troškovi istražnih radova za

iznos cijene koštanja izrade bušotinskih profila, ali postoji problem u neujednačenosti

slojeva terena, što ima za posljedicu potrebu za proširenjem istražnih radova. Proširenje

istražnih radova sastoji se u izradi probne galerije iz koje bi se dobili primarni blokovi a-g

kamena te dobio uvid u postojeće stanje stijene koja bi služila kao potencijalno ležište

mineralne sirovine arhitektonsko-građevnog kamena.

Prema vrsti stijena, obliku pojavljivanja, veličini i oštećenosti stijenske mase, tektonskim

pokretima i drugim utjecajima, ležišta arhitektonsko-građevnog kamena razvrstavaju se u

četiri skupine. Predmetno ležište pripada prvoj skupini gdje se za A kategoriju rezervi

pretpostavlja maksimalna udaljenost od 60 m između istražnih radova.

Kako bi se stekao detaljniji stupanj poznavanja stijenske mase, osim analize bušotinskih

profila, geološke prospekcije i ostalih postojećih istražnih radova, potrebno je izraditi i

probnu eksploataciju, odnosno ispitnu galeriju.

Probnom eksploatacijom se najbolje može utvrditi koeficijent iskorištenja ležišta,

tehnološki parametri prerade blokova i postotak dobivanja ploča iz jedinice obujma bloka.

Osim određivanja postotka dobivanja blokova standardnih dimenzija, potrebno je odrediti i

postotak blokova čije dimenzije odstupaju od standardnih, kao i postotak ostatka kamena

koji nije iskoristiv za dobivanje arhitektonsko-građevnog kamena. Obujam probne

eksploatacije ovisi o građi ležišta. U slučaju naše probne galerije, budući se radi o

podzemnoj eksploataciji a-g kamena, dimenzije galerije su približno: 5,4 m širina, 4,5 m

visina, te 2,4 m dubina jednog napretka, odnosno ukupno 4,8 m (dva reza).

Kod primjene probne eksploatacije u stadiju detaljnih istraživanja, minimalna količina

izvađene stijenske mase treba biti oko 100 m3. Pri složenoj građi ležišta i prisutnosti

10

različitih inačica a-g kamena, kao i dijelova ležišta s različitim stupnjem raspucanosti,

količinu izvađene stijenske mase treba znatnije povećati na 200 m3 do 300 m3 pa i više.

Osim određivanja postotka dobivanja blokova iz cjelokupnog stijenskog masiva, probna

eksploatacija omogućava upoznavanja svojstava obradivosti kamena i stupnja iskorištenja

pri obradi. Za to je potrebno jedan dio izvađenih blokova ispiliti u sirove ploče različitih

standardnih debljina, kako bi se utvrdio postotak iskorištenja bloka. Odabiru se tipični

blokovi u količini od oko 10 m3, pri čemu se osim utvrđivanja postotka dobivanja sirovih

ploča, određuje:

- povoljnost piljenja

- sposobnost brušenja i poliranja

- postotak iskorištenja sirovih ploča

- količina gotovih proizvoda

- gubici nastali razrezivanjem sirovih ploča

Važan pokazatelj, prilikom određivanja postotka iskorištenja bloka, jest odnos stvarnog i

teorijskog postotka dobivenih ploča u kvadratnim metrima iz 1 m3 bloka pri čemu se uzima

u obzir debljina ploča, ali i gubitak zbog širine reza (Dunda i dr. 2009).

S obzirom na velike količine kamenog ostatka koji se javlja pri eksploataciji a-g kamena,

važno je ustanoviti i mogućnosti korištenja tog materijala kao tehničko-građevnog kamena

ili u druge svrhe (npr. polimramor).

11

3.1 Ispitna galerija

Otvaranje podzemnog kamenoloma pri postojanju jedne vertikalne slobodne površine

počinje izradom usjeka kojim se otvara početna podzemna prostorija (galerija).

Galerija, odnosno usjek u galeriji, otvara se piljenjem horizontalnih i vertikalnih rezova

pomoću lančane sjekačice (prilagođene za podzemni rad). Stražnja ploha se oslobađa

ili lomljenjem blokova ili piljenjem dijamantnom žičnom pilom. Najčešći način

otvaranja galerije odgovara načinu otvaranja usjeka u površinskom dubinskom

kamenolomu s tim da je ovdje cijela situacija preslikana iz tlocrta u nacrt. Galerija se

otvara piljenjem horizontalnih i vertikalnih rezova pomoću lančane sjekačice s tim da

su početni blokovi usjeka znatno manji od ostalih blokova u galeriji. Ti manji blokovi

se odvoje po stražnjoj plohi lomljenjem. Umetanjem vodenih jastuka u najgornji rez

odvoji se prvi blok, a potom i blokovi ispod njega. Ostali blokovi se odvajaju piljenjem

dijamantnom žičnom pilom na način da se u otvoreni usjek između podine i krovine

učvrsti stup s po dva orijentacijska kotura na gornjem i donjem dijelu. Svaki par

koturova je postavljen tako da su jedan okomit na drugi jer im je zadatak promijeniti

smjer kretanja dijamantne žice za 90°. Dijamantna žična pila se postavi izvan usjeka

okomito na njega s pogonskim kotačem trenja u vertikalnom položaju. Dijamantnom

žicom se obuhvati stražnja ploha blokova (kroz rezove lančane sjekačice debljine oko

4 cm), zatvori u beskonačni tijek preko pogonskog kotača i pili kao i kod uobičajenog

piljenja zatvaranjem žice u petlju (Dunda i dr. 2009).

Slika 3-1. Izvođenje usjeka odlamanjem stražnje plohe i umetanje dijamantne žice

za piljenje stražnje plohe primarnih blokova (Žeželj 2009)

12

Slika 3-2. Otvaranje podzemnog kamenoloma izradom usjeka odlamanjem stražnje

plohe te piljenjem stražnjih ploha primarnih blokova (Dunda i dr. 2009)

Slika 3-3. Početak izrade ispitne galerije, usjek dobiven odlamanjem stražnje plohe,

horizontalni i vertikalni rezovi izrađeni lančanom sjekačicom (Žeželj 2009)

13

Ukoliko na otkopnoj fronti (čelu) postoje mikrotektonski diskontinuiteti, tada se rezovi

za buduće širine i visine blokova podešavaju tako da se dobije što je moguće veći broj

„zdravih“ blokova, a pukotine se ostavljaju u blokovima niže kategorije. Pri

vertikalnom i horizontalnom rezanju važno je da se kontrolira rez u dubinu jer se tako

mogu odmah uočavati diskontinuiteti temeljem kojih se može planirati daljnje piljenje.

Blokovi iz početnog usjeka se kalaju (lome) pomoću vodenih (limenih) jastuka na način

da se jastuci uvuku u rezove te se u njih upumpava voda pod pritiskom, što izazove

lomljenje stražnje plohe. Jastuci se stavljaju u najviši rez, a vrlo često lom nastaje u

nekoliko navrata. Prije odloma u rezove se ubacuju čelični ulošci koji sprječavaju

udarac gornjeg u donji blok. Prvo se lomi najgornji blok koji pukne po stražnjoj

površini i nalegne na niži blok. Prilikom tog nalijeganja ili pada često dolazi do

izravnog lomljenja stražnjih ploha ostalih, nižih, blokova. Ako se to ne dogodi i oni se

lome vodenim jastucima. U početni usjek se postavi stup s orijentacijskim koturima

preko kojih se pili stražnji rez dijamantnom žicom.

Ako se želi i stražnja ploha u početnom usjeku ispiliti dijamantnom žičnom pilom, tada

nije potrebno da oni imaju manje dimenzije, već im dimenzije odgovaraju ostalim

optimalnim blokovima, a vade se tako da se opet svi vertikalni i horizontalni rezovi

izrade lančanom sjekačicom. Stražnja se ploha ispili pomoću dijamantne žične pile, tako

da se žica uvuče u rezove pomoću dva orijentacijska kotura sa specijalnim tankim

ulošcima s jedne strane te guranjem uloškom s druge strane. Vođenjem dijamantne žice

preko orijentacijskih kotura postiže se promjena smjera kretanja žice, odnosno njezino

navođenje i zatvaranje preko pogonskog kotača trenja, koji je postavljen u okomiti

položaj na smjer piljenja odnosno frontu radova. Zbog orijentacijskog kotura u rezu,

stražnja se ploha ne može ispiliti odjednom, pa se, nakon primicanja reza koturima,

zaustavlja piljenje, stroj prebaci na drugu stranu i s te strane na isti način dovrši piljenje

stražnje plohe.

Način vađenja prvih blokova modificira se ovisno o prilikama i naravi ležišta nastojeći

pri tome što ekonomičnije dobiti komercijalne blokove optimalnih dimenzija uz što

veće iskorištenje radnog vremena strojeva. Dimenzije (površine) rezova biraju se ovisno

o strukturnom sklopu odnosno o geomehaničkim značajkama stijene, ali i o optimalnim

površinama piljenja pojedinih strojeva, kako bi se izbjeglo njihovo često premještanje,

odnosno što je više moguće smanjio neproduktivan rad.

14

Nije rijedak slučaj da se pri otvaranju podzemnog kamenoloma, kao i pri njegovoj

daljnjoj eksploataciji ne koristi dijamantna žična pila. U tom se slučaju svi blokovi pri

otvaranju dobivaju lomljenjem stražnje plohe. Ovaj način „rezanja“ stražnje plohe nije

najekonomičniji, ali je najbrži i dosta čest. Razlog neprimjenjivanja dijamantne žične

pile pri podzemnom otkopavanju je količina vode potrebna za njezin rad. Kad pila radi

potrošnja vode iznosi 10 l/min do 15 l/min, što je dostatno da radni prostor nakvasi i

učini ga neugodnim. Zato dijamantnu žičnu pilu u podzemlju mnogi izbjegavaju, iako

se njezinom uporabom postiže bolje iskorištenje sirovine (Dunda i dr. 2009).

Slika 3-4. Izgled bloka dobivenog odlamanjem stražnje plohe (Žeželj 2009)

Sama ispitna galerija izvedena je na lokaciji uz samu cestu koja vodi od Jajca prema

Bešpelju, a pogodna je zbog toga što se na tom mjestu upravo nalazi strmi izdanak

stijene. Praktično je omogućeno da se geološkom prospekcijom stekne uvid u stanje

stijenske mase, te nema potrebe za micanje otkrivke već se radovi direktno izvode na

stijeni što znači da bi već prvi izvađeni blok mogao poslužiti kao ispitni.

15

3.2 Opis strojeva korištenih za izradu ispitne galerije

Lančana sjekačica

Stroj se sastoji od radnog elementa, pogonskog motora, te tračnica po kojima se giba za

vrijeme izrade reza. Radni element za piljenje je ruka (mač) duljine 1 m do 3,25 m što

omogućava dubinu piljenja do 3 metra ovisno o veličini ruke. Po žlijebu ruke klizi

beskonačni lanac koji na sebi ima rezne elemente - pločice od tvrdog widia metala.

Kod današnjih izvedbi rezni elementi se na držače učvršćuju pomoću vijaka tako da se

u slučaju istrošenosti ne mijenjaju čitavi držači nego samo rezni elementi. Lanac se

pokreće pomoću lančanika koji je preko reduktora spojen s glavnim pogonskim

motorom. Stroj se pokreće po tračnicama a brzina pomaka se automatski regulira

ovisno o veličini naprezanja (vrsta materijala, veličina reza i slično). Pomicanje po

tračnicama je u sekcijama od po 3 metra, a u opremi stroja su uglavnom 3 takve

sekcije, što znači da maksimalna duljina jednog reza bez premještanja tračnica iznosi

9 metara. Tračnice se premještaju pomoću vlastite dizalice koja se nalazi u sklopu

stroja. Motor je u funkciji dizalice pri premještanju stroja, kad se ionako stroj ne može

kretati po tračnicama odnosno kad se motor ne može koristiti za pomicanje niti za

pogon radnog elementa. Tračnice moraju biti potpuno horizontalne kako ne bi dolazilo

do iskrivljenja reza i oštećenja reznog elementa.

Kod rada u podzemnom otkopavanju, lančana sjekačica ima nešto drukčiju izvedbu.

Sastoji se od upravljačke jedinice kao i kod sjekačice namijenjene za rad na

površinskim kamenolomima, a temeljna razlika je u tome što se tračnice po kojima se

sjekačica pomiče zamjenjuju vertikalnim stupovima - stojkama (kolonama) pomoću

kojih se sjekačica učvršćuje u radni položaj, razupiranjem između podine i krovine u

unutrašnjosti kopa ili pomoću zatega pri početnom otvaranju kopa, te horizontalnim

vodilicama za gibanje pogonskog dijela sa reznim krakom (rukom,mačem). Gibanje

horizontalnih vodilica po horizontali (po vertikalnim stupovima), kao i pogonskog

dijela s reznom rukom po horizontali (po horizontalnim vodilicama) ostvaruje se

pomoću nazubljene letve koja je sastavni dio stupova odnosno horizontalne vodilice

(Dunda i dr. 2009).

16

Slika 3-5. Lančana sjekačica korištena za izradu ispitne galerije na Crvenim stijenama

kod Jajca (Žeželj 2009)

Dijamantna žična pila

Sastoji se od pogonskog dijela sa zamašnjakom i upravljačkog dijela, dok je rezni

element dijamantna žica, odnosno čelično uže sa segmentima (perlama) u kojima su

utisnuta dijamantna zrnca. Pogonska jedinica se nalazi u kućištu na poluosovini unutar

okvirne konstrukcije smještene na 4 metalna kotača. Zakretanjem poluosovine

zamašnjak (pogonski kotač trenja) može se dovesti u bilo koji položaj. Stroj se giba

uzduž tračnica položenih u smjeru piljenja. Najčešći pogon posmaka je preko

zupčanika i zupčaste letve između tračnica. Pogonski kotač je obložen gumom koja

njega i dijamantnu žicu štiti od trošenja i ostvaruje potrebni koeficijent trenja.

Normalnim radom gumena obloga se istroši nakon mjesec dana, nakon čega se

zamijeni novom. S dva orijentacijska kotura ispred zamašnjaka povećava se obuhvatni

kut žice i sprječava njezino ispadanje s pogonskog kotača. Upravljački dio je odvojen

od pogonskog stroja zbog zaštite rukovatelja od ozljede prilikom prekida žice. Zato se

pri vertikalnom piljenju upravljački dio postavlja bočno desetak metara od stroja, a pri

horizontalnom na višu etažu od one koja se pili. U slučaju prekida žice rad stroja se

isključuje. Pila se automatski prilagođava opterećenjima što znači da će kod velikih

17

otpora piljenja biti pomak sporiji, ali kod manjih otpora i obrnuto, tako da će pogonski

motor uvijek raditi na istom optimalnom režimu bez ikakvih preopterećenja. Uz to se

prilagođava i regulacija obodne brzine dijamantne žice, odnosno promjena broja

okretaja pogonskog kotača, koja je direktno ovisna o opterećenjima i regulaciji

pomicanja stroja.

Dijamantna se žica obavija oko površine koja se pili i zatvara u neprekinuti

„beskonačni“ tijek preko pogonskog kotača stroja. Žicu pokreće pogonski kotač.

Prijenos sile postiže se trenjem. Obavijanje žice oko površine koju treba ispiliti izvodi

se kroz dvije međusobno okomite bušotine koje predstavljaju dva brida plohe koja se

pili,ili provlačenjem kroz postojeći rez lančane sjekačice ako ga ima. Ako se želi

izmijeniti smjer piljenja u odnosu na smjer pomicanja pile na tračnicama

upotrebaljvaju se orijentacijski koturi koji mogu izmijeniti kut kretanja žice za npr. 90°

kao kod piljenja stražnje plohe bloka kod izrade galerije (Dunda i dr. 2009).

3.3 Budući istražni radovi

Dosadašnji podaci iz kojih se može utvrditi postojanje te kvaliteta potencijalnog ležišta

dovoljni su da bi se odredile okvirno zalihe mineralne sirovine a-g kamena i samim

time isplativost pokretanja radova eksploatacije na tom potencijalnom ležištu.

Međutim, nije dovoljno poznavati samo količinu sirovine pogodne za eksploataciju,

odnosno uvjete u kojima se ležište nalazi, koji utječu na razvoj radova na eksploataciji,

te same troškove eksploatiranja kamena kako bi se odredila isplativost. Specifičnost

eksploatacije arhitektonsko-građevnog kamena je u tome što se nastoji dobiti što više

„zdravih“ blokova, odnosno onih blokova kojima nije narušena cjelovitost raznim

postojećim diskontinuitetima koji bi utjecali na cijenu ponuđenog kamena. Postojeće

bušotine rađene su u svrhu određivanja količine boksita pogodne za eksploataciju, a to

ne daje dovoljno podataka o stanju prateće stijene, u ovom slučaju nama zanimljivih

breča i dijelom kalkarenita. Ispitna ili probna galerija tu nekim dijelom doprinosi

boljem poznavanju stanja eventualnog ležišta, ali opet nije dovoljno poznato daljnje

stanje okolne stijene. U tu svrhu planirano je proširenje istražnih radova u smislu izrade

jedne horizontalne te dviju vertikalnih bušotina. Bušotine će se izvoditi unutar prostora

18

same galerije po jedna vertikalna iznad i ispod galerije te jedna horizontalna po smjeru

širenja galerije. Bušotine su označene na grafičkom prikazu situacijske karte izrađenog

u računalnom programu Microstation. Tek nakon izrade tih bušotina moći će se s

većom sigurnošću utvrditi kvantitetu i kvalitetu stijenske mase, s obzirom na

pukotinske sustave. Podaci se dobivaju uvidom u stanje jezgri budući se radi o bušenju

na jezgru, a mjesta s većim postojećim diskontinuitetima pokazat će se na uzorku

jezgre kao razmrvljen materijal (Žeželj 2009).

Slika 3-6. 3D prikaz bušotina unutar galerije (Žeželj 2009)

19

Slika 3-7. Položaj horizontalne bušotine (Žeželj 2009)

Slika 3-8. Položaji bušotina unutar galerije (Žeželj 2009)

20

4. FIZI ČKO-MEHANI ČKA SVOJSTVA A-G KAMENA

Analiza kakvoće mineralne sirovine arhitektonsko-građevnog kamena temelji se na

ispitivanjima na uzorcima uzetima iz ležišta, odnosno probne eksploatacijske galerije.

Uzorci su oblika manjih monolita, koji se kasnije pile na kocke određenih dimenzija prema

potrebi.

Kamen sadrži različite veličine valutica i fragmenata, od dimenzija klasta, psefita i psamita

do velikih čestica koje bi mogli izgledom svrstati gotovo u konglomerate. To znači da se

ne radi o tektonskoj breči jer ona ima jednolike veličine čestica. Vidi se i prisutnost fosila.

Mjestimično se zapažaju žilice bezbojnog kalcita milimetarskih dimenzija. Boja je

crvenkasto siva, sa smeđim i crvenim nijansama. Kamen je determiniran kao vapnenačka

breča. Na slikama 5-1. i 5-2. prikazan je izgled kamena.

Slika 4-1. Ispiljen kamen u prirodnom stanju (Žeželj 2009)

21

Slika 4-2. Oboreni blok nakon ispiranja vodom (Žeželj 2009)

U vrijeme izrade diplomskog rada fizičko-mehanička svojstva ovog kamena nisu bila

poznata, ali iz iskustvenih podataka pokazalo se da je prisutna iznimna sličnost sa

kamenom probno eksploatiranim s ležišta „Tvrda ljut“ na eksploatacijskom polju

„Kusačko brdo“ u zapadnoj Hercegovini. Analizom uzoraka s navedenog ležišta dobiveni

su podaci o fizičko mehaničkim svojstvima navedeni u tablici 4-1, a mogu biti korišteni

orijentacijski, u svrhu interpretacije uporabivosti vapnenačke breče na eksploatacijskom

polju Crvene stijene.

22

Tablica 4-1. Fizičko-mehanička svojstva vapnenačke breče (Dragičević i Galić 2009; Galić

i dr 2011; Krasić i dr 2001)

Br. Vrsta određivanja Određivano prema Rezultati određivanja

1. 1.1. 1.2. 1.3.

Čvrstoća na pritisak U suhom stanju U vodom zasićenom stanju Nakon smrzavanja

HRN B.B8.012 maks.= 150 MPa min.= 131 MPa

sr.vrij.= 136 MPa maks.= 132 MPa min.= 108 MPa

sr.vrij.= 117 MPa maks.= 134 MPa min.= 83 MPa

sr.vrij.= 103 MPa

2. Čvrstoća na savijanje HRN B.B8.017 maks.= 28 MPa min.= 21 MPa

sr.vrij.= 24 MPa 3. Otpornost kamena oko bušotine

sidrenog trna na lom HRN EN 13 364 maks. = 5,1 kN

min. = 2,2 kN sr.vrij. = 3,4 kN

4. Upijanje vode pri atmosferskom tlaku

HRN B.B8.010 = 0,15 % (mas.)

5. Obujamna masa HRN B.B8.032 = 2 663 kg/m 3

6. Gustoća HRN B.B8.032 = 2 881 kg/m 3

7. Apsolutna poroznost HRN B.B8.032 = 0,67 % (vol.)

8. Otpornost na smrzavanje HRN B.B8.001 gubitak mase: = 0,0 % (mas.)

9. Petrografska odredba HRN B.B8.003 Vapnenačka breča

10. Otpornost na habanje brušenjem HRN B.B8.015 gubitak: = 17,5 cm3/50 cm2

11. Sadržaj SO3 Sadržaj Cl-

HRN B.B8.042 0,16 % (mas.) 0,008 % (mas.)

Tablica 4-2. Brzina prostiranja longitudinalnih valova (Dragičević i Galić 2009; Galić i dr

2011; Krasić i dr 2001)

Uzorak br. Duljina, H

(cm)

Brzina prostiranja longitudinalnih valova, Vp

(m/s)

1. 19,98 6 250

2. 20,15 6 063

3. 19,99 6 205

sr.vrij. 20,04 6 173

23

Temeljem analize uzoraka te ispitivanja fizičko-mehaničkih svojstava utvrđeno je da se

kamen može upotrijebiti kao kvalitetan arhitektonsko-građevni kamen za oblaganje

unutarnjih i vanjskih vertikalnih i horizontalnih površina, kao i horizontalnih podnih

pješačkih površina interijera i eksterijera za vrlo prometne površine (do 15 000 ljudi/dan).

Površine ploča i elemenata mogu se polirati do visokog sjaja uz istovremeno isticanje

klastične građe, što daje posebna dekorativna svojstva (Dragičević i Galić 2009; Galić i dr

2011; Krasić i dr 2001).

Stvarni podaci o kvaliteti i fizičko-mehaničkim svojstvima a-g kamena iz ležišta Crvene

stijene dobit će se nakon laboratorijskih ispitivanja reprezentativnih uzoraka stijene s

predmetne lokacije.

24

5. KONCEPT EKSPLOATACIJE ARHITEKTONSKO-GRA ĐEVNOG KAMENA

Koncept eksploatacije sastoji se od prikaza terena i rudarskih radova u 3D okruženju, zatim

će se napraviti žični model ležišta. Uzimajući u obzir postojeće rudarske radove te položaj

ležišta u prostoru napravljen je prijedlog eksploatacije a-g kamena površinskom i

podzemnom eksploatacijom. Postojeće stanje rudarskih radova te neki budući planirani

radovi ucrtani su na situacijskoj karti u prilogu 1. Cijeli grafički dio ovog završnog rada

napravljen je u računalnom programu „Bentley Microstation“.

Da bi se izradila kontura nekog tijela ili plohe, potrebno je imati kvalitetnu podlogu koja će

se daljnjom obradom oblikovati u trodimenzionalni model. Za to su potrebne situacijske

karte s naznačenim visinama točaka. Zatim slijedi podizanje dvodimenzionalne situacije u

trodimenzionalnu situaciju dodavanjem „z“ koordinate svake točke ili oblika. Nakon izrade

konturnog, žičnog te inicijalnog modela, plohe bivaju obložene materijalima kako bi se

učinile realnijima. Na kraju je model potrebno dotjerati postupcima kao što su zaglađivanje

ploha, brisanje nepotrebnih površina itd.

5.1 Grafi čka obrada ulaznih podataka – konturni model postojećeg stanja

Da bismo započeli s kreiranjem modela bilo je potrebno malo preurediti situacijsku

kartu i od nje napraviti kartu samo s podacima koji su nam potrebni za modeliranje. To

znači da se slojnice, rudarski radovi, odlagališta i ostali objekti razvrstaju na različite

levele i da se uklone nepotrebne oznake kako ne bi smetale prilikom uzimanja

podataka za postupak triangulacije terena. Prije samog postupka triangulacije potrebno

je kartu iz 2D okruženja prebaciti u 3D okruženje. Za podizanje slojnica na određenu

nadmorsku visinu koristi se alat ,,MODIFY Z“ koji se učitava na sljedeći način:

25

Slika 5-1. Aktivacija alata ,,Modify Z“

Zadavanje visine slojnice (z koordinate) obavlja se tako da se u prozorčiću upiše željena

visina i pritisne opcija Single i klikne na željenu slojnicu.

Za rudarske radove i ceste potrebno je u tlocrtu ,,snap-irati“ (odabir geometrijskog

elementa ili točke istovremenim pritiskom na obje tipke miša) željenu točku i zatim u

,,AccuDraw“ prozorčiću upisati željenu z koordinatu. ( Slika 5-2.)

Slika 5-2. Podešavanje visine točke

26

Izdizanjem detalja u smjeru osi „z“, dobiva se konturni model situacijske karte kojeg prikazuje slika 5-3.

Slika 5-3. Konturni model situacijske karte

Modeli postojećih podzemnih prostorija koji su nam bitni također su napravljeni u

Microstationu. Da bi se dobio model jedne prostorije, npr. hodnika, najprije se mora

izraditi kostur ili osnovna konstrukcija. Tu se prije svega misli na trasu (pod), bokove i

strop hodnika. Konture hodnika (duljina, širina, visina) nacrtane su jednostavnim alatima

za dvodimenzionalno (2D) crtanje u trodimenzionalnom (3D) prostoru (moguće je tlocrt

nacrtati u 2D, pa kasnije pretvoriti u 3D te dodati visinu i svod). Zatim se na alatnoj traci

na kojoj se nalaze alati za plohe, izabere alat ,,Surface by Extrusion“.

Slika 5-4. Izrada ploha

27

Alat ima i dodatne opcije kojima smo napravili postojeće rudarske radove koji su prikazani

na slici 5-5. Nakon toga, možemo hodnik osjenčati i dodati osvjetljenje za bolji dojam

trodimenzionalnosti.

Slika 5-5. Postojeći rudarski radovi u 3D

28

5.2 Izrada 3D modela ležišta

Izrada modela ležišta rađena je u zasebnoj datoteci. Model je napravljen prema

podacima iz opisa bušotina: 179, 180, 183, 184, 186,187, 191, 197 jer je njima

okontureno područje istražnih radova (slika 5-6.) .

Slika 5-6. Kontura ležišta

Međutim, zbog blizine postojećih rudarskih radova te otkopanih prostora koja su ostala

prazna nakon eksploatacije boksita, eksploatacija a-g kamena iz sigurnosnih razloga na

određenim mjestima neće biti moguća. Također, u jednom dijelu ležišta podina a-g

kamena naglo zaliježe ispod kote 895 m.n.m. na kojoj je rađena probna eksploatacija i

na kojoj je razina ceste pa se i taj dio ležišta neće razmatrati prilikom eksploatacije.

Konačne konture ležišta su prikazane na slikama 5-7. i 5-8.

29

Slika 5-7. 3D model ležišta (tlocrt)

Slika 5-8. 3D model ležišta (aksonometrijski pogled)

30

5.3 Eksploatacija ležišta a-g kamena

U svrhu odabira koncepta eksploatacije, izrađen je model površinske i podzemne

eksploatacije. Predložak, potreban za početak trodimenzionalnog modeliranja

površinskog kopa, bila je situacijska karta područja Crvenih stijena, izrađena također u

tri dimenzije. Iz istog razloga, bilo nam je potrebno rudno tijelo, smješteno u prostoru

prema mjestu njihova nalaska prilikom istražnog bušenja.

Slika 5-9. Položaj rudnog tijela u prostoru

Prema položaju ležišta u odnosu na reljef terena i tehnološkim karakteristikama

eksploatacije, model površinskog kopa je brdskog tipa.

Razvoj površinskog kopa započinje izradom usjeka na koti 930 m.n.m. Usjek se spušta

do rudnog tijela koje se nalazi na koti 908,5 m.n.m. Eksploatacija se forsira na

najvišim etažama, kako bi se postupno razvijale i niže etaže. Etaže se rastvaraju

usjecima, koji otvaraju po dva odvojena banka omogućujući tako jednostavnu i

istovremenu eksploataciju na oba banka. Otvaranje usjeka na svakoj etaži, postiže se

efikasno rastvaranje ležišta s velikim brojem radilišta, što jamči kontinuiranu

intenzivnu proizvodnju. Otvaranjem i razvojem površinskog brdskog kamenoloma od

31

,,vrha prema dnu“, umjesto često primjenjivanog načina ,,odozdo prema gore“.

Napredovanjem površinske eksploatacije na kotu 899,5 m.n.m. započinje i istovremena

podzemna eksploatacija a-g kamena. Kod podzemne eksploatacije primjenjivat će se

galerijski način otkopavanja. Izradom prostranih galerija (prostorija), s ostavljanjem

zaštitnih stupova, osigurava se velika proizvodnja uz bezopasno i učinkovito

iskorištenje ležišta. Kamenolom se otvara u masi zdrave korisne stijene, piljenjem i

vađenjem kvalitetno oblikovanih blokova, tako da ti radovi gube karakter pripreme.

Nakon otvaranja ulazne galerije, ležište se razrađuje po površini i visini zahvaćanjem

novih okolnih prostorija, s organizacijom rada sukladno površinskom otkopavanju.

Način otvaranja usjeka identično je otvaranju ispitne galerije koje je opisano u

poglavlju 3.1.

Prilikom određivanja dimenzija podzemnih galerija te zaštitnih stupova korišteni su

iskustveni podaci, iz kojih se pokazalo da je ležište a-g kamena Crvene stijene slično s

ležištem arhitektonsko-građevnog kamena Hotavlje. Prema tome, za dimenzioniranje

podzemnih galerija uzeti su podaci da je minimalna debljina zaštitne grede koja se

nalazi iznad otkopanih galerija 4,5 m. Zaštitni stupovi su postavljeni u pravilan

raspored u obliku šahovske ploče (slika 5-10.)

Slika 5-10. Raspored zaštitnih stupova

32

Prema iskustvenim podacima zaštitni stupovi su kvadratnog presjeka dimenzija

13x13m, dok je širina galerija 11 m. Visina galerija iznosi 4,5 m zbog dimenzija

lančane sjekačice. Nakon podzemne eksploatacije etaže 899,5 spuštamo se još za 4,5 m

te napredujemo s drugom i posljednjom etažom na koti 895 m n.m. Završno stanje

nakon površinske i podzemne eksploatacije prikazano je na slici 5-11.

Slika 5-11. Završno stanje

Pomoću softwerske aplikacije Microstationa ,,In Roads“ dobiven je obujam rudnog

tijela za bilanciranje, kako za površinsku tako i za podzemnu eksploataciju. Iz

izbornika aplikacije odaberemo opciju File - Import - Surface i postavimo surface na

bilo koju plohu (npr. postavimo surface na krovinu i podinu rudnog tijela) a zatim iz

izbornika Evaluation – Volumes – Triangle Volume izračunamo obujam tijela koji je

omeđen tim plohama. Ove opcije su prikazane na slikama 5-12. i 5-13.

33

Slika 5-12. Naredba za postavljanje ploha u programu ,,In Roads“

Slika 5-13. Postupak izračuna volumena

Ovdje se radi o ukupnom obujmu stijene koja je ograničena kao ležište a-g kamena, od

kojeg treba izračunati bilančne i izvanbilančne rezerve, uvrštavanjem popravnog

koeficijenta. Prema količini blokova koja je dobivena iz probne galerije (oko 70 m3) od

ukupne količine stijene (oko 110 m3) dobiva se popravni koeficijent od 0,63.

Uvažavajući činjenicu da je probna galerija locirana na najkompaktnijem dijelu

otvorene stijene, daljnje procjene rezervi treba temeljiti s bitno ublaženim popravnim

34

koeficijentom. Uzimanjem u obzir svih relevantnih podataka usvojen je privremeni,

orijentacijski popravni koeficijent 0,4, s kojim će se ući u procjenu rezervi.

Ukupni obujam stijene za bilanciranje rezervi kao i obujam nadsloja (tablice 5-1. i 5-2.)

dobiven je računalnim modeliranjem uprogramu ,,In Roads“, a prognoza bilančnih

rezervi je urađena kombinirano s metodom srednje aritmetičke vrijednosti.

Tablica 5-1. Bilančne i eksploatacijske rezerve

Vrijednosti obujma za proračun bilančnih rezervi za površinsku eksploataciju

izračunate su pomoću programa ,,In Roads“, dok je za podzemnu eksploataciju određen

pomoću metode srednje aritmetičke vrijednosti:

O = PB ×dsr (5-1)

gdje je:

PB – površina baze (poligona) ležišta (m2),

dsr – srednja dubina bušotina (m),

te je:

OGbil= Pbil × dsr = 3661,6 ×9 = 32 955 m3,

gdje je:

OGbil - obujam za proračun bilančnih rezervi u podzemnom kopu

Obujam za proračun izvanbilančnih rezervi u podzemnom kopu dobije se na taj način

da se odredi volumen cijelog ležišta koji razmatramo za podzemnu eksploataciju do

razine 895 m n.m. u programu ,,In Roads“, te se od njega oduzme obujam za proračun

bilančnih rezervi.

OGizv= 895Ouk - OGbil = 125 975 – 32 955 = 93 020 m3, (5-2)

gdje je:

OGizv –obujam za proračun izvanbilančnih rezervi u podzemnom kopu

Površinski (1) Podzemno (2) Pov. kop.(4)Galerije (5) Pov. kop.(7)Galerije(8) Ukupno

(m3) (m3) (m3) (m3) (m3) (m3) (m3)

Op Og k Qbp=(1)*(3)Qbg=(2)*(3) Qp=(4)*0,9Qg=(5)*0,9Qu=(7)+(8)

Bilančne 29000 32955 0,4 11600 13182 10% 10440 11863,8 22303,8Izvanbilančne 0 93020 0,4 0 37208 10% 0 33487,2 33487,2

Eksp.gubitak(6)

Eksploatacijske rezerveObujam za bilanciranje Bilancirane rezerve

KlasaPopravni koef.(3)

35

895Ouk – ukupni obujam za proračun izvanbilančnih rezervi iznad razine 895 m n.m

U tablici 5-2. prikazane su vrijednosti ukupnog obujma na ograničenom dijelu ležišta,

od kojeg jedan dio predstavlja nadsloj potencijalnog ležišta a-g kamena Crvene stijene,

koji se u ovom trenutku ne može determinirati kao jalovina odnosno korisna mineralna

sirovina. Potencijalno ležište a-g kamena predstavlja sloj kamena promjenjive debljine

od kontaktne plohe s boksitima, odnosno alb-cenomanskih naslaga do nadsloja

kalkarenita, što je vidljivo na strukturnom stupu bušotine koja je već prikazana na slici

2-1.

No, može se reći da će jedan dio produktivnog sloja biti otkopan površinskim kopom a

drugi dio podzemnim putem. Sloj koji će se otkopati površinskim kopom uglavnom će

se tretirati kroz bilančne rezerve, uz uvažavanje popravnog koeficijenta za razliku od

podzemnog dijela kopa gdje će veći dio stijene predstavljati izvanbilančne rezerve,

koje će ostati u zaštitnim stupovima, zaštitnoj ploči (minimalno 5 m gornjeg dijela

produktivnog sloja) i podnožnom dijelu ispod razine 895.

Tablica 5-2. Ukupan obujam kamenog ostatka i nadsloja

Količina

(m3)

Nadsloj 35273

Kameni ostatak

Površinski 18560

Podzemno 21091

Ukupno 74924

Obujam nadsloja za površinsku eksploataciju određen je računalnim metodama, dok

vrijednosti za kameni ostatak dobivene tako da se od volumena za bilanciranje oduzele

eksploatacijske rezerve.

QPKO = OPB – Qp = 29 000 – 10 440 = 18 560 m3, (5-3)

gdje je:

QPKO - obujam kamenog ostatka za površinsku eksploataciju

OPB – obujam za bilanciranje za površinsku eksploataciju

Qp – eksploatacijeke rezerve za površinsku eksploataciju

36

dok je za podzemnu eksploataciju:

QGKO = OGB – Qg = 32 955 – 11 863,8 = 21 091,2 m3, (5-4)

gdje je:

QGKO - obujam kamenog ostatka za podzemnu eksploataciju

OGB - obujam za bilanciranje za podzemnu eksploataciju

Qg- eksploatacijske rezerve za podzemnu eksploataciju

Za jalovi materijal kao i za kameni ostatak potrebno je osigurati poseban prostor za odlaganje, a jedna od opcija je da se jalovina odlaže u već postojeće otkopane prostore koji su zaostali od eksploatacije boksita.

Koncept kombinirane eksploatacije ležišta a-g kamena Crvene stijene proizišao je iz realnih mogućnosti iskorištenja danog prostora.

Iako je opće poznata činjenica da je jednostavnije organizirati površinsku eksploataciju

od podzemne, ona nije moguća na cijelom prostoru nego samo na dijelu ležišta gdje je

povoljna konfiguracija terena i mala debljina nadsloja. U prilog odabira podzemne

eksploatacije, osobito u dijelu koji je prikazan u ovom radu, ide činjenica da će se

eksploatirati vjerojatno najpovoljniji dijelovi stijenske mase. Međutim, ovdje treba

istaknuti da će vjerojatno i pri površinskoj eksploataciji biti tehničkih poteškoća zbog

skučenosti prostora i javne prometnice koja prolazi neposredno uz budući kamenolom.

Stari radovi, zaostali od eksploatacije boksita mogu se iskoristiti za odlaganje kamenog

ostatka te eventualne jalovine, kako iz površinske tako i iz podzemne eksploatacije a-g

kamena.

37

6. ZAKLJU ČAK

U diplomskom radu je prikazan koncept eksploatacije pratećih stijena na eksploatacijskom

polju boksita Crvene Stijene. U razmatranje pratećih stijena kao potencijalnog ležišta

arhitektonsko-građevnog kamena krenulo se pod pretpostavkama da je ovaj kamen koji bi

se mogao eksploatirati vrlo sličan kamenu na nekim već istraženim ili postojećim

eksploatacijskim poljima a-g kamena. Moglo se pretpostaviti da bi takav kamen imao

dobru tržišnu vrijednost i eksploatacija bi bila opravdana. U prilog razmatranju išle su i

činjenice da već postoje bušotine koje bi okonturile istražni prostor, tako da bi troškovi

istražnih radova bili umanjeni, a također izdanak uz cestu velike strmine daje izravan uvid

u stanje stijene na tom području gdje bi se i započelo s probnom eksploatacijom.

U radu su izrađeni trodimenzionalni modeli galerija te terena iznad ležišta. Time je

dobiven trodimenzionalni uvid u trenutačno stanje. Model može poslužiti za daljnje

planiranje razvoja galerija te se može planirati smjer daljnjeg napredovanja. Model može

poslužiti i za planiranje daljnjeg iskorištenja podzemnih prostorija u smislu provedbe

prenamjene nakon završetka eksploatacije. Uz pomoć alata unutar programa ,,In Roads“

(Microstationov podprogram), došlo se do veličina potrebnih za proračun rezervi a-g

kamena te količina otkrivke relevantnih za daljnju ocjenu.

U skladu s rezultatima provedenih istražnih radova može se zaključiti da je eksploatacija

arhitektonsko-građevnog kamena, na području Crvenih stijena, perspektivna, no u cilju

kvalitetne odluke o pokretanju investicije nužno je napraviti tehno-ekonomsku ocjenu što

će vjerojatno uslijediti nakon ispitivanja tržišta i rezultata laboratorijskih ispitivanja

kamena.

38

7. LITERATURA

Dragičević, I., Galić, I., 2009. Elaborat o rezervama arhitektonsko-građevnog kamena na

eksploatacijskom polju “Kusačko brdo” (1. obnova). Široki Brijeg: Proin d.o.o.

Dunda S., Kujundžić T., Globan M., Matošin V. 2009. Eksploatacija arhitektonsko-

građevnog kamena. Zagreb: Rudarsko-geološko-naftni fakultet

URL : http://rgn.hr/~tkorman/nids_tkorman/Kamen/knjiga.html (14.9.2011.).

Galić, I. i dr., 2011. Dopunski rudarski projekt eksploatacije arhitektonsko-građevnog

kamena na eksploatacijskom polju “Kusačko brdo” (u izradi). Široki Brijeg: Proin d.o.o.

Kljaji ć M., 1986. Utjecaj mehaničkih svojstava pratećih stijena i rude na metodu

otkopavanja u jamama Poljane i Crvene stijene. Diplomski rad. Zagreb: Rudarsko-

geološko-naftni fakultet.

Krasić O., Galić I., Galić M., 2001. Elaborat o rezervama arhitektonsko-građevnog

kamena ležišta „Tvrda ljut“ u istražnom prostoru „Kusačko brdo“. Široki Brijeg: Proin

d.o.o.

Sokolov Lj., 1978. Elaborat o klasifikaciji, kategorizaciji i obračunu rezervi crvenih

boksita na lokalitetu Crvene Stijene. Geološki profili bušotina, elaborat, Sarajevo:

Energoinvest.

Vujec S., 1980. Glavni rudarski projekt eksploatacijskog polja Crvene Stijene. Jajce:

Rudnici boksita Jajce.

Vujec S. i dr, 1982. Studija utjecaja zarušavanja na radnu etažu te uvjeti rušenja krovine na

ležištima L-2, 3, 20, 21 i 22 u jami Poljane. Zagreb: Rudarsko-geološko-naftni fakultet.

Žeželj Z., 2009. Koncept istraživanja pratećih stijena ležišta boksita u svrhu eksploatacije

arhitektonsko-građevnog kamena. Diplomski rad, Zagreb: Rudarsko-geološko-naftni

fakultet.