Miskolci Egyetem Műszaki Földtudományi Kar Bányászati és Geotechnikai Intézeti Tanszék Bányatervezés korszerű módszerek segítségével – A Gemcom Surpac programcsomag lehetőségeinek bemutatása a Dinnyeberki uránércesedés példáján Diplomamunka Szabó Richárd Bánya és geotechnikai mérnök Msc. Témavezető: Tompa Richárd tudományos segédmunkatárs Miskolci Egyetem, Műszaki Földtudományi Kar, Bányászati és Geotechnikai Intézeti Tanszék 2014. 11.24. Miskolc 2014.
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Miskolci Egyetem Műszaki Földtudományi Kar
Bányászati és Geotechnikai Intézeti Tanszék
Bányatervezés korszerű módszerek segítségével – A
Gemcom Surpac programcsomag lehetőségeinek bemutatása a
Dinnyeberki uránércesedés példáján
Diplomamunka
Szabó Richárd
Bánya és geotechnikai mérnök Msc.
Témavezető:
Tompa Richárd
tudományos segédmunkatárs
Miskolci Egyetem, Műszaki Földtudományi Kar,
Bányászati és Geotechnikai Intézeti Tanszék
2014. 11.24.
Miskolc 2014.
MISKOLCI EGYETEM Műszaki Földtudományi Kar MISKOLC-EGYETEMVÁROS, H-3515 Telefon: (36)-(46)-565-111 Bányászati és Geotechnikai Intézet Universität Miskolc
University of Miskolc
Мишкольцский Университет
Université de Miskolc
Diplomamunka feladat
Szabó Richárd
szigorló bánya- és geotechnikai mérnök (M. Sc.) hallgató részére
A diplomamunka címe: Bányatervezés korszerű módszerek segítségével – A Gemcom Surpac programcsomag le-
hetőségeinek bemutatása a Dinnyeberki uránércesedés példáján Munkájában dolgozza ki részletesen a következőket:
1. Mutassa be a dinnyeberki uránércesedés elhelyezkedését, kutatástörténetét, földtani-teleptani jellemzőit!
2. Ismertesse az érctest ásványvagyonának, Gemcom (Geovia) Surpac szoftver segít-ségével való, kiszámításhoz elvégzett előkészületeket és magának a számításnak a menetét.
3. A telep külfejtésben és mélyművelésben való lefejtéséhez is készítsen terveket a Gemcom (Geovia) Surpac szoftver segítségével, valamint foglalja össze eredményeit!
Egyetemi konzulense: Tompa Richárd, okl. bányamérnök, tudományos segédmunkatárs Bányászati és Geotechnikai Intézet A diplomamunka beadásának határideje: 2013. május 9. (csütörtök) Miskolc, 2012. szeptember 12.
Dr. Molnár József
intézetigazgató egyetemi docens
Eredetiségi Nyilatkozat
Alulírott Szabó Richárd, a Miskolci Egyetem Műszaki Földtudományi Karának hallgatója
büntetőjogi és fegyelmi felelősségem tudatában kijelentem és aláírásommal igazolom, hogy a
Bányatervezés korszerű módszerek segítségével – A Gemcom Surpac programcsomag
lehetőségeinek bemutatása a Dinnyeberki uránércesedés példáján című diplomamunka (a
továbbiakban: dolgozat) önálló munkám, a dolgozat készítése során betartottam a szerzői jogról
szóló 1999. évi LXXVI. tv. szabályait, valamint az Egyetem által előírt, a dolgozat készítésére
vonatkozó szabályokat.
A dolgozatban 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.
Kijelentem, hogy az elektronikusan feltöltött és a papír alapú dokumentum mindenben
megegyezik.
Jelen nyilatkozat aláírásával tudomásul veszem, hogy amennyiben bizonyítható, hogy a
dolgozatot nem magam készítettem vagy a dolgozattal kapcsolatban szerzői jogsértés ténye
merül fel, a Miskolci Egyetem megtagadja a dolgozat befogadását és ellenem fegyelmi eljárást
indíthat.
A dolgozat befogadásának megtagadása és a fegyelmi eljárás indítása nem érinti a szerzői
jogsértés miatti egyéb (polgári jogi, szabálysértési jogi, büntetőjogi) jogkövetkezményeket.
TANSZÉKI IGAZOLÓ LAP DIPLOMAMUNKA ÉS SZAKDOLGOZAT BENYÚJTÁSÁHOZ
A hallgató neve:………………Szabó Richárd………………………...…… Neptun-kódja: ……JBNKPN… Első konzultáció, az utolsó előtti tanulmányi félév szorgalmi időszakában a második hónap utolsó munkanapjáig: a téma elfogadása, tájékoztatás a rendelkezésre álló forrásokról. A diplomamunka/szakdolgozat témája:…..A Gemcom cég Surpac programcsomagjának bemutatása a dinnyeberki uránércesedés példáján, előtérbe helyezve annak bányászati tervezést támogató moduljait….. Az egyetemi konzulens(ek) neve, beosztása, tanszéke: Tompa Richárd, okl. bányamérnök, tudományos segédmunkatárs, Bányászati és Geotechnikai Intézet A jelölt köteles a témát az első konzultáció határidejéig a tanszéki adminisztrációban nyilvántartásba vétetni. A jelölt által javasolt témát elfogadom: Miskolc, 2012. szeptember 12.
konzulens .
A jelölt által javasolt témát jóváhagyom: Miskolc, 2012. szeptember 12.
tanszékvezető . Második konzultáció, az utolsó előtti tanulmányi félév szorgalmi időszakában a harmadik hónap utolsó munkanapjáig: a feldolgozott források, valamint a diplomamunka/szakdolgozat vázlatának bemutatása, címének véglegesítése. A diplomamunka/szakdolgozat címe: Bányatervezés korszerű módszerek segítségével – A Gemcom Surpac programcsomag lehetőségeinek bemutatása a Dinnyeberki uránércesedés példáján ……………………………………………………………………………………………………………………………………. Miskolc, 2012. 11. 20.
konzulens . Harmadik konzultáció, az utolsó előtti tanulmányi félév vizsgaidőszakának utolsó napjáig: a forrásokat feldolgozó fejezet kéziratának beadása, a feladatkiírás szövegének véglegesítése: Miskolc, 2013. 01. 20.
konzulens . Negyedik konzultáció, az utolsó tanulmányi félév szorgalmi időszak második hónap utolsó munkanapjáig: a kész szöveg kéziratának beadása első változatban: Miskolc, 2013. 03. 21.
konzulens . Ötödik konzultáció, a beadási határidő előtt legalább öt munkanappal: a kész munka bemutatása abban a formában, ahogy a jelölt be kívánja adni: Miskolc, 2013. 05.03.
konzulens . A diplomamunkát/szakdolgozatot formai szempontból beadhatónak ítélem: Miskolc, 2013. 05. 09.
konzulens .
Tartalomjegyzék
Összefoglaló ............................................................................................................................... 4 Abstract ...................................................................................................................................... 5 1. Bevezetés ................................................................................................................................ 6 2. A dinnyeberki kutatási terület elhelyezkedése ....................................................................... 7 3. A dinnyeberki uránércesedés kutatástörténete ....................................................................... 7 4. A terület földtani felépítése, az ércesedés teleptani jellemzői ............................................... 9 4.1. Földtani felépítés ................................................................................................................. 9 4.2. Az ércesedés jellemzői ...................................................................................................... 11 5. A tervezés során használt eszköz: a Gemcom Surpac programcsomag rövid bemutatása .. 13 6. Az ércesedés ásványvagyon számítása ................................................................................ 15 6.1. Az ásványvagyon-számítás előkészületei ......................................................................... 15 6.1.1. Az adatbázis felépítése ................................................................................................... 15 6.1.2. A földtani-tektonikai és teleptani modell ....................................................................... 17 6.1.3. Statisztikai-geostatisztikai vizsgálatok ........................................................................... 20 6.2. Az ércesedés blokkmodellje és az ásványvagyon számítás eredményei ........................... 30 6.2.1. A blokk modellezés előkészületei .................................................................................. 30 6.2.2. Az érctest ásványvagyon számítása ............................................................................... 32 6.2.3. Az ásványvagyon-számítás ellenőrzése ......................................................................... 36 7. A modellezett ércesedés lefejtésének külszíni lehetőségei: külfejtés tervezése a Gemcom Surpac programmal .................................................................................................................. 42 7.1. Határminőség („cut-off”) számítása .................................................................................. 43 7.2. A külszíni bányagödör maximális méretének meghatározása, külfejtési profil optimalizálása ........................................................................................................................... 47 7.3. A részletes külfejtés megtervezése .................................................................................... 52 8. A modellezett ércesedés lefejtésének mélyművelési lehetőségei: földalatti vágatrendszer tervezése a Gemcom Surpac programmal ................................................................................ 63 8.1. Néhány megfontolás a földalatti vágatrendszer megtervezéséhez .................................... 63 8.2. A földalatti vágatrendszer részletes terve .......................................................................... 65 9. A tanulmány eredményeinek összefoglalása ........................................................................ 73 Irodalomjegyzék ....................................................................................................................... 75 Mellékletek jegyzéke ................................................................................................................ 78
Bányatervezés korszerű módszerek segítségével – A Gemcom Surpac programcsomag lehetőségeinek bemutatása a Dinnyeberki uránércesedés példáján
2014. november 1
Ábrák jegyzéke
1. ábra: A dinnyeberki uránércesedés elhelyezkedése ............................................................... 7 2. ábra: Az ércesedés és környezetének földtani térképe a neogén képződmények elhagyásával .................................................................................................................................................. 10 3. ábra: Az ércesedés és környezetének É-D-i valamint ÉK-DNy-i irányú földtani szelvénye11 4. ábra: A dinnyeberki ércesedés földtani modellje, elhagyva az érctestet fedő üledékek DTM felszíneit (1/1) .......................................................................................................................... 18 5. ábra: A dinnyeberki ércesedés földtani modellje, elhagyva az érctestet fedő üledékek DTM felszíneit (1/2) .......................................................................................................................... 19 6. ábra: A dinnyeberki ércesedés alaphegységre települő érclencséje (zöld színű) 50g/t U vágási határ mellett ................................................................................................................... 20 7. ábra: A kontúrozott érctesten belül eső 0,5 m-es kompozit minták alapstatisztikai adatai (1. oldal) ......................................................................................................................................... 21 8. ábra: A kontúrozott érctesten belül eső 0,5 m-es kompozit minták alapstatisztikai adatai (2. oldal) ......................................................................................................................................... 22 9. ábra: A kontúrozott érctesten belül eső 0,5 m-es kompozit minták hisztogramja ............... 23 10. ábra: A kontúrozott érctesten belül eső 0,5 m-es kompozit minták kumulatív sűrűség diagramja .................................................................................................................................. 24 11. ábra: A dinnyeberki ércesedés érclencséjének tapasztalati variogramja és illesztett variogram modellje a legnagyobb folytonosság irányában ...................................................... 26 12. ábra: Az érctest illesztett variogram ellenőrzésének eredményei (1. oldal) ....................... 27 13. ábra: Az érctest illesztett variogram ellenőrzésének eredményei (2. oldal) ....................... 28 14. ábra: A blokk modell optimális cellaméretének meghatározása ........................................ 31 15. ábra: A blokk modell cellaértékeinek becsléséhez felhasználható maximális mintaszám meghatározása .......................................................................................................................... 31 16. ábra: A blokk modell cellaértékeinek becsléséhez használható maximális keresési távolság meghatározása .......................................................................................................................... 32 17. ábra: A dinnyeberki ércesedés feltárt érclencséjének hagyományos krigeléssel becsült blokk modellje .......................................................................................................................... 33 18. ábra: A dinnyeberki ércesedés feltárt érclencséjének indikátor krigeléssel becsült blokk modellje .................................................................................................................................... 34 19. ábra: ÉK-DNy-i irányultságú szelvény az érctest indikátor krigeléssel becsült blokk modelljén keresztül .................................................................................................................. 36 20. ábra: A feltárt érctesten belül eső cellák indikátor krigeléssel becsült értékeinek hisztogramja ............................................................................................................................. 38 21. ábra: A becsült U tartalom értékek átlagának összehasonlítása az eredeti minta átlagával a mélység függvényében (trend analízis) .................................................................................... 40 22. ábra: A becsült U tartalom értékek átlagának összehasonlítása az eredeti minta átlagával a mélység függvényében (trend analízis) feltüntetve a második hagyományos krigelés eredményeit .............................................................................................................................. 41 23. ábra: Végső bányagödör tervezési folyamata ..................................................................... 43 24. ábra: Az urán világpiaci árának alakulása az elmúlt évek során ........................................ 44 25. ábra: A határminőség alakulása a bányászati költség függvényében ................................. 46 26. ábra: A határminőség alakulása az U árának függvényében .............................................. 46 27. ábra: A külfejtési profil optimalizálása modul panelja ...................................................... 48 28. ábra: Optimális külfejtési profil 42°-os (kék) és 55°-os (zöld) generál részüszög mellett 49 29. ábra: Optimális külfejtési profil 38,720 Ft/g U (kék), illetve annak 10 (zöld) és 20 %-al (piros) diszkontált értéke mellett .............................................................................................. 49 30. ábra: A külfejtéssel kitermelt kőzetanyag térfogata a diszkont tényező függvényében .... 52
Bányatervezés korszerű módszerek segítségével – A Gemcom Surpac programcsomag lehetőségeinek bemutatása a Dinnyeberki uránércesedés példáján
2014. november 2
31. ábra: A külfejtéssel letermelt nyersanyag értéke a diszkont tényező függvényében ......... 52 32. ábra: Rézsű részletes kialakítása ........................................................................................ 53 33. ábra: Bányabeli szállító utak kialakítása ............................................................................ 55 34. ábra: Külfejtési bányagödör részletes terve ....................................................................... 58 35. ábra: A meddőhányó rézsűjének kialakítása ...................................................................... 59 36. ábra: Meddőhányó részletes terve ...................................................................................... 60 37. ábra: A külfejtés látványterve a hozzá tartozó meddőhányóval (4 x-es túlmagasítás mellett). .................................................................................................................................... 62 38. ábra: A kőzetek fejthetősége tömbomlasztásos technikával .............................................. 64 39. ábra: A lejtősaknák nyomvonala az érctesthez illetve a felszínhez viszonyítva ................ 66 40. ábra: A kőzettömeg feldarabolódásának és a csapoló nyílások méretének kapcsolata ...... 67 41. ábra: A csapoló vágatrendszer az érctesthez viszonyítva ................................................... 68 42. ábra: Robbantólyuk elrendezés fejtés megindításához és csapoló pontok kialakításához . 69 43. ábra: A végleges vágatrendszer nyomvonala az érctesthez viszonyítva ............................ 70 44. ábra: Különböző vágatprofilok ........................................................................................... 71 45. ábra: A mélyművelésű bánya látványterve 3x-os túlmagasítás mellett ............................. 72
Táblázatok jegyzéke
1. táblázat: A Db-46 jelű fúrásból származó minták különböző módszerekkel történő U tartalom meghatározásának eredményei .................................................................................. 17 2. táblázat: A feltárt érctest hatástávolság vizsgálata során meghatározott anizotrópia ellipszoid adatai (hagyományos krigeléshez) ........................................................................... 26 3. táblázat: A feltárt érctest hatástávolság vizsgálata során meghatározott anizotrópia ellipszoidok adatai (indikátor krigeléshez) .............................................................................. 29 4. táblázat: A feltárt érctest becsült ércvagyona különböző módszerek alapján ...................... 35 5. táblázat: A feltárt érctest hatástávolság vizsgálata során meghatározott anizotrópia ellipszoid adatai transzformálatlan adatok esetében (hagyományos krigeléshez) ................... 39
Képletek jegyzéke
1. képlet: A kinyerhető urán nettó értékének számítása érctonnánként. .................................. 44 2. képlet: Generál rézsűszög meghatározása ............................................................................ 50 3. képlet:Bányabeli szállító utak minimális szélessége egyirányú szállítás esetén .................. 54
Bányatervezés korszerű módszerek segítségével – A Gemcom Surpac programcsomag lehetőségeinek bemutatása a Dinnyeberki uránércesedés példáján
2014. november 3
Összefoglaló
Manapság már a nyersanyagkutatásban, bányászati tervezésben szinte elengedhetetlen a
különböző szoftverek használata. Ehhez számos gyártó speciális célszoftvereket kínál a
felhasználóknak. Az egyik legelterjedtebb a Geovia cég Surpac programcsomagja, amelyet
olyan vezető bányaipari cégek használnak, mint pl.: a Rio Tinto, Vale stb.
A dolgozatomban ennek a programcsomagnak a bemutatására vállalkoztam egy hazai
uránércesedés (Dinnyeberki) példáján, kihangsúlyozva annak nyersanyagbecslés, bányászati
tervezés során használatos funkcióit.
Először megalkottam az ércesedés földtani modelljét, majd a feltárt érctest
nyersanyagbecslését végeztem el blokk modellezés segítségével, többféle becslési (normál
krigelés, inverz távolságok függvénye, indikátor krigelés) eljárást alkalmazva. Habár az
ércesedés változékonyságából fakadóan egyik eljárás sem volt hibamentes, a legjobb
eredményeket az indikátor krigelés szolgáltatta.
Ezt követően megalkottam egy, az érctest blokk modelljén alapuló külfejtést. Ehhez
először meg kellett határozni a külfejtés optimális méretét, amelyet a 6.3-as verziószámú
Surpac-ben még megtalálható „Pit optimize” modul segítségével végeztem el. Mivel a területről
geotechnikai információval nem rendelkeztem, a kőzetek állapotát feltételezések alapján
határoztam meg, hiszen bányatervezéshez mindenképpen szükség van geotechnikai adatokra,
azok nem elhagyhatóak. A külfejtést így az optimális mérethez igazítva, különböző feltételek
mentén terveztem meg. A kapott eredmények alapján az látható volt, hogy ilyen kisméretű
érclencsét nem lehet külfejtéssel leművelni gazdaságosan.
A mélyművelés tervezését a lehetőségek (elsősorban geotechnikai megfontolások)
számbavételével kezdtem, amely során arra jutottam, hogy az érclencse leművelését
tömbomlasztásos fejtéssel lehetne megvalósítani. A tervezés folyamata során megalkottam azt
a vágatrendszert, amely alkalmas lehet ennek kivitelezéséhez. A mélyműveléssel a külfejtéshez
képest jóval kevesebb (kb 1/6) anyagot kellene kitermelni, azonban egy mélyművelés során
számos egyéb, a terveket, ezáltal a költségeket befolyásoló tényező is felmerülhet, amellyel
jelen munkámban nem számoltam.
Összességében a munkám során számos funkciót bemutattam, amelyek a tervező
mérnököket segítheti. Megállapítottam, hogy a programcsomag a kutatás-tervezés teljes
spektrumát lefedi. Habár nem minden esetben felhasználóbarát a kezelése, mégis egy olyan
eszközt nyújt a felkészült felhasználóknak, amely nagymértékben elősegítheti a bányászathoz
Bányatervezés korszerű módszerek segítségével – A Gemcom Surpac programcsomag lehetőségeinek bemutatása a Dinnyeberki uránércesedés példáján
2014. november 4
Abstract
Nowadays it is almost essential in the mineral exploration and mining industry to use
different softwares for planning and evaluation. Many manufacturers offer special ones for this.
One of the most widespread is the Surpac of Geovia that is used by such leading mining
companies like Rio Tinto, Vale etc.
I have undertaken to present this program in my diploma thesis on the example of a
domestic uranium mineralization (Dinnyeberki). I emphasized mainly those functions that are
related to the ore estimation and mine planning process.
I created the geological model of the mineralization first, then I estimated the quantity of
the ore content with block modelling tools. In the course of the estimation I used a variety of
estimation methods: ordinary kriging, inverse distance method, indicator kriging. Although
none of the used methods was flawless due to the variability of the mineralization, the indicator
kriging still provided the best results.
Then I created the open pit, which is based on the block model of the orebody. To do this
it was necessary to determine the optimal pit size first. I have done this with the help of the Pit
optimize module, which is unfortunately removed from the versions after 6.3. Since I didn’t
have information about the geotechnical conditions of the area, I determined the conditions by
taking in account different assumptions, as geotechnical data are needed for mine planning,
they cannot be omitted. So I adjusted the pit to the optimal size, and was planned along a variety
of conditions. Based on the results it could be stated that such small orebody cannot be mined
economically with an open pit.
I started the design of the underground mining with the review of the possibilities
(primarily geotechnical considerations). I found that the orebody could be mined by cave
mining method. In the course of the design process I created the drift system that could be
suitable for this. Through the underground mining much more less rock would need to be
excavated compared to opencast mining (approximately 1/6). But in underground mining a lot
of other thing can be arisen, that affects the plans thus the costs as well and with which I did
not deal with in my work.
On the whole I presented numerous functions that can help designing engineers. I found
that the software package covers the whole spectrum of the mineral exploration and planning.
Although not every function is user friendly, but it is such a tool in the hand of a well-prepared
user, which greatly enhance the profitability of mining related firms.
Bányatervezés korszerű módszerek segítségével – A Gemcom Surpac programcsomag lehetőségeinek bemutatása a Dinnyeberki uránércesedés példáján
2014. november 5
1. Bevezetés
Fejlett bányaiparral rendelkező országokban napjainkban már elengedhetetlen a
nyersanyagkutatásban-bányászatban speciális szoftverek alkalmazása, annak érdekében, hogy
minél jobban kiaknázhassák a feltárt nyersanyaglelőhelyeket, amely következtében magasabb
profitra tehetnek szert. Bár ezek a programok kezdetben igen drágának tűnhetnek, messze
megszolgálhatják árukat, amennyiben azok maximálisan ki vannak használva. Jóllehet, hogy
Magyarország bányaipara elmarad azon országokétól, amelyek többnyire ásványkincseikből
élnek, mégis úgy vélem hasznos lehet bemutatni e szoftverek képességeit, hiszen rövidesen
eljöhet az az idő, amikor hazánkban is fellendülhet a bányászat.
Ebből adódóan célom bemutatni a most már Dassault System cégcsoporthoz tartozó
Geovia (korábban Gemcom) Surpac programot egy hazai, kis mélységű urán érclencse
példáján. A Surpac a világon az egyik legelterjedtebb GMP (generalised mining product),
szoftver. Megrendelőik között megtalálhatóak a világ vezető bányaipari cégei (Rio Tinto, Vale
BHP Billiton stb.) Praktikusan a nyersanyagkutatáshoz és bányatervezéshez szükséges
funkciók teljes spektrumát lefedi. A blokk modellezéstől, a külszíni és mélyművelésű
bányatervezésen át, geodéziai számításokig számos lehetőséget kínál munkánk
hatékonyságának növeléséhez.
Jelen tanulmányban elsősorban ásványvagyonbecslés során használt funkciókat
(adatelemzés, variogram modellezés, szilárdtest modellezés, blokk modellezés) és az ehhez
szervesen kapcsolódó, annak eredményeit felhasználó bányatervezési funkciókat (külszíni és
mélyművelési egyaránt) veszem sorba.
Bányatervezés korszerű módszerek segítségével – A Gemcom Surpac programcsomag lehetőségeinek bemutatása a Dinnyeberki uránércesedés példáján
2014. november 6
2. A dinnyeberki kutatási terület elhelyezkedése
A terület Baranya megyében, a Zselicben található, Dinnyeberki falutól NyDNy-ra, 1 km
távolságban, az észak-déli irányú gyűrűfűi Sándor-árok völgyében. Gyűrűfű területén és
környezetében, valamint a gyűrűfűi völgyben és annak keleti és nyugati oldalát határoló
dombokon helyezkedik el (1. ábra). Közigazgatásilag a terület Dinnyeberki, Ibafa és Nagyváty
külterületéhez tartozik. Megközelíteni közúton lehetséges. Keletről a Helesfa - Dinnyeberki,
nyugatról Szentlászló - Almamellék - Ibafa, délről pedig a 6-os főútról, Nagyvátyon keresztül
lehetséges.
1. ábra: A dinnyeberki uránércesedés elhelyezkedése
Barabás A. (2009): Dinnyeberki uranium ore deposit - new exploration results and current status [3]
3. A dinnyeberki uránércesedés kutatástörténete
A terület földtani felépítését Vadász [34] vázolta fel először. A nyugat-mecseki permi
rétegekhez kötődő uránércesedés megismerését követően a Mecseki Ércbányászat Vállalat
(MÉV) Dinnyeberki térségében is feltáró kutatásokat végzett, amit az a megfigyelés indokolt,
hogy ezen a területen a permi képződmények felszínen, vagy a felszín közelében találhatóak.
Azonban e kutatások nem tártak fel uránércesedést a területen [22].
Bányatervezés korszerű módszerek segítségével – A Gemcom Surpac programcsomag lehetőségeinek bemutatása a Dinnyeberki uránércesedés példáján
2014. november 7
1982-ben a Magyar Állami Földtani Intézet és a MÉV 1:10000 méretarányú földtani
térképezést végzett a területen, amelynek keretében mélyítették le a BüT-10 jelű fúrást a
Dinnyeberkitől NyDNy-ra. Ez a fúrás a felszínközeli törmelékes miocén üledékekben magas
gamma anomáliát mutatott ki 36,5−39,9 m közötti mélységben [4]. A fúrás eredményeire
alapozva a MÉV még abban az évben fúrásos kutatási programot indított az ércesedés feltárása
érdekében [15], [16], [35].
A területet 45 db magfúrással tárták fel, amelyeket NyDNy-KÉK-i és ÉÉNy-DDK-i
csapású négyzetháló szerint telepítettek. Az uránérc tartalmú neogén képződmények
harántolása után a fúrások még néhány métert haladtak az alaphegységi képződményekben. A
fekü, alaphegységi képződmények megismerése céljából mélyítették le a 607,6 m hosszú 9017
számú fúrást.
Minden egyes fúrást a mecseki uránérckutatásban alkalmazott módszer szerint
dokumentáltak, vagyis minden fúrásról 1:200 méretarányú fáciesszelvény készült, amelyen
feltüntették a részletes litológiai adatokat, műszaki paramétereket és a geofizikai mérések során
kapott karotázsgörbéket.
A kutatással egy kb. 60*80 m kiterjedésű hidrogenetikus érclencsét tártak fel ~40 m
mélységben, 100−115 m közötti tengerszint feletti magasságban.
A fúrásos kutatás által lehatárolt ércelőfordulásra elvégezték a készletszámításokat. Az
ipari ércvagyon Harsányiné [11] számításai szerint sokszög módszerrel 13.305,7 t (18.048,8
fém-kg), számtani középarányos módszerrel 13.597,1 t (17.676,2 fém-kg).
Az ércesedés alapvető paramétereinek meghatározásán túl a fúrások maganyagához
kapcsolódó anyagvizsgálatok alapvető célja az volt, hogy a felszín alatti kioldásos bányászati
technológia szempontjai szerint megismerjék az ércesedést befogadó kőzettestet. Ez a
megfontolás abból adódott, hogy az előzetes gazdasági számítások szerint a fúrólyukas
kioldásos technológiát lehetett volna a leggazdaságosabban alkalmazni, a külfejtéssel illetve
mélyműveléssel szemben.
1985-ben kezdődött meg a területen kísérleti jelleggel a földalatti perkoláció, amelynek
első eredményei 1989-ben jelentek meg. [31], [33]. Az alkalmazott technológia a savas kioldás
volt, ehhez kénsavat sajtoltak a nyomókutakba, a termelőkúton pedig szivattyúzták az oldatot.
A kísérleti perkoláció befejezését követően 1995-ben készült el az első állapotfelmérés [17].
Ezt követően 1999-ben készült el a terület kármentesítési terve [18], amelyre alapozva 1999.
szept. 14. kezdték meg a kármentesítést, és amelyet 2002. október 8-án fejeztek be.
A területen feltárt ércesedés ismét előtérbe került, amikor a Wildhorse Energy Kft.
(WHE) ismét kutatni kezdte a területet és 2008-ban lemélyítette a Db-46 jelű fúrást az archív
Bányatervezés korszerű módszerek segítségével – A Gemcom Surpac programcsomag lehetőségeinek bemutatása a Dinnyeberki uránércesedés példáján
2014. november 8
adatok igazolása céljából [3]. Ezt követően a WHE és a Mecsekérc Zrt. együttműködésének
köszönhetően 2011-ben elkészült egy, a mélyszinti bányaműveletek lehetőségeit vizsgáló
tanulmány.
4. A terület földtani felépítése, az ércesedés teleptani jellemzői
4.1. Földtani felépítés
A terület a Nyugati-Mecsek nyugati előterében, a Mecsekalja-övtől É-ra, a bükkösdi
töréstől DNy-ra található. Az alaphegységet paleozoos gránit (Mórágyi Komplexum),
szerpentinit (Helesfai Szerpentinit), kora-permi törmelékes üledékek és riolit (Korpádi
Homokkő, Gyűrűfűi Riolit és Cserdi Formáció) adja. A Gyűrűfű-Dinnyeberki környéki felszíni
kibúvásoktól dél felé haladva az alaphegység egyre mélyebb helyzetűvé válik (2. ábra).
Nagyváty és Helesfa között húzódik az az, É-D-i csapású, dél felé mélyülő és kiszélesedő
alaphegységi árok, amelyet miocén és pannon üledékek töltenek ki, és amelynek ÉÉK-DDNy-
i csapású mellékvölgyét kitöltő miocén üledékhez kötődik az ércesedés. A részletesen
megkutatott terület nagysága 160 x 180 méter. A fúrások és a közeli kibúvások adatai szerint
az alaphegységet adó perm rétegek 30°-kal dőlnek ÉNy felé [17].
A gránitra a Korpádi Homokkő formáció kifejlődései települnek, amit a Gyűrűfűi Riolit
fed be. Ezt követően a Cserdi Formáció barna konglomerátum és kavicsos homokkő
képződményei jelennek meg a rétegsorban
A legidősebb fedőhegységi üledék az alaphegységi völgy talpán települő
durvatörmelékes összlet, amelyet Chikán [10] Keresztúri Formáció néven javasolt elkülöníteni.
Mások a Szászvári Formációba sorolják, annak hegységperemi fácieseként.
A Tari Dácittufa közbetelepülésként és a törmelékes képződmények kavics anyagaként
egyaránt megfigyelhető. A dácittufa betelepülések alsó harmadában található meg az a
szervesanyagban gazdag, sötétszürke, kavicsos, agyagos homok, amelyhez az ércesedés
kapcsolódik.
A miocén rétegek eróziós felszínére a sárga, homokkőréteges, helyenként agyagos
lencséket tartalmazó, 2-35 m vastagságban harántolt felső-pannóniai Somlói Formáció települ.
Bázisán 0,3-1,2 m vastagságban fejlődött ki a Kállai Kavics Formáció.
A Somlói Formáció eróziós felszínére települnek a 12 m átlagvastagságú, negyedidőszaki
deluviális üledékek, főként áthalmozott lejtőlösz. A holocénben kialakult völgy nyomvonala
közel megegyezik a miocén rétegsorral kitöltött alaphegységi völgy nyomvonalával és méretei
is ahhoz hasonlíthatók [1].
Bányatervezés korszerű módszerek segítségével – A Gemcom Surpac programcsomag lehetőségeinek bemutatása a Dinnyeberki uránércesedés példáján
2014. november 9
A területen egyetlen jelentős vetőt tártak fel a fúrások, amelynek síkja 350°/70°helyzetű.
E mentén az alaphegységi képződményekben 100 méter normál vető jellegű elvetési magasság
tapasztalható, míg a miocén rétegekben ugyanezen szerkezet mentén 15 méteres feltolódás
következett be (3. ábra).
2. ábra: Az ércesedés és környezetének földtani térképe a neogén képződmények elhagyásával
Csővári M., Földing G., Szegvári G. (2012): Felszíni és felszín alatti víz fejezetek a Dinnyeberki határában található érclencse bányászatához készülő előzetes vizsgálati dokumentációhoz [5]
Bányatervezés korszerű módszerek segítségével – A Gemcom Surpac programcsomag lehetőségeinek bemutatása a Dinnyeberki uránércesedés példáján
2014. november 10
3. ábra: Az ércesedés és környezetének É-D-i valamint ÉK-DNy-i irányú földtani szelvénye
Csővári M., Földing G., Szegvári G. (2012): Felszíni és felszín alatti víz fejezetek a Dinnyeberki határában található érclencse bányászatához készülő előzetes vizsgálati dokumentációhoz [5]
4.2. Az ércesedés jellemzői
U-anomália négy képződményben jelentkezett:
− az alaphegységi vetőagyagban,
− a dácittufa alatti szervesanyagtartalmú rétegekben,
− a dácittufa alsó néhány deciméterében és
− a dácittufa feletti szervesanyagtartalmú törmelékes összletben.
A műrevalónak bizonyult ércesedés a nagy szervesanyag tartalmú, lazán kötött, széteső,
morzsalékos, agyagos, kavicsos homokhoz-homokkőhöz kapcsolódik. A finomfrakció
homokot, változó mennyiségű agyagot, kőzetlisztet és tufigén törmelékanyagot tartalmaz.
Jellemző agyagásványa az illit-Ca-montmorillonit [12].
Bányatervezés korszerű módszerek segítségével – A Gemcom Surpac programcsomag lehetőségeinek bemutatása a Dinnyeberki uránércesedés példáján
2014. november 11
A produktív összlet karbonáttartalma alacsony (átlag 0,2 %).
Az uránérctartalmú rétegek erősen oxidáltak (a magas szervesanyag-tartalmú rétegek
kivételével): Fe2+ ~ 0,4 %, Fe ~ 2 %. Ennek megfelelően az ércesedést is magas oxidációs fokú
U-oxidok és –hidroxidok jellemzik. Az urán több mint 90%-a hat vegyértékű, tehát könnyen
mobilizálható állapotú. Az érces képződményekről készített radiográfiai felvételek szerint az
urántartalom általában szórt, de szép számmal találhatók nagy urántartalmú (>10%) szemcsék
is. A kavicsok zömét a 30-60 mm-es mérettartományba esők adják, ezek tartalmazzák az összes
urán 20 %-át. A legmagasabb urántartalom a riolit-metariolit (Gyűrűfűi Riolit) és a bazalt
(Mecsekjánosi Bazalt) kavicsokban mérhető (max. 430 g/t), a homokkövekben max. 40 g/t, a
gránitokban max. 20 g/t. Az urándúsulás általában a kavicsok bekérgezéseként, vagy a kavicsok
belsejébe hatoló, finom repedések mentén jelentkezik. Az ércesedésnek ez a morfológiai
jellemzője, valamint az a tény, hogy a meddő kőzetben található kavicsok is meddők, továbbá,
hogy az eredeti állapotukban uránban szegény bazaltkavicsok itt uránban a leggazdagabbak,
mind bizonyítják, hogy a kavicsok ércesedése utólagos folyamat volt [17].
Az érces képződmény harántolási vastagságai 0,5−3,5 m közöttiek. Átlagos porozitása
15−20%. Urántartalma 20−6780 g/t között változik, a számított átlagérték 310 g/t.
Karbonáttartalma 0,2 % körüli. Harsányiné [11] számításai szerint az ipari ércvagyon
amelyek mentén megrajzoltam az egyes képződmények harántolásai alapján azok szelvénybeli
kontúrját. Az egyes képződmények kontúrjaiból digitális felszín modelleket generáltam (DTM
felszínek) („create dtm”). Azért volt célszerű őket DTM-ént ábrázolni, mivel azok többségében
folytonos képződmények, a felhasznált fúrások által meghatározott területen túlnyúlnak,
Egyedül a tMk kódolású, a Kereszturi Formációba ágyazódó Tari Dácittufa Formáció
kőzetlencséi azok, amelyeket zárt, 3 dimenziós objektumokkal, szilárd testekkel (3DM) lehet
lehatárolni („triangulate automatic”). Ezek után egymáshoz viszonyított helyzeteik alapján
módosítottam a kőzethatárokat jelképező felszíneket (4. és 5. ábra).
4. ábra: A dinnyeberki ércesedés földtani modellje, elhagyva az érctestet fedő üledékek DTM felszíneit (1/1)
a szerző saját szerkesztése
Bányatervezés korszerű módszerek segítségével – A Gemcom Surpac programcsomag lehetőségeinek bemutatása a Dinnyeberki uránércesedés példáján
2014. november 18
5. ábra: A dinnyeberki ércesedés földtani modellje, elhagyva az érctestet fedő üledékek DTM felszíneit (1/2)
a szerző saját szerkesztése
Zöld színnel jelenik meg a kontúrozott érctest, melynek dél felőli oldalát a piros színnel jelölt vető szegélyezi, illetve láthatóak még a lila színű Tari Dácittufa testek és az alaphegységi kőzetek (fekü) DTM felszínei is
(sárgás-zöld színű).
Miután elkészítettem az ércesedés szűkebb területére (ahol rendelkezésre álltak a
részletes kutatás adatai) a földtani modellt, a feltárt érctestet is kontúroztam 50 g/t vágási határ
mellett, ugyanazzal a módszerrel, ahogy a földtani modellt is létrehoztam. Vagyis szelvényeket
készítettem és azokon megrajzoltam az érctest kontúrjait, majd azokból zárt szilárd testet
alkottam (3DM), ami az alábbi ábrán (6. ábra) zöld színnel, a piros színű vetővel elvetve látható.
Azért 50 g/t-nak választottam a kontúrozási határt, mert így egy értelmezhető méretű érctestet
kaptam (elsősorban geostatisztikai vizsgálatok szempontjából), és bányászati szempontból is
célszerűbbnek tűnt alacsonyabb határt választani, mivel valószínűleg úgysem tudnának olyan
szelektív bányászati módszert alkalmazni, amellyel elkerülhető lenne, hogy a termelvénybe ne
kerüljön meddő. A későbbiekben ezeket a 3DM testeket és DTM felszíneket használtam fel az
adatok leválogatásához, további vizsgálatához.
Bányatervezés korszerű módszerek segítségével – A Gemcom Surpac programcsomag lehetőségeinek bemutatása a Dinnyeberki uránércesedés példáján
2014. november 19
6. ábra: A dinnyeberki ércesedés alaphegységre települő érclencséje (zöld színű) 50g/t U vágási határ mellett
a szerző saját szerkesztése
6.1.3. Statisztikai-geostatisztikai vizsgálatok
6.1.3.1. Az adatok alapstatisztikai elemzése
A statisztikai vizsgálatokat a szükséges adatok előkészítésével kezdtem meg. Mivel a
fémtartalom meghatározása nem fúrómagból vett egyenközösített minták közvetlen mennyiségi
módszerrel való vizsgálata során történt, hanem fúrólyukban mért természetes gamma
intenzitásból számították, illetve ahogy már említettem, a geofizikai szelvények
bedigitalizálásával nyertem adatokat, így nem álltak rendelkezésre egyenközösített, U
tartalomra vonatkozó adatok. Annak érdekében, hogy a mintahosszból származó torzítást
kiküszöböljem, valamint, hogy a minták fémtartalma arányosan jelenjen meg a fúrás mentén,
kompozit mintákat generáltam a program segítségével. Kompozit minták előállítására többféle
módszer is alkalmazható. Én elsősorban az érctestre koncentrálva, az azon belül és azon kívül
eső minták 0,5 m-es kompozit mintáit készítettem el („composite by geology”), illetve azokat
vizsgáltam a továbbiakban. Azért a 0,5 m-es mintahosszt választottam, mert így jóval több adat
állt rendelkezésemre, mintha nagyobb mintahosszat választottam volna, illetve így kevésbé
válik homogénné az adatsor, nem lesz túlságosan kisimítva, az ércesedésre jellemző tág
tartományban változó U tartalom jellegeit tekintve megmarad.
Bányatervezés korszerű módszerek segítségével – A Gemcom Surpac programcsomag lehetőségeinek bemutatása a Dinnyeberki uránércesedés példáján
2014. november 20
Miután rendelkezésemre állt az érctesten belüli és azon kívüli egyenközösített adatsor,
elvégeztem azok alap statisztikai vizsgálatát (átlag, medián, szórás, eloszlás stb.) („basic
statistics”). Mindkét adatsorra az alábbi ábrákon látható formátumú eredményeket kaptam (7.
8. és 9. ábra), amelyek alapján megállapítható volt, hogy a Dinnyeberki közelében feltárt
ércesedésben az U tartalom szórása igen nagy (~427), ami természetesen magára az érctestre
vonatkozik, hiszen azon kívül elhanyagolható azon értékek száma, amely a 20 g/t meghaladja.
7. ábra: A kontúrozott érctesten belül eső 0,5 m-es kompozit minták alapstatisztikai adatai (1. oldal)
a szerző saját szerkesztése
Bányatervezés korszerű módszerek segítségével – A Gemcom Surpac programcsomag lehetőségeinek bemutatása a Dinnyeberki uránércesedés példáján
2014. november 21
8. ábra: A kontúrozott érctesten belül eső 0,5 m-es kompozit minták alapstatisztikai adatai (2. oldal)
a szerző saját szerkesztése
Vagyis az érctesten kívül azt lehet mondani, hogy 20 g/t körül alakul a befogadó kőzet U
tartalma átlagban (medián), míg az érctesten belül ez az érték közel 100 g/t. A hisztogram
ferdesége pozitív (ami abszolút nem meglepő U ércek esetében, hiszen az ércmennyiség jó része
csak kis területre koncentrálódik, vagyis a teljes adathalmazban alulreprezentáltak), és annak
lefutása alapján akár bimodális eloszlású is lehet az adatsor, vagyis kevert populációval lehet
számolni. Annak kiderítésére, hogy ezek a populációk egyáltalán szétválaszthatóak-e, vagy
folyamatos átmenet van közöttük az adatok kumulatív gyakoriság görbéjét használtam fel (10.
ábra) (hiszen azt logaritmus skálán ábrázolva, a görbe lefutásának inflexiós pontjai nyújtanak
némi támpontot arra nézve, hogy milyen vágási határokat alkalmazzak a különböző populációk
szétválasztásához). Az ábrán látható, hogy körülbelül 100 g/t-nál lehetne meghúzni egy alsó,
míg 1100 g/t-nál egy felső vágási határt. Ezen értékek alkalmazásával újra lefuttattam az alap
statisztikai vizsgálatokat. Habár javult az eloszlás képe, azonban nem olyan mértékben, amely
véleményem szerint az adat és fémtartalom veszteséget kompenzálni tudná, így a különböző
vágási határok alkalmazásától eltekintettem, és csak az eredeti 0,5 m-es kompozit mintákkal
dolgoztam tovább.
Bányatervezés korszerű módszerek segítségével – A Gemcom Surpac programcsomag lehetőségeinek bemutatása a Dinnyeberki uránércesedés példáján
2014. november 22
9. ábra: A kontúrozott érctesten belül eső 0,5 m-es kompozit minták hisztogramja
a szerző saját szerkesztése
Bányatervezés korszerű módszerek segítségével – A Gemcom Surpac programcsomag lehetőségeinek bemutatása a Dinnyeberki uránércesedés példáján
2014. november 23
10. ábra: A kontúrozott érctesten belül eső 0,5 m-es kompozit minták kumulatív sűrűség diagramja
a szerző saját szerkesztése
Bányatervezés korszerű módszerek segítségével – A Gemcom Surpac programcsomag lehetőségeinek bemutatása a Dinnyeberki uránércesedés példáján
2014. november 24
A statisztikai vizsgálatokat elnézve, látható volt, hogy ebben a formában az általánosan
elterjedt, és alapvetően a legjobb (legkisebb varianciájú) lineáris, torzítatlan becslési eljárással,
az általános krigeléssel nem fogok elfogadható becslést kapni, hiszen az adathalmaz igen magas
varianciájú, több, igen magas értéket is tartalmaz, amit az általános krigelés nem igazán tud
kezelni. Viszont az is látható, hogy amennyiben a kiugró értékeket levágjuk (amennyiben
egyáltalán kilehet úgy szűrni őket, hogy az általános krigeléssel elfogadható eredményeket
kapjunk), akkor jelentős ércmennyiséget veszítünk. Mivel azonban nem volt célom csökkenteni
az ércmennyiséget, nem változtattam az adatokon, hanem többféle módszert alkalmaztam az
ásványvagyon számítás során, amelyek az általános krigelés mellett jobban kezelik a kiugró
értékeket, és amelyeket a későbbi fejezetekben részletesebben bemutatok.
Bányatervezés korszerű módszerek segítségével – A Gemcom Surpac programcsomag lehetőségeinek bemutatása a Dinnyeberki uránércesedés példáján
2014. november 35
6.2.3. Az ásványvagyon-számítás ellenőrzése
Miután elvégeztem a feltárt érctest ásványvagyon becslését, ellenőriztem annak
helyességét. Erre a Surpac oktatói anyagai valamint a „webhelp” [8], [37] többféle módszert is
ajánlanak:
− a kiinduló kompozit vagy eredeti fúrási minta adatok és a blokkok becsült értékének vizuális összehasonlítása különböző irányultságú szelvények mentén
− a blokk modell jelentések alapján ércminőség-fémtonna görbék összeállítása
− a modell becsült értékeinek alapstatisztikai vizsgálata, összehasonlítása a kiinduló adatokéval
− trend analízis
A modellek validálása során elvégeztem a becsült értékek és a kiindulási adatok vizuális
összehasonlítását, trendanalízist végeztem és összevetettem a modellek becsült értékeinek
hisztogramját a kiindulási adatokéval.
Először alábbi ábrán (19. ábra) látható szelvényhez hasonló sorozaton bizonyosodtam
meg afelől, hogy a becslés elfogadható-e vagy sem. Majd miután megfelelőnek tűntek
kiexportálva a modellt felépítő cellák adatait egy szöveges fájlba („bm string report”),
megvizsgáltam azok alapstatisztikai adatait (20. ábra), illetve trendanalízist („trend analysis”)
végeztem a mélység függvényében (21. ábra).
19. ábra: ÉK-DNy-i irányultságú szelvény az érctest indikátor krigeléssel becsült blokk modelljén keresztül
a szerző saját szerkesztése
Bányatervezés korszerű módszerek segítségével – A Gemcom Surpac programcsomag lehetőségeinek bemutatása a Dinnyeberki uránércesedés példáján
2014. november 36
A vizuális összehasonlítás eredményei mindhárom becslési módszer esetében
elfogadhatónak bizonyultak. A legjobban talán az indikátor krigeléssel becsült modell
közelítette a valóságot, de azért meg kell említeni, hogy jelentkeztek már itt is jelentős eltérések.
Ezt követően a modellek cellaértékeinek alapstatisztikai vizsgálatai azt mutatták, hogy
míg az eredeti minta átlaga (247 g/t) és az inverz távolságok függvényével (232 g/t), illetve az
indikátor krigeléssel becsült modell értékeinek átlaga (235 g/t) közel megegyezik, addig a
hagyományos krigeléssel becsült modell átlaga attól jelentősen eltér (138 g/t). A becsült értékek
eloszlása (hisztogramja) (pl: 20. ábra), sem hasonlított a kiindulási adatok (9. ábra)
eloszlásához. Amely leginkább követte az eredeti eloszlást az a hagyományos krigelés modellje
volt, viszont ebben az esetben meg a teljes mintahalmaz átlaga tért el jelentősen.
Bányatervezés korszerű módszerek segítségével – A Gemcom Surpac programcsomag lehetőségeinek bemutatása a Dinnyeberki uránércesedés példáján
2014. november 37
20. ábra: A feltárt érctesten belül eső cellák indikátor krigeléssel becsült értékeinek hisztogramja
a szerző saját szerkesztése
Bányatervezés korszerű módszerek segítségével – A Gemcom Surpac programcsomag lehetőségeinek bemutatása a Dinnyeberki uránércesedés példáján
2014. november 38
Ezek után elvégeztem a trendanalízist minden egyes adathalmazra a mélység
függvényében 2 m-es szintenként. Maga az analízis lényegében megadja az egyes, előre
meghatározott tartományokon belül eső minták alapstatisztikai paramétereit. Ezek átlagát aztán
ábrázolva a 21. ábrához hasonlóan összevethetőek a kiindulási adatokkal.
Megfigyelhető, hogy a hagyományos krigelés gyakorlatilag teljesen kisimította a
kiindulási adatok eloszlását, egyenletesen 100 és 200 g/t között mozognak a becsült értékek.
Ezzel szemben a másik két módszer már jobban közelítette az eredeti adatok lefutását, habár
mindkét esetben láthatóak jelentős eltérések, amelyek elsősorban az érctest szélein
jelentkeznek, ahol akár ~200 g/t-ás eltérés is lehet. Viszont mindkét esetben, ugyan kis
elcsúszással és nem akkora intenzitással, de a 102-110 m-es mélységben jelentkező legdúsabb
érces szakasz szépen nyomon követhető.
Látva a hagyományos krigeléssel felépített modell nem meggyőző validálási
eredményeit, lefuttattam egy hagyományos krigelést az eredeti, transzformálatlan adatok
felhasználásával, az alábbi variogram és anizotrópia ellipszoid paraméterek segítségével:
5. táblázat: A feltárt érctest hatástávolság vizsgálata során meghatározott anizotrópia ellipszoid adatai transzformálatlan adatok esetében (hagyományos krigeléshez)
Anizotrópia ellipszoid tulajdonságai
variogram modell fajtája
a legnagyobb folytonosság iránya (°)
a legnagyobb folytonosság kitérése
(°)
a legnagyobb folytonosság
dőlése (°)
anizotrópia ellipszoid
legnagyobb és középső tengelyének
aránya
anizotrópia ellipszoid
legnagyobb és legkisebb tengelyének
aránya
hatástávolság (m) röghatás
szférikus 110 -10 -30 1,00 6,25 42,54 34776,02
a szerző saját szerkesztése
Ennek ellenőrzési eredményei jóval közelebb álltak a kiindulási adatokhoz. A teljes
adathalmaz átlaga 210 g/t lett, illetve a mélység felé való eloszlásának trendje (22. ábra)
láthatón sokkal jobban követte az eredeti eloszlást, mint a korábbi hagyományos krigeléssel
felépített modell esetében. Azonban meg kell említeni, hogy az adatok hisztogramja ezzel
ellenben kevésbé tükrözte az eredeti eloszlást, mind a korábbi modell.
Bányatervezés korszerű módszerek segítségével – A Gemcom Surpac programcsomag lehetőségeinek bemutatása a Dinnyeberki uránércesedés példáján
2014. november 39
21. ábra: A becsült U tartalom értékek átlagának összehasonlítása az eredeti minta átlagával a mélység függvényében (trend analízis)
a szerző saját szerkesztése
Bányatervezés korszerű módszerek segítségével – A Gemcom Surpac programcsomag lehetőségeinek bemutatása a Dinnyeberki uránércesedés példáján
2014. november 40
22. ábra: A becsült U tartalom értékek átlagának összehasonlítása az eredeti minta átlagával a mélység függvényében (trend analízis) feltüntetve a második hagyományos krigelés eredményeit
a szerző saját szerkesztése
Bányatervezés korszerű módszerek segítségével – A Gemcom Surpac programcsomag lehetőségeinek bemutatása a Dinnyeberki uránércesedés példáján
2014. november 41
Összességében elmondható, hogy az ellenőrzés nem minden eleme tükrözte azt, hogy a
felállított blokk modellek megfelelőek lennének, sőt a cellák adatainak hisztogramja alapján azt
lehetne mondani, hogy azok rosszak. Az látszik, hogy az adatok transzformálásának hatására,
ami ténylegesen arra hivatott, hogy a kiugró adatokat kezelni tudjuk a variogram modellezés
során, teljesen kisimítja az adateloszlást, és ezáltal jelentősen csökken a becsült ásványvagyon.
Míg a másik három esetben a becsült értékek eloszlása nem minden esetben tükrözik a
valóságot, gyakran túlbecsléssel kell számolnunk. Ez valószínűleg annak köszönhető, hogy az
érctest szélein lévő cellák értékének becsléséhez már jóval kevesebb adatot tudunk felhasználni,
vagyis előfordul, hogy a keresési ellipszoidba beleesik egy igen magas érték, amely mondjuk
ha a cella értéke 4 minta alapján lett becsülve, még ha távol is van, és jóval kisebb súly
rendelhető hozzá, akkor is jelentős mértékben (akár közel 100%-ban) eltolhatja a becsült
értéket, a valóságoshoz képest.
Ebből kiindulva úgy ítéltem meg, hogy akár tetemes többletmunkával se lehetne sokat
javítani a becsléseken, annak hibája inkább az adatok mennyiségéből és azok térbeli
eloszlásából származik (ebből adódóan nem lehettet bizonyos irányokban értelmezhető
variogramokat generálni) és elfogadtam az indikátor krigeléssel becsült modellt (annak
tükrében is, hogy ebben az esetben kaptam a legjobb minőségű ércet végeredményül, ami a
bányatervezés során számottevő jelentőséggel bírhat).
7. A modellezett ércesedés lefejtésének külszíni lehetőségei: külfejtés tervezése a Gemcom Surpac programmal
Egy bánya tervezése igen nagy kihívás a mérnökök számára. Nem elég, ha ismerjük a
lefejteni kívánt haszonanyag elhelyezkedését és mennyiségét, hanem számos egyéb tényezőt is
figyelembe kell venni annak eldöntésekor, hogy belevágjunk-e a bánya létesítésébe. Ez igaz
mind külszíni és mélyművelésű bányák esetében.
Az alábbi ábrán az a folyamat látható, ahogy a tervezés során eljutunk egy külszíni
bányagödör végső formájához:
Bányatervezés korszerű módszerek segítségével – A Gemcom Surpac programcsomag lehetőségeinek bemutatása a Dinnyeberki uránércesedés példáján
2014. november 42
23. ábra: Végső bányagödör tervezési folyamata
A.D. Akbari és társai, 2008 [1]; fordította: a szerző
A munkám során sajnos nem állt módomban teljes egészében ezt a folyamatot követnem
hiszen számos olyan adat (pl: geotechnikai) nem állt rendelkezésemre. Így a szükséges adatokat
inkább hasonló jellegű tanulmányokból illetve analógiák alapján pótoltam, amiről a következő
fejezetekben részletesebben szót ejtek.
7.1. Határminőség („cut-off”) számítása
A határminőség számítása egy iterációs folyamat, amely során számos, állandóan változó,
egymástól függő paramétert kell figyelembe venni. Lényegében ez részben egy gazdasági
elemzés, amely arra hivatott, hogy meg tudjuk mondani, hogy milyen minőség mellett lehet
kibányászni adott nyersanyagot.
A határminőséget (1. melléklet) több verzióban is kiszámoltam, elsősorban a bányászati
költséghez kapcsolódó szállítási költséget változtatva. Az adatok jórészét a Dan Greig és társai
[7] által jegyzett tanulmány alapján számítottam át forintra, illetve felhasználtam még a Varga
műszaki koncepciótervét is [32]. Ezek mellett felhasználtam a Infomine honlapján fellelhető
[36], az urán világpiaci árának diagramjait, amelyek közül az egyik alább látható (24. ábra).
Bányatervezés korszerű módszerek segítségével – A Gemcom Surpac programcsomag lehetőségeinek bemutatása a Dinnyeberki uránércesedés példáján
2014. november 43
24. ábra: Az urán világpiaci árának alakulása az elmúlt évek során
Ft/t km), vasúti szerelvény ki-berakása (300 Ft/t). A szállítási árakat szóbeli közlés alapján
határoztam meg, míg a távolságokat vasúti menetrend alapján [39], [40], [41]. A szállítási
célállomásoknak különböző környékbeli nagyvárosokat választottam, azt feltételezve, hogy
azok környékén foglalkoznak urándúsítással, késztermék előállítással. Ez ténylegesen
feltételezés, hiszen nem találtam sehol olyan információt, ami szerint Pécs 400 km-es
körzetében lenne ilyen üzem. Az alábbi városokat választottam ki célállomásként, és azok
vasúton lévő távolságuk alapján számítottam ki a szállítási költséget:
− Dunaújváros: 175 km
− Budapest: 200 km
− Zágráb: 213 km
− Belgrád: 311 km
− Rijeka: 328 km
− Ljubljana: 356 km
Miután kiszámítottam több variációban a határminőséget, diagramokon ábrázoltam annak
alakulását (pl: 25. és 26. ábra). Ezekről leolvasható, hogy a bányászati költségek emelkedésével
a határminőség is drasztikusan emelkedhet, illetve késztermék árának növekedésével
csökkenhet, vagyis a bányászati költségek és a késztermék árának egyező irányban történő
változása fordítottan hat a határminőség alakulására.
A továbbiakban a legkedvezőbb és a leghátrányosabb variációban szükséges
határminőséggel számoltam, vagyis 84 g/t-val és 488 g/t-val.
Bányatervezés korszerű módszerek segítségével – A Gemcom Surpac programcsomag lehetőségeinek bemutatása a Dinnyeberki uránércesedés példáján
2014. november 45
25. ábra: A határminőség alakulása a bányászati költség függvényében
a szerző saját szerkesztése
26. ábra: A határminőség alakulása az U árának függvényében
a szerző saját szerkesztése
Bányatervezés korszerű módszerek segítségével – A Gemcom Surpac programcsomag lehetőségeinek bemutatása a Dinnyeberki uránércesedés példáján
2014. november 46
7.2. A külszíni bányagödör maximális méretének meghatározása, külfejtési profil optimalizálása
A külfejtés optimális méretét számos tényező befolyásolja. Mivel a méret már nem csak
az ásványi nyersanyag elhelyezkedésének függvénye, hanem geotechnikai, technológiai
(alkalmazott bányászati, dúsítási módszer) és gazdasági tényezőket együttesen kell figyelembe
venni ([20], [4]), az optimális méret meghatározása igen összetett, iteratív folyamat. A Surpac
programcsomag Pit Optimisation modulja ehhez nyújt nekünk óriási segítséget, hiszen a
tervezés során felhasználandó paramétereket egyszerre képes kezelni. Sajnálatos módon ezt a
modult már csak a 6.3.2 verzió számú Surpac tartalmazza (az is csak rejtve, a „bm pit optimise”
parancs hívja elő). Mivel azonban a cég már rendelkezett egy direkt erre a célra létrehozott
programmal (az ezen a téren gyakorlatilag piacvezető Whittle programot és annak fejlesztőjét
a Gemcom 2001-ben vásárolta fel), nem volt érdeke párhuzamosan megtartani ezt a modult, és
folyamatosan leépítették. Helyette pedig mint külön programot, a Gemcom Whittle-t ajánlják,
azoknak akik külfejtések optimalizálásában érdekeltek.
Magának a modulnak a kezelése igen egyszerű. A számítási folyamat során be kell
állítanunk az egyes paraméterek értékeit (27. ábra), majd elindítani a számítást, amelynek a
végén megkapjuk a nyersanyag blokk modelljére épülő külfejtési profilt (a legkülső határoló
felszín), amelyen belül maradva a nyersanyag még gazdaságosan lefejthető. Az alábbi tényezők
értékeit lehet előre meghatározni, illetve származtatni az előzőleg felépített blokk modellből
[26]:
− a nyersanyag típusára és minőségére vonatkozó paraméterek: a blokkok értékének számítási módszere (pl: Ft/t vagy Ft/térfogat); a nyersanyag típusa, fajsúlya, minősége, fémkihozatal, határminőség, eladási ár, feldolgozási költségek
− a bányászati költség meghatározásához szükséges paraméterek: a bányászati költség szelektív meghatározásának módja (pl. mélység vagy valamilyen attribútum szerint), a kőzet típus, mint bányászati egység megadása, meddő letakarításával kapcsolatos költségek (fajlagos bányászati és szállítási költségek), a nyersanyag kitermelésével kapcsolatos költségek (fajlagos bányászati és szállítási költségek)
− rézsűre vonatkozó paraméterek: kőzet vagy egyéb egység szerint egy általános vagy irányonként különböző (8) rézsűszöget lehet megadni
− a határoló felületekre vonatkozó tényezők: a külfejtés alsó és felső határfelületeit lehet megadni
− optimalizálási eljárásra vonatkozó paraméterek: a számítási módszer milyensége („Floating cone” vagy „Lerch-Grossmann” algoritmus), blokk méret, diszkont tényező (a termék eladási árának változtatásával külfejtési profil sorozatok hozhatóak létre), blokk méret csökkentésének mértéke (annak érdekében, hogy végtermékként ne függőleges falú rézsűket kapjunk)
Bányatervezés korszerű módszerek segítségével – A Gemcom Surpac programcsomag lehetőségeinek bemutatása a Dinnyeberki uránércesedés példáján
2014. november 47
A kapott felszíneken kívül elkészül egy szöveges állomány is, amelyben részletezve
vannak a számítás eredményei. Ezek alapján eldönthető, hogy melyik variáció a legalkalmasabb
arra (melyik nettó értéke a legmagasabb), hogy a további, részletes bányatervhez fel lehessen
használni.
27. ábra: A külfejtési profil optimalizálása modul panelja
a szerző saját szerkesztése
Az optimalizációt számos variációban elvégeztem. A leglátványosabb hatása elsősorban
a rézsűszögek változtatásának volt (28. ábra), de jelentősen befolyásolta a kapott profil alakját
a termék árának, valamint a bányászati költségeknek a változtatása is (29. ábra). Habár az előző
fejezetben már meghatároztam, hogy milyen feltételek mellett lehetne gazdaságos egy külszíni
fejtés, azért más bemenő adatokkal is lefuttattam a számítást. Ezek érdemi eredményt nem
hoztak.
Bányatervezés korszerű módszerek segítségével – A Gemcom Surpac programcsomag lehetőségeinek bemutatása a Dinnyeberki uránércesedés példáján
2014. november 48
28. ábra: Optimális külfejtési profil 42°-os (kék) és 55°-os (zöld) generál részüszög mellett
a szerző saját szerkesztése
29. ábra: Optimális külfejtési profil 38,720 Ft/g U (kék), illetve annak 10 (zöld) és 20 %-al (piros) diszkontált értéke mellett
a szerző saját szerkesztése
Bányatervezés korszerű módszerek segítségével – A Gemcom Surpac programcsomag lehetőségeinek bemutatása a Dinnyeberki uránércesedés példáján
2014. november 49
A bemenő paramétereket alapvetően a határminőség számításnál már részletezett adatok
adták, legalábbis a bányászati és feldolgozási költségeket tekintve. A bányászati költségeket
megemeltem a szállítási költségekkel, hiszen arra, hogy azt is figyelembe tudjuk venni külön
beállítási lehetőség nincsen, viszont gyakorlatilag közvetlenül kapcsolódik annak költsége a
kitermeléshez.
Azonban, mint ahogy már említettem a rézsűszögek meghatározása az egyik legfontosabb
tényező, ami befolyásolja egy külfejtés méretét, alakját. Sajnálatos módon a területről nem
találtam semmilyen geotechnikai információt, ami a rézsűszögek meghatározásánál
segítségemre lett volna. Így arra jutottam, hogy habár normál esetben ez nem lenne elfogadható,
hiszen bányát nem lehet geotechnikai információ nélkül tervezni, a fúrások földtani leírása
alapján, analógiák segítségével megpróbálom megbecsülni az érintett területeken a
kőzetállapotokat. Ebben nagyobb részt eddigi tapasztalataimra hagyatkoztam, vagyis az általam
közelebbről ismert Mórágyi Gránit Formáció kőzeteinek illetve a Bátaapáti környezetében
előforduló egyéb kifejlődések geotechnikai állapotából következtettem [24], hogy a
Dinnyeberki környékén feltárt lazább üledékes kőzeteknek (amik jelentős mértékben
tartalmaznak vulkanogén eredetű kavicsanyagot) milyenek lehetnek a kőzetmechanikai
viszonyaik. Habár ez tényleg egy igen durva közelítés, mégis véleményem szerint még így is
közelebb áll a valósághoz, mintha teljes mértékben figyelmen kívül hagytam volna a terület
geotechnikai viszonyait.
A rézsűszögek meghatározásához az alábbi képletet használtam fel [13]:
2. képlet: Generál rézsűszög meghatározása
Generál rézsűszög = 0.5 * (MRMR) + 30 ahol:
− MRMR a bányászati kőzettest osztályozás értéke (Mining Rock Mass Rating)
Az MRMR alapvetően szintén egy származtatott paraméter amely geotechnikai mérések
és dokumentációk eredményén alapszik. Gyakorlatilag az in-situ RMR bányászati szempontok
(pl. a robbantások, vagy a bányafalak kitettségéből fakadó mállási folyamatok hatásának
figyelembevétele) szerint módosított változata.
A Bátaapátiban mélyült vágatrendszer a Mórágyi Gránit kőzeteiben lett kialakítva. A
felszín közelében a gránit gyakran erősen mállott változatát tárták fel, amely sok esetben
gyakorlatilag kézzel szétmorzsolható volt. Mivel ez a kifejlődés 18-as RMR értéket kapott,
valamint a már jóval kevésbé bontott gránit is 100 m kihajtása után is még maximum 30-as
RMR értékkel szerepelt, így a Dinnyeberki közelében feltárt homokköves összletnek 30-as
Bányatervezés korszerű módszerek segítségével – A Gemcom Surpac programcsomag lehetőségeinek bemutatása a Dinnyeberki uránércesedés példáján
2014. november 50
RMR értéket adtam. Viszont az MRMR értékét a kőzet RMR értékén kívül egyéb tényezők is
befolyásolják, úgy mint robbantás hatása, a különböző törések és a rézsű irányultságának
viszonya, a bányafalak időjárásnak, ezáltal mállásnak való kitettségének hatása az
állékonyságra, valamint a bányászati tevékenység okozta feszültségek hatása. Ezek akár 70%-
al is ronthatják a kőzetre meghatározott RMR értéket [13]. A számításnál én 20%-al rontottam
a szubjektívan megválasztott 30-as RMR-t, így lett végül 42° a generál rézsűszög, amely
feltételezhetően megfelelő lenne bányabiztonság, rézsűállékonyság szempontjából. Ez alól
kivételt jelent az érctesttől dél felé eső terület, ahol a fúrások egy vetőt tártak fel, amely minden
bizonnyal erősen befolyásolja a kőzetek geotechnikai állapotát. Ezért ott rontottam mind a
megválasztott RMR értéken (20), mind pedig az egyéb módosító tényezők hatásán (50%), így
a délebbi területeken 35° generál rézsűvel számoltam.
A külfejtési profil meghatározása a legelterjedtebb, és általánosan legelfogadottabb
módszere, a Lerch-Grossmann algoritmusra épül (pl. ezt használja főleg a Whittle
programcsomagja is). Habár léteznek egyéb megoldások is [9], úgy gondoltam a dolgozatom
célját azzal is maximálisan elérhetem, ha a már bevált módszereket alkalmazom, így a modulba
beépített lehetőségek közül az optimalizálást Lerch-Grossmann algoritmussal végeztem el.
A lefuttatott számítás nagyjából a várt eredményeket hozta, vagyis gyakorlatilag ilyen
rézsűszögek mellett (letakarítási arány), csak a legkisebb vágási határt alkalmazva kapható
olyan külfejtési profil, mely gazdaságosan leművelhető lenne. Mint az látható az alábbi ábrákon
a meghatározott urán késztermék árának változásával jelentősen csökken a kitermelt
nyersanyag értéke, illetve kisebb mértékben a megmozgatott anyag mennyisége. Azt is meg
kell említeni, hogy a kiindulási ár (38720 Ft/kg U) maximum 20 %-os diszkontált értéke mellett
kapható még pozitív értékű, vagyis gazdaságosan leművelhető külfejtési profil. A további
munkálatokhoz, vagyis a részletes bányaterv elkészítéséhez a legmagasabb értékű profilt
(diszkontálatlan) használtam fel.
Bányatervezés korszerű módszerek segítségével – A Gemcom Surpac programcsomag lehetőségeinek bemutatása a Dinnyeberki uránércesedés példáján
2014. november 51
30. ábra: A külfejtéssel kitermelt kőzetanyag térfogata a diszkont tényező függvényében
a szerző saját szerkesztése
31. ábra: A külfejtéssel letermelt nyersanyag értéke a diszkont tényező függvényében
a szerző saját szerkesztése
7.3. A részletes külfejtés megtervezése
A Gemcom Surpac szintén külön modulba gyűjtötte össze azokat a parancsokat, amelyek
a bányászati tervezéshez a mérnököknek szüksége lehet. Alapvetően két féle megközelítés
alkalmazható. Az egyik során manuálisan egyenként építjük fel a fejtési szinteket, míg a másik
esetében (habár részben itt is szintenként eltérő paraméterekkel számolhatunk) maga a program
építi fel teljesen a külfejtést az elején megadott tényezők figyelembevételével („multi bench
design”). Elmondható, hogy a hagyományos módszerrel habár lassabb a tervezés menete, de
420000
425000
430000
435000
440000
445000
450000
455000
0 10 20
Térf
ogat
(m3 )
Diszkont tényező
A külfejtés térfogata a diszkont tényező függvényében
0
20
40
60
80
100
120
0 10 20
Net
tó é
rték
(mill
ió F
t)
Diszkont tényező
Külfejtés értéke (millió Ft) a diszkont tényező függvényében
Bányatervezés korszerű módszerek segítségével – A Gemcom Surpac programcsomag lehetőségeinek bemutatása a Dinnyeberki uránércesedés példáján
2014. november 52
annak köszönhetően, hogy szakaszos a munkafolyamat és lépésenként módosíthatjuk a bemenő
paramétereket, illetve a kapott eredményeket, sokkal pontosabb, elfogadhatóbb bányatervet
készíthetünk. Ezzel szemben a „multi bench design” paranccsal létrehozott külfejtések gyakran
tartalmazhatnak olyan hibát (pl. gyakran létrejönnek egymással csak igen lapos szöget bezáró
vonalak („spike”), amik gátolják a felület modellek létrehozását), amelyek későbbiekben csak
nehézkesen javíthatóak. Viszont a másik megközelítéssel szemben rendkívül gyorsan lehet akár
teljesen jó eredményeket kapni, amennyiben megfelelően választottuk meg a bemeneti
paramétereket. A dolgozatomban én elsősorban a hagyományos megközelítés funkcióival
dolgoztam, mivel a gyorsabb eljárás során kapott eredményeket nem tartottam elfogadhatónak.
Először is meg kellett határoznom a bemenő paramétereket, többek között a bányafal
részletes felépítését, a bányabeli szállító utak szélességét, felépítését. Ezek mellett
természetesen az előzőleg kapott eredményeket is figyelembe kellett venni, ami a gyakorlatban
azt jelentette, hogy igyekeztem az optimalizálási eljárás során kapott legkedvezőbb külfejtési
profilhoz hozzáigazítani a külfejtés méreteit.
A rézsűk felépítése alapvetően a geotechnikai viszonyok függvénye. Mint ahogy már
írtam korábban, erre vonatkozó adattal nem rendelkeztem, szóval az optimalizálás során
alkalmazott feltételek mellett megállapított generál rézsűszöghöz illeszkedve meghatároztam
az egyes szintek felépítését az alábbi ábra szerint:
32. ábra: Rézsű részletes kialakítása
a szerző saját szerkesztése
A kialakításnál gyakorlatilag 2 részre osztottam a külfejtést. A délebbi részeken, ahol a
területen vetőt tártak fel a fúrások, a fejtési homlokok laposabb szöggel (41°) szerepelnek,
szemben az északi részekkel (50°), ahol kedvezőbbek lehetnek a geotechnikai viszonyok. A
szintek magasságát 10 m-ben határoztam meg, míg az egyes szintek közötti padka szélessége a
Bányatervezés korszerű módszerek segítségével – A Gemcom Surpac programcsomag lehetőségeinek bemutatása a Dinnyeberki uránércesedés példáján
2014. november 53
fal magasságának fele, vagyis 5 m széles. Ilyen kialakítás mellett a generál rézsűszög a délebbi
területeken 35°, míg az északi területeken 42°, vagyis megfelel korábban meghatározott
értéknek. Maga a rézsű kialakítását alapvetően a bányászati mód is befolyásolja, de
dolgozatomban ettől a tényezőtől eltekintettem, hiszen itt alapjaiban meghatározza a
geotechnika, hogy adott kőzettömb milyen módszerekkel fejthető a legnagyobb biztonsággal
és hatékonysággal. A tervezési paramétereket beépítettem a felhasznált blokk modellbe, annak
érdekében, hogy könnyebben meg lehessen adni a területileg változó rézsűszögeket a tervezés
során.
Ezt követően meg kellett határozni a bányabeli szállító utak felépítését, amihez azonban
elengedhetetlen, hogy számba vegyük (ha nem is minden tényezőjét), hogy milyen bányászati
módszert alkalmazunk a nyersanyag leművelése során. A következő művelési ág tükrében
határoztam meg a szállító utak szélességét: a jövesztés minden bizonnyal robbantással történne,
viszont amennyiben annyira laza az anyag, hogy azt akár kanalas kotrógéppel jöveszteni
lehetne, abban az esetben mélyásó szerelékes lánctalpas kotrógépet kellene használni a
termeléshez. A jövesztés módja alapvetően a geotechnikai viszonyokat határozza meg [13],
amit már részben figyelembe vettünk az optimalizálási eljárás, valamint a részletes rézsű
kialakításánál, a szállító utak paramétereinek meghatározásában kevesebb szerepe van, annál
inkább a szállítási mód megválasztásának. Én a legegyszerűbb módszert választottam, vagyis
azzal számoltam, hogy a szállítást gumikerekes dömperek végzik. Végignézve a különböző
gyártók (Terex, Liebherr, GHH Fahrzeuge) által kínált dömperek paramétereit (elsősorban
szélesség) látható volt, hogy az érctest kis méretéből adódóan (és a hozzá kapcsolódó szűk
külfejtési profil miatt) nagy valószínűséggel csak egyirányú szállításra van lehetőség. Az
útpálya szélességét ezért először ennek tükrében adtam meg az alábbi képlet segítségével [23]:
3. képlet:Bányabeli szállító utak minimális szélessége egyirányú szállítás esetén
B = c + 2y ahol:
− B: az útkorona szélessége
− c: a jármű maximális szélessége
− y: a jármű és a padka közötti szabad távolság – y = 0,5 + 0,005 * v, ahol v a jármű sebessége
A Terex egyik legkisebb dömperét (TA400) [30] választottam ki szállító járműként, abból
kiindulva, hogy ha nagyobb méretű járművekhez méretezném a külfejtést, akkor valószínűleg
nem lehetne a még gazdaságos méreteken belül maradni. A választott jármű szélessége 3,4 m,
Bányatervezés korszerű módszerek segítségével – A Gemcom Surpac programcsomag lehetőségeinek bemutatása a Dinnyeberki uránércesedés példáján
2014. november 54
így a fenti képletből az útpálya szélességének legalább 4,8 m-ek kell lennie 40 km/h-ás
maximális sebességet feltételezve. Azonban minden bizonnyal szükség van vízelvezető árokra,
amely összegyűjti a bányába befolyó csapadékot. Ennek szélességét 1,5 m-ben határoztam meg
és a minimum szélességre való törekvés miatt csak az egyik oldalon helyeztem el ilyen árkot,
mégpedig az útpálya belső oldalán. Az árkot mindenképpen beton elemekkel szükséges bélelni,
hiszen valószínűleg a csurgalék vizek könnyen beszivároghatnának a lazább üledékes
kőzetekbe, ezáltal akár a rézsű állékonyságát veszélyeztetve. Ezen kívül pedig szükség lehet
még a szállító út külső felén biztonsági padka kialakítására is, egyrészt a fentebbi szintekről
lehulló kőzettörmelék, valamint a gépjárművek esetleges kicsúszása elleni védelem gyanánt is.
Ennek szélességét 1,2 m-ben határoztam meg, illetve magasságát a választott szállító jármű
kerekének sugarához igazítottam [6], ami így 0,90 m-nek adódott. Így végül az útpálya teljes
szélességének minimumát 7,5 m-nek vettem. Ezen kívül számításba kell venni az útpálya
oldalesését is, ami a vízelvezetést biztosítja a felszínről, ezáltal csökkentve az útpálya
minőségének romlását. A mértékét 2 %-ban határoztam meg. Az alábbi 33. ábra mutatja be a
végleges útpálya kialakításának tervét.
33. ábra: Bányabeli szállító utak kialakítása
a szerző saját szerkesztése
Miután meghatároztam a szükséges paramétereket, el lehetett kezdeni felépíteni a
végleges külszíni bányagödröt. Ennek első lépéseként kiválasztottam, hogy a program honnan
olvassa be az adatokat a részű felépítéséhez („select slope method”). A lehetőségek közül (4
féle) természetesen a legkézenfekvőbbnek a blokk modellből számított részű bizonyult, ha már
Bányatervezés korszerű módszerek segítségével – A Gemcom Surpac programcsomag lehetőségeinek bemutatása a Dinnyeberki uránércesedés példáján
2014. november 55
korábban megadtam, hogy az egyes blokkoknál milyen rézsűszöggel lehet számolni. Ezután 5
m-ként Z-szerint felszeleteltem („define section”) az optimális külfejtési profilt, amit az
optimalizálási eljárás során kaptam, ezáltal megkapva a külfejtés kívánt határvonalait. Magát a
bányagödröt alulról felfelé haladva építettem fel. Nem közvetlenül a legalsó szintet (105 m Bf),
hanem az a feletti, 110 m-es határoló görbét vettem kiindulási alapként, hiszen az alsóbb szint
már annyira beszűkül, hogy ott már nem lehetne bányagépekkel közlekedni. Ebből kiindulva
úgy gondoltam, hogy az alsóbb (és a blokk modell alapján igazán jó minőségű ércet tartalmazó)
szintet a felette lévőről mélyásó szerelékkel ellátott kotróval lehetne kitermelni. A 110 m-es
szint kontúrját szűkítettem („expand/contract segment”) 7.5 m-rel, azért hogy a szállító út
nyomvonala is még a határvonalon belül maradjon. Ezt követően a szállító út (rámpa)
nyomvonalának kezdőpontjait, valamint paramétereit kellett beállítanom („new ramp”). A
szélesség adott volt, hiszen a kezdőpontokat ennek tükrében kellett megválasztani, azonban
ezen kívül meg kellett határozni, hogy melyik irányba induljon a rámpa, mennyi legyen a
lejtése, valamint hogy a fordulókat hogyan alakítsa ki. Ezeken kívül egyéb tényezők
megadására is szükség van (pl. a lejtés számításának módja, a padka és az út metszésvonalának,
a kilépő szintnek a kialakítása stb), amik akár jelentősen is befolyásolhatják az útpálya
kialakítását. A rámpa kezdőpontjait a feltárt vetőt figyelembe véve választottam ki, vagyis a
rámpa a határoló kontúr északi részének jobb széléről indul. Haladási iránya az óramutató
járásával ellentétes, míg a lejtőszögnek a dízel meghajtású gépeknél elfogadott 10 %-os
maximális értéket választottam. A lejtés számításának módjának a belső ív mentén való
számítást választottam, ami garantálja, hogy nem lesz magasabb a lejtőszög a megadott
értéknél. Úgy határoztam meg, hogy az útról való kilépő szint minden esetben az egyes
homlokok lábánál legyen. Egy féle fordulópont kialakítást állítottam be, ami 180 ° fordulatot
tesz lehetővé.
A 110 m-es szintről elsőként felépített fejtési szint nem volt teljes, vagyis nem 10 m
magas homlok kialakításával, hanem csak 7 m-essel számoltam, mivel úgy gondoltam nem
lenne célszerű harántolni a feltárt vetőt, vagyis a szállító utat még azelőtt vissza kell fordítani,
mielőtt az elérné és erre csak így volt elegendő hely. A szintet az „expand segment by bench
height” paranccsal lehet felépíteni, ahol meg kell adni, hogy milyen homlok mérettel számoljon,
illetve, hogy milyen irányba terjessze ki vagy szűkítse össze adott vonalláncot (a rézsű szögeket
az előzőleg beállított blokk modellből olvassa be). Közben figyelembe veszi a meghatározott
rámpa paramétereit, majd a szintemeléssel annak nyomvonalát is megadja. Tehát ahogy fentebb
írtam az első szint 7 m-es, de az összes többinél már 10 m-es homlok magassággal számoltam.
Bányatervezés korszerű módszerek segítségével – A Gemcom Surpac programcsomag lehetőségeinek bemutatása a Dinnyeberki uránércesedés példáján
2014. november 56
Az első szint után fordulót kellett beépíteni, amit az „expand segment by berm width”
paranccsal tudunk megtenni. Ez alapvetően arra szolgál, hogy szintenként meghúzzuk a padka
nyomvonalát, de ennél a parancsnál kell megadni, hogy a szállító út vonalvezetésébe akarunk-
e beépíteni fordulót. Gyakorlatilag meg kellett adnom, hogy milyen adatokat vegyen
figyelembe a padka szélességének meghatározásánál (blokk modellből – 5m), valamint azt,
hogy milyen legyen a padka oldalesése. Itt a rámpához hasonlóan 2 %-nak határoztam meg az
oldalesés mértékét. A szállító út fordulójának paramétereit már korábban megadtam, ennél a
lépésnél csak azt kell eldönteni, hogy használjuk-e, kell-e adott szintnél fordulót kialakítani
vagy sem. Ezt követően gyakorlatilag ismételni kellett szintenként ezt a két parancsot addig,
amíg a kívánt magasságot el nem értem. Csak egyetlen másik fordulót kellett beépíteni, a 137
m-es szintre.
A rámpa kilépő szintje a 147 m-es szintre esett, azonban ezt a szintet már valamivel
korábban elérte a koncentrikusan felépített szállító út, így úgy kellett azt részben átalakítani,
hogy szintesen haladjon addig, amíg az ki nem ér a felszínre. Természetesen szintenként
előfordult, hogy néhány pontot ki kellett törölni annak érdekében, hogy a kontúr reálisabb
legyen és ne alakuljanak ki olyan vonalak, amelyek által bezárt szög nagyon lapos („spike”),
mert ezek a felszín kialakításánál problémát okozhatnak.
Miután megvoltak a bánya kontúrjai a „create dtm from string file” paranccsal (úgy
megadva, hogy az egyes vonalak törésvonalakként viselkedjenek) létre lehetett hozni a külfejtés
felszín modelljét (34. ábra).
Bányatervezés korszerű módszerek segítségével – A Gemcom Surpac programcsomag lehetőségeinek bemutatása a Dinnyeberki uránércesedés példáján
2014. november 57
34. ábra: Külfejtési bányagödör részletes terve
a szerző saját szerkesztése
Ezt követően meg kellett határozni, hogy mekkora a külfejtés teljes térfogata, annak
érdekében, hogy megadhassam, hogy milyen méretű meddőhányót kelljen hozzá kialakítani.
Erre több módszer is adott, vagy a „net volume between dtms” vagy a „create solid intersecting
two dtms” parancsot alkalmazzuk. A második igazából egy szilárd testet hozz létre, amelynek
térfogatát validálás után automatikusan megadja a program. Én a második verziót választottam,
amelynek eredményeként azt kaptam, hogy a külfejtés során kitermelt kőzetanyag 607000 m3-
t tesz ki. A meddő hányó méretét úgy határoztam meg, hogy az legalább 1,3-as lazulási
tényezővel korrigált mennyiségű (min. 790000 m3) kőzetanyagot be tudja fogadni.
A meddő hányó elhelyezését illetően ideális helyszínnek tűnik maga a völgy, amelynek
oldalában maga a bánya is elhelyezkedne. A hányó kialakítását (kontúrját) alapvetően a völgy
alakja határozta meg, annak lefutását követtem. Habár egy kisebb vízfolyás található ebben a
völgyben, de az ebből fakadó nehézség orvosolható eltereléssel vagy adott szakaszon beton
elemekkel kialakított teljes körszelvényű csatornába való vezetéssel. A meddő hányó
magasságát kb. 12 m-ben maximalizáltam, ettől kis mértékben a déli oldalán eltérhet, hiszen a
közel sík terület errefelé lejt.
A meddő hányót hasonló módszerekkel kellett kialakítanom, mint a külfejtést, annyi
különbséggel, hogy a rámpa kialakításának (a kialakítás irányának) módja az úgynevezett „all
cut” volt, ami tulajdonképpen annyit takar, hogy egy magadott középvonalat követve a rámpa
Bányatervezés korszerű módszerek segítségével – A Gemcom Surpac programcsomag lehetőségeinek bemutatása a Dinnyeberki uránércesedés példáján
2014. november 58
minden szintet elmetsz, és nem körkörösen, gyakorlatilag egy szint lefutásával párhuzamosan
emelkedik. A felső szintről (152 m Bf) elkezdett meddő hányó generál rézsűszögét 42°-nak
határoztam, amiből két 6 m-es szint és 3 m-es padka mellett a homlokok dőlése 50°-os (35.
ábra). A padka oldalesését szintén 2%-nak adtam meg, viszont itt kifelé, az egyes szintek külső
éle felé dől, mivel itt nem lesz kialakítva szintenként vízelvezető árok, hanem csak a hányó
talpi részénél.
35. ábra: A meddőhányó rézsűjének kialakítása
a szerző saját szerkesztése
A rámpának a felhajtója 10 %-os emelkedés mellett lett kialakítva. Egyedül az alsó szint
kialakításának módja tért el valamelyest a bányagödör megalkotásától, hiszen itt az „expand
segment to dtm surface” paranccsal rávetítettem a meddőhányó legalsó kontúrját a felszínre.
Ehhez előtte meg kellett adnom a „load dtm surface” paranccsal, hogy mely felszínig terjessze
ki az adatokat. Ezzel gyakorlatilag először betöltöttem egy virtuális rétegre a felszín
terepmodelljét, majd az először említett parancs kiterjesztette a kontúrt eddig a felszínig úgy,
hogy további pontokat hozott létre annak érdekében, hogy az illeszkedés a lehető legpontosabb
legyen (36. ábra). Az így kialakított meddőhányó befogadóképessége 834000 m3 lett, ami
kicsivel több ugyan, mint a célérték, de ha pl. 1,4-es lazulási tényezővel számolnánk már
kevésnek bizonyulna.
Bányatervezés korszerű módszerek segítségével – A Gemcom Surpac programcsomag lehetőségeinek bemutatása a Dinnyeberki uránércesedés példáján
2014. november 59
36. ábra: Meddőhányó részletes terve
a szerző saját szerkesztése
A meddőhányó kialakítását követően a bánya és a hányó közötti utat terveztem meg,
amelyhez először meg kellett adnom az út középvonalat. Ezt követően a görbületét kellett az
azon megengedhető maximális (40 km/h) sebességhez igazítanom. Ezt legegyszerűbben a
„curve from tangents” paranccsal tehetjük meg, hiszen automatikusan ki tudja számolni a
megadott kanyarsugárhoz és az útpályán megengedett sebességhez tartozó átmeneti ívek
hosszát. A meddőhányó és a külfejtési gödör között azonban nem volt akkora távolság, hogy
átmeneti ívekre lenne szükség. Bebizonyosodott, hogy az útpálya görbületéhez elegendően
nagy kanyarsugár tartozik, hogy azon biztonsággal lehetne közlekedni a maximális sebességgel
is. Ezután a középvonalat rávetítettem a felszín terepmodelljére a „drape string over dtm”
paranccsal. Ehhez csak annyit kellett tennem, hogy kiválasztottam melyik vonalat melyik
felszínre akarom vetítetni, majd a program további pontok interpolálásával legenerálta a
felszínre illeszkedő középvonalat. Ezt követően a „room and pillars from centreline” paranccsal
megalkottam a szállító út kontúrvonalát. Itt gyakorlatilag csak meg kellett adnom az út
szélességét (7,5 m), majd kiválasztanom a középvonalat, és elkészült a felszíni szállító út.
Azonban ebben a formában nem teljes mértékben illeszkedett a felszínre, hiszen az egyik
oldalán kissé bevágódott a domboldalba, a másik oldalán pedig a levegőben lógott. Ezt a hibát
az „expand segment to dtm surface” paranccsal tudtam kiküszöbölni, miután megadtam az út
rézsűjének szögét (55°). Így létrejött a szállítóút tényleges kontúrja, amiből egy egyszerű
Bányatervezés korszerű módszerek segítségével – A Gemcom Surpac programcsomag lehetőségeinek bemutatása a Dinnyeberki uránércesedés példáján
2014. november 60
felszíngenerálással („create dtm from string file”) megalkottam annak 3 dimenziós felszín
modelljét.
Ezt követően már csak az utolsó simítások következtek. Egybe kellett rakni a 4 felszín
modellt. Itt elsősorban a „clip dtm with string”, a „lower triangles of 2 dtms”, valamint az
„apply boundary strings” parancsokat használtam. Alapvetően a mindhárom hasonló funkciót
tud, annyi különbséggel, hogy míg az első kettő a felszín modellekre alkalmazható, addig a
harmadik a felszín modellek alapját képező vonallánc („string”) fájlok „vágására”. Először
azonban a felszín modellből létrehoztam a magasság szerinti kontúrvonalakat („contour dtm in
layer”), mivel a felszínt magassági pontok sokaságából, és nem kontúrvonalak alapján
generáltam. Majd összevontam az elkészült elemek vonalas kontúrjait és a felszín
kontúrtérképét, melynek eredménye az 2. és 3. mellékleteken látható. A 3 dimenziós felszín
modellek összevonása előtt a látványosabb megjelenítést elősegítve ráfeszítettem a felszín
modellre a terület raszteres felszíni térképét („drape an image file over a dtm”). Itt a raszteres
állományt illetve a felszín modellt egymás melletti ablakokban jeleníti meg a könnyebb
kezelhetőség érdekében, hiszen referenciapontok sokaságát kell megadni (minél többet adunk
meg annál pontosabban tudja ráfeszíteni a képet a felszínre). Gyakorlatilag ezek a
referenciapontok jelentik azokat a beillesztési pontokat, amelyekhez viszonyítva a kép összes
többi részét rásimítja adott felületre. Ezt követően a fentebb említett két első paranccsal
összefontam a 4 felületet melynek eredménye az alábbi ábrán látható (37. ábra).
Bányatervezés korszerű módszerek segítségével – A Gemcom Surpac programcsomag lehetőségeinek bemutatása a Dinnyeberki uránércesedés példáján
2014. november 61
37. ábra: A külfejtés látványterve a hozzá tartozó meddőhányóval (4 x-es túlmagasítás mellett).
a szerző saját szerkesztése
A végeredményről elmondható, hogy habár látványos, mégsem megvalósítható ebben a
formában és azokkal az irányelvekkel, amiket korábban felvázoltam, ugyanis a részletes
külfejtés kontúrjai, vagyis a végleges bányagödör jelentősen túlnyúlik az optimálisnak
meghatározott határvonalon. Amíg az optimális méretű bánya össztérfogatának 450000 m3
körül kellene lennie, addig ahogy korábban is írtam a részletes terv során megalkotott külfejtés
607000 m3 anyagot szolgáltatna. Hiába, hogy a lehetőség szerint a legkisebb méretre
törekedtem, mégis túl kisméretű ez a feltárt lencse ahhoz, hogy még elég optimista nyersanyag
árak mellet se legyen gazdaságosan letermelhető külfejtéssel.
Bányatervezés korszerű módszerek segítségével – A Gemcom Surpac programcsomag lehetőségeinek bemutatása a Dinnyeberki uránércesedés példáján
2014. november 62
8. A modellezett ércesedés lefejtésének mélyművelési lehetőségei: földalatti vágatrendszer tervezése a Gemcom Surpac programmal
Habár már az előző, külfejtéssel foglalkozó fejezetben is hangsúlyoztam, hogy a
geotechnikai adatgyűjtés, értékelés menyire fontos a bányászati tervező számára, addig a
mélyművelés esetében ez hatványozottan igaz, hiszen a geotechnikai viszonyok már
gyakorlatilag meghatározzák (természetesen egyéb paraméterek mellett), hogy milyen
módszert alkalmazhatunk a nyersanyag feltárása, leművelése során. A dolgozatomban
elsősorban a földtani felépítés és a hozzá szorosan kapcsolódó, feltételezett geotechnikai
viszonyok alapján készítettem el a mélyművelés tervét. Külön nem vettem figyelembe a
hidrológiai viszonyokat, jogszabályi hátteret, környezetvédelmi előírásokat stb. amelyek
azonban szintén jelentősen befolyásolhatják egy bánya kialakítását. Mivel a munka célja
elsősorban a programcsomag bemutatása volt, így ezeket a korlátozó feltételeket nyugodt
szívvel hagytam figyelmen kívül.
8.1. Néhány megfontolás a földalatti vágatrendszer megtervezéséhez
Megnézve a telep földtani modelljét, alapvetően egy kamra-pillér fejtésre lehetne
gondolni, mint a legmegfelelőbb módszer, azonban ha számításba vesszük a geotechnikai
feltételeket, már korántsem biztos, hogy a legjobb választás lenne. Azonban, mint már korábban
is említettem erre vonatkozó adataim nem voltak, maximum feltételezésekre hagyatkozhatom
a tervezés során. A korábbi gondolatmenetből indultam ki (7.2), vagyis azzal számoltam, hogy
az alaphegységi granitoidokra, permi üledékes kőzetekre települő fedőüledékek igen gyenge
kőzetfizikai paraméterekkel jellemezhetőek, míg a fekü képződmények esetében igen kedvező
geotechnikai környezettel számoltam. Általánosan elfogadott, hogy kamra-pillér fejtést
viszonylag stabil kőzetkörnyezetben alkalmaznak, a fekü-fedő üledékek kőzetszilárdságának
30-350 MPa között kellene lennie [38]. Ehhez képest a területen feltárt üledékes kőzeteknek
analógiák alapján feltételezett kőzetszilárdsága 5-25 MPa között mozog [24], és valószínűleg
csak ritkán haladhatja meg 25-ös értéket (25-50 MPa). Ebből kiindulva elvetettem a kamra-
pillér fejtési módszert és végül olyan módszert választottam, amit a leggyakrabban használnak
kedvezőtlen geotechnikai környezetben, a tömbomlasztásos fejtést. Habár ezt a módszert jóval
nagyobb kiterjedésű telepek esetén alkalmazzák, elsősorban olyan helyeken ahol közel
vízszintes a telep és jelentős vastagságú, de minősége többnyire gyenge. A dinnyeberki
ércesedés esetében igazából csak a méretbeli megkötések azok, ami miatt ne lehetne
tömbomlasztásban gondolkozni, de még így is lehetséges, hogy ez lenne a leghatékonyabb és
leggazdaságosabb módszer mélyművelés esetén. A tömbomlasztásos fejtés alkalmazhatósága
Bányatervezés korszerű módszerek segítségével – A Gemcom Surpac programcsomag lehetőségeinek bemutatása a Dinnyeberki uránércesedés példáján
2014. november 63
elsősorban a kőzetek állékonyságától függ. Ehhez, meg kell vizsgálni, hogy a kifejlődésben
mekkora méretű tömb, üreg kialakítására van szükség ahhoz, hogy a termelvény magától
meginduljon, az üreg összeessen. Ehhez elsősorban Laubscher (2003) [19] nyújt segítséget. Ő
felvázolta a kőzetek geotechnikai állapotát jellemző MRMR érték és a hidraulikus sugár
(elsősorban a vízföldtanban használatos, de a bányászatba is átültetett mérőszám – egy adott
térség területének és kerületének hányadosa) közötti kapcsolatot (38. ábra).
38. ábra: A kőzetek fejthetősége tömbomlasztásos technikával
Mivel az MRMR értéket már korábban is 24-nek vettem legjobb esetben is, az ábráról
leolvasva ahhoz 14-es hidraulikus sugár érték tartozik, ami a gyakorlatban egy 56 m x 56 m-es
területet jelöl ki. Ekkora területet kell minimálisan alávájni ahhoz, hogy az érclencse lefejthető
legyen. Habár ez már súrolja az érclencse határait, de ez gyakorlatilag csak a legjobb állapotú
kőzetekre érvényes, vagyis normálisan ettől csak kisebb területet kellene művelésre fogni,
vagyis megállapítható, hogy az érclencse elvben művelhető tömbomlasztásos fejtéssel.
A továbbiakban részletezem, hogy miként építettem fel a vágatrendszert, amely a lencse
tömbomlasztásos fejtését biztosítaná.
Bányatervezés korszerű módszerek segítségével – A Gemcom Surpac programcsomag lehetőségeinek bemutatása a Dinnyeberki uránércesedés példáján
2014. november 64
8.2. A földalatti vágatrendszer részletes terve
A vágatok nyomvonalát részben maga az érclencse elhelyezkedése, részben pedig az a
feltevés határozta meg, hogy igyekeztem azokat a lehető legstabilabb, vagyis az előzetesen
kedvező geotechnikai paraméterekkel jellemezhető alaphegységi kőzetekben meghúzni, mivel
így esetleg csökkenne a bányászati költség (nem jár jelentős biztosítással a vágathajtás,
költségvetési szempontok), valamint az esetleges omlások is valószínűleg elkerülnék a bányát
(biztonságtechnikai szempontok). Mivel ezt egy erős feltételként kezeltem, így elvetettem
annak a lehetőségét, hogy az érclencse megközelítését függőleges akna biztosítsa, inkább
lejtősakna párral való feltárást választottam. Ebből kiindulva első lépésként a fekü kőzetek
(vagyis az alaphegységi kőzetek) felszínét meghatározó DTM térmodelljét 5 m-rel Z irányban
eltoltam. Erre azért volt szükség, hogy a vágatok ténylegesen az alaphegységi kőzetekben
haladjanak, és ne a gyengébb állapotú fiatal üledékekben fussanak. Sajnos nem állt
rendelkezésre az érclencse tágabb környezetéből földtani adat, így itt némi feltételezéssel kellett
élnem. Megnéztem, hogy a legtávolabbi fúrás és az érclencsét feltáró fúrások milyen
mélységben érték el az alaphegységi képződményeket és azt tapasztaltam, hogy azok északi
irányba emelkednek, vagyis úgy gondoltam, hogy valószínűleg azok valahol a felszínen is
kibukkannak. A legtávolabbi fúrás és ahhoz legközelebb eső, már az érclencse környezetében
telepített fúrás harántolásaiból kiszerkesztettem, hogy az alaphegység kb. 5°-al északi irányba
emelkedik. Ebből adódóan a legtávolabbi harántolás 5 m-rel mélyebbre tolt pontjából 5°-os
emelkedéssel ÉÉNy-i irányban (a völgyet követve) megadtam egy egyenest („create points by
bearing”), amelynek felszíni döféspontja megadta az első lejtősakna nyitópontját. A lejtősakna
nyomvonalát a legkülső alaphegységi harántolási pontból az érclencse alá irányítottam úgy,
hogy annak lejtését már valamivel meredekebbnek állítottam be (10°) annak érdekében, hogy
legyen elegendő hely az alávájáshoz használt vágatok és a csapolórendszer kialakításához is
(lehetőleg szintén a stabil kőzetek védelmében). Ezt követően a megtört tengelyvonalat úgy
kellett átalakítanom, hogy az alkalmas legyen arra, hogy a szállítójárművek lassítás nélkül
maximum 40 km/h-ás sebességgel tudjanak haladni. A „curve from tangents” paranccsal ezt
könnyedén megtehettem, hiszen átmeneti ívek segítségével a megadott sebességhatárhoz
igazodó ívet rajzolt a program. Ezután az „expand/contract segment” paranccsal
megrajzoltattam a lejtősakna párját, keleti irányba eltolva 30 m-rel, majd 2 összekötő vágat
nyomvonalát húztam meg a felszíntől számítva kb. 100 illetve 300 m távolságban az
átjárhatóság biztosítása érdekében Így megkaptam a lejtősakna pár nyomvonalát (39. ábra),
vagyis továbbléphettem a fejtési rendszer elrendezésének megtervezése felé.
Bányatervezés korszerű módszerek segítségével – A Gemcom Surpac programcsomag lehetőségeinek bemutatása a Dinnyeberki uránércesedés példáján
2014. november 65
39. ábra: A lejtősaknák nyomvonala az érctesthez illetve a felszínhez viszonyítva
a szerző saját szerkesztése
A fejtési rendszer elrendezését döntően befolyásolja, hogy a művelendő érclencsének
milyen az alakja illetve települése. Ehhez igazítva a délebbi lejtősaknából kiindulva déli irányba
10° lejtés mellett 90 m hosszban (hozzávetőleg párhuzamosan az érclencse településével)
megadtam a fő csapoló vágatot, ezáltal a többi irányát is. Ezt követően a csapolórendszer többi
vágatát az „underground tools>underground panel layout” paranccsal adtam meg. Az igen
egyszerű metódussal nagy kiterjedésben, szabályos elrendezésben elhelyezkedő vágatrendszer
nyomvonalai adhatóak meg. Ehhez nem kell mást tenni, mint kijelölni egy középvonalat (amit
korábban készítettem el), majd megadni, hogy attól jobbra és balra mennyi illetve milyen
távolságra legyenek a fő vágatok, valamint meg lehet adni, hogy kapcsolódjanak-e hozzájuk
keresztvágatok. Ezeknél is természetesen meg kell határozni, hogy milyen szöget zárjanak be
a kiválasztott középvonallal, illetve, hogy mekkora legyen a köztük lévő távolság. Ezeknek a
paramétereknek az értéke (elsősorban gondolok itt a távolságra) szintén főleg geotechnikai
probléma, hiszen nagyban függ az egyes vágatok közti távolság, hogy mennyire lazul fel az
anyag és mekkora darabokra esik szét a fejtés (robbantás) során.
Bányatervezés korszerű módszerek segítségével – A Gemcom Surpac programcsomag lehetőségeinek bemutatása a Dinnyeberki uránércesedés példáján
2014. november 66
40. ábra: A kőzettömeg feldarabolódásának és a csapoló nyílások méretének kapcsolata
Pre-feasibility block cave mine design – Iron Cap deposit (2012) [25]
A csapoló gurítók szélességének várható méretének, vagyis a keresztvágatok
távolságának meghatározásában a fentebbi, 40. ábra nagy segítségemre volt. Ez alapján azt
feltételeztem, hogy a jövesztett kőzetanyag 0,1-2,0 m-es darabokra esik szét, vagyis a csapoló
gurítók szélessége 8-9 m között alakulna, míg a keresztvágatok közötti távolság 8-15 m lehetne.
Köztes megoldásként 10 m-es távolságot választottam, míg a fő csapoló vágatok közötti
távolságot 20 m-nek adtam meg. Ezáltal összesen 4 fő csapoló vágat, valamint maximum 10
keresztvágat szükséges ahhoz, hogy a lerobbantott készletet le lehessen csapolni. Azért írtam
maximum 10-et, mivel délebbi irányban valamelyest túl megy a vágatrendszer az érctest
kontúrján, de bizonyára az utolsó, vagy utolsó két keresztvágatot nem kellene, vagy nem lehetne
kialakítani, ugyanis azokkal már harántolnánk a feltárt vetőt, amit pedig illene elkerülni, hiába,
hogy az alaphegységi kőzetekben valószínűleg kisebb, vagy akár minimális hatása lenne a
kőzetek geotechnikai állapotát tekintve. A keresztvágatokat a könnyebb közlekedés érdekében,
nem a fővágatokra merőlegesen, hanem azok tengelyéhez képest 60 °-kal elforgatva alakítottam
ki [25]. Sajnálatos módon az „underground panel layout” parancs csak vízszintesen képes
létrehozni a panelek elrendezését, amely talán az első komolyabb hiba, amelyet nehezebb
kezelni. Mivel azonban ezeknek a vágatnyomvonalaknak szintén 10°-al döntött síkban kellene
Bányatervezés korszerű módszerek segítségével – A Gemcom Surpac programcsomag lehetőségeinek bemutatása a Dinnyeberki uránércesedés példáján
2014. november 67
lenniük, el kell őket forgatni, transzformálni kell a létrehozott vonalakat. Habár erre meglenne
szintén a lehetőség magán a programon belül (pl: „segment rotate” vagy „change gradient”), de
úgy véltem ez sokkal nehézkesebb, mintha a vonalakat kiexportálnám dxf formátumba, majd
AutoCAD Map3D programmal a kívánt irányba nem forgatnám egyszerre az egészet.
Miközben azonban vizsgáltam a vágatok elhelyezkedését, megfigyeltem, hogy az érclencse,
valamint a fekü képződmények is kb. 5°-al dőlnek K-DK-i irányba is. Vagyis a vágatok
transzformációja (forgatása) során ezt is figyelembe vettem és ezek szerint végeztem el a
módosítást. Mivel dwg kiterjesztésű fájlokat gond nélkül, automatikusan kezeli a program (úgy
mintha saját kiterjesztésű „string” fájl lenne), egyszerűen egybefűztem a transzformált vágatok,
valamint a már kialakított lejtősaknák tervét. Ezáltal létrejött egy olyan csapoló vágatrendszer
(41. ábra) ami követi az érclencse valamint fekü képződmények lefutását (10°-kal dől dél felé
és 5°-kal kelet felé), és egy kb. 300 m hosszú lejtősakna pár köti össze a felszínnel.
41. ábra: A csapoló vágatrendszer az érctesthez viszonyítva
a szerző saját szerkesztése
Bányatervezés korszerű módszerek segítségével – A Gemcom Surpac programcsomag lehetőségeinek bemutatása a Dinnyeberki uránércesedés példáján
2014. november 68
Mivel a tömbomlasztásos fejtés megindításához az érclencse alávájása szükséges, ezért
ahhoz is külön vágatokat kell kihajtani, amelyekből aztán az alábbi ábra (42. ábra) szerinti
legyezőben lemélyítik a robbantólyukakat.
42. ábra: Robbantólyuk elrendezés fejtés megindításához és csapoló pontok kialakításához
a szerző saját szerkesztése
Ezért aztán ezeket a vágatokat is meg kellett alkotni. Ezeket célszerű párhuzamosan
elhelyezni a fő csapoló vágatokkal, azoktól csak szintkülönbségükben tér el. Vagyis egy
egyszerű „string maths” paranccsal megadtam, hogy a fő csapoló vágatokat emelje meg 10 m-
rel (Z +10 m) és lássa el az újonnan generált vonalláncokat másik azonosítóval. Ezeknek a
vágatoknak már nem minden szakaszát lehet kiépíteni a geotechnikailag stabilabb
képződményekben, viszont mindenképpen szükségesek ahhoz, hogy az érctestet le lehessen
fejteni, vagyis nagy valószínűséggel ezek jelentős biztosítás mellett lennének kiképezve. A
vágatok nyomvonalának megalkotásának utolsó fázisa az volt, hogy összekötöttem a csapoló
vágatokat az alávájáshoz kiképzett vágatokkal. Ehhez az „underground tools>generate shortest
path” parancsot használtam. Meg kellett adni hozzá, hogy mennyi legyen a maximálisan
megengedhető lejtőszög, a minimális kanyarsugár, az egyes pontok közötti ív hossza, valamint
azt, hogy milyen irányba indítsa el az ív meghúzását. A lejtőszöget az eddig is alkalmazott
Bányatervezés korszerű módszerek segítségével – A Gemcom Surpac programcsomag lehetőségeinek bemutatása a Dinnyeberki uránércesedés példáján
2014. november 69
maximális 10°-nak vettem, a minimális kanyarsugarat [23] a maximálisan 20 km/h-ban
maximalizált sebesség tükrében 15 m-ben állapítottam meg. A ívet alkotó pontok közötti
távolságot érdemes minél kisebbnek venni, ugyanis így jobban közelíti a kör ívét a generált
vonallánc, így azt 3 m-ben maximalizáltam. Az irányt pedig a csapoló vágatok, pontosabban a
lejtősaknák meghosszabbításának iránya szerint adtam meg, vagyis 120°-nak. Az elkészült
vonalas objektum azonban nem volt a legtökéletesebb, ugyanis a vonalláncot csak az óramutató
járásával azonos irányban tudja meghúzni, ami jelen esetben nem volt a legalkalmasabb. Ez
sajnos szintén egy másik, a mélyművelés tervezéséhez kapcsolódó parancsok egyik hibája,
hiszen a kívánt eredményt így csak újabb transzformációval lehet elérni (tükrözéssel). Habár
megoldható lenne a Surpac-en belül is, de újfent könnyebbnek ítéltem, ha AutoCAD Map3D
programmal végzem el a módosítást (tükrözés). Az egyesített rajzokkal így létrejött a
vágatrendszer nyomvonal elrendezésének végleges terve (43. ábra).
43. ábra: A végleges vágatrendszer nyomvonala az érctesthez viszonyítva
a szerző saját szerkesztése
Ezt követően már csak annyi dolgom volt, hogy a megalkotom a vágatrendszer 3
dimenziós térmodelljét. Ehhez azonban némi előkészítő munkára is szükségem volt, hiszen a
vágatok méretét és kialakításának alakját (profilját) is meg kellett adnom. Az egyes bányagép
gyártók (Terex, GHH, Liebherr, Sandvik) által kínált gépek közül igyekeztem olyat választani,
amelyek elég kisméretűek, és ezek mellett még a termelékenységük is megfelelőnek mondható.
Bányatervezés korszerű módszerek segítségével – A Gemcom Surpac programcsomag lehetőségeinek bemutatása a Dinnyeberki uránércesedés példáján
2014. november 70
A vágatokat így a következő gépekhez méreteztem: szállítás - GHH MK-A20 típusú léghűtéses
lehetőségeit. Ugyan a kapcsolódó funkciók csak kis szeletét érintették a program
képességeinek, mégis egy átfogó betekintést sikerült nyújtanom a manapság már általánosan
elterjedt tervező programok egyik legismertebb tagjáról.
Az ércesedés méreteiből fakadóan sajnos nem sikerült igazán biztató eredményre jutnom
a bányanyitással kapcsolatban. Habár nem minden esetben dolgoztam valós adatokkal, és több
esetben is feltételezésekkel éltem, valamint számos egyéb olyan tényezőt nem vettem
figyelembe, amely egy bánya megnyitásának eldöntésében fontos szerepe lehet, mégis a
felhasznált adatok és feltételek tükrében nem reális elképzelés, hogy ezt a kisméretű érclencsét
normál bányászati módszerekkel le lehetne fejteni. Sajnos a mélyművelés esetében nem tudtam
reális költség becslést készíteni, mivel nem volt elérhető, erre vonatkozó adatom, így pusztán
feltételezések alapján nem tartottam célszerűnek azt elkészíteni. Azonban a dolgozat ezen
eredménye, miszerint a bányát nyitni a jelenlegi feltételek (elsősorban az urán világpiaci ára)
mellett nem lehet csak másodlagos, hiszen a célom alapvetően az volt, hogy ezt a komplex
programcsomagot bemutassam.
A fő célomat elértem, hiszen munkám során rengeteg funkciót alkalmaztam.
Összességében azt lehet mondani, hogy az alap funkciókon kívül használt speciálisabb
parancsok („Database”, „Block Model”, „Design” modulok parancsai), közül a
legkiforrottabbak és legtöbb lehetőséget az adatbázis elemzéséhez („Database”) valamint a
blokk modellezéshez („Block model”) köthető parancsok biztosítják. Látszik, hogy alapjaiban
még egyelőre közelebb van egy geológiai modellező programhoz, habár ezen a téren már
teljesen más irányban fejlesztenek a gyártók, hiszen manapság az implicit modellezés felé
fordultak, annak könnyedsége miatt. A tervező modul parancsai közül elsősorban a külfejtés
tervezéséhez kínál kiterjedt lehetőségeket a Surpac, a rendelkezésre álló funkciók alapjaiban
teljes mértékben kielégítik a tervező mérnök kívánságait. Azonban a mélyműveléshez
alkalmazott funkciók már nem teljesen kiforrottak, hiszen ahogy korábban is írtam, egyrészt
egyes funkciók („underground panel layout”) csak az egyik síkban (vízszintes) képesek
legenerálni a kívánt kamra, vágatelrendezést, míg másik funkció („generate shortest path”),
csak az óramutató járásával egyező irányban tudja meghúzni két pont között a legrövidebb
útvonalat. Ezeken kívül a korábban CAD típusú programokat is használó ügyfeleknek az alap
rajz funkciók (vonal meghúzása, forgatás, tükrözés stb.) nehézkesebbnek tűnnek, mondhatni
Bányatervezés korszerű módszerek segítségével – A Gemcom Surpac programcsomag lehetőségeinek bemutatása a Dinnyeberki uránércesedés példáján
2014. november 73
nem felhasználó barát. Mivel azonban az átjárhatóság a Surpac és CAD alkalmazások között
könnyű, sok esetben célszerű lehet a kettőt egymás mellett is használni a munka gyorsítása
érdekében.
Végezetül azt lehet mondani, hogy a Geovia cég Surpac programja egy jelentős erőforrás
a megfelelően képzett felhasználó kezében. A nyersanyag megkutatásától kezdve, annak
értékének becslésén át a leműveléséig teljes folyamatsort kínál, vagyis normál esetben nem
szükséges más programcsomagokkal kiegészíteni. Habár minden egyes, a piacon lévő
programnak (Micromine, Vulcan stb), mások az erősségeik és gyengeségeik, a Surpac
mindenképpen megfelelő választás lehet a nyersanyagkutatásban illetve bányászatban érdekelt
vállalkozások számára. Azt azonban meg kell említeni, hogy egy ilyen szoftver jelentős
ráfordítást igényel (több millió Ft), ezért csak olyanoknak érdemes belefektetni, akik
maximálisan ki tudják használni kapacitásait. Vannak olyan szoftver gyártók, akik termékeit
akár bérelni is lehet, de sajnos a Geovia cég egyenlőre még nem ezt az üzletpolitikát folytatja.
Bányatervezés korszerű módszerek segítségével – A Gemcom Surpac programcsomag lehetőségeinek bemutatása a Dinnyeberki uránércesedés példáján
2014. november 74
Irodalomjegyzék
[1] A.D. Akbari és társai (2008): Determination of ultimate pit limits in open mines using real option approach – IUST International Journal of Engineering Science, 19, No. 5-1, 23-38.
[2] Barabás A. és Konrád Gy. (2000): Zárójelentés a magyarországi uránérc-kutatásról és a nyugat-mecseki uránérc-bányászatról. – Kézirat. Mecsekérc Zrt. Adattár, Kővágószőlős, 457 p.
[3] Barabás A. (2009): Dinnyeberki uranium ore deposit - new exploration results and current status. Modern Geográfia, Pécs
[4] Chikán G. és Wéber B. (1984): A dinnyeberki térképező 2. sz. (BüT. 11.) fúrás földtani eredményei. – A Magyar Állami Földtani Intézet Évi Jelentése az 1982. évről, 227-230.
[5] Csővári M., Földing G., Szegvári G. (2012): Felszíni és felszín alatti víz fejezetek a Dinnyeberki határában található érclencse bányászatához készülő előzetes vizsgálati dokumentációhoz – Kézirat. Mecsek-Öko Zrt. Adattár, 2012. február
[6] Feasibility study – Canadian Malartic project (Malarctic, Quebec) (2008) – Osisko, 2008. december
[7] D. Greig és társai (2012): National Instrument 43-101 Technical Report Etango Uranium Project, Namibia, May 2012 – Bannerman Resources Limited, 2012. május
[8] Gemcom (2012): Geostatistics: Resource estimation, summary – Kézirat, Gemcom Software International Inc.
[9] I. Galic és társai (2009): An another way for open pit mine design optimization – Floating slopes method – Rudarsko-geološko-naftni zbornik, 21. kötet, 103-111.
[10] Gyalog L. és Budai T. (szerk.) (2004): Javaslatok Magyarország földtani képződményeinek litosztratigráfiai tagolására. – A Magyar Állami Földtani Intézet Évi Jelentése, 2002, pp. 195–232.
[11] Harsányi L.-né (1988): Dinnyeberki érctest és perkolációs poligon érc- és fémvagyon számítása. – Kézirat, MGSz adattár, Mecsekérc Zrt., J-1812.
[12] Hegyi J. (1982): Dinnyeberki 9-25 és 9017. számú fúrások laboratóriumi anyagvizsgálatának eredménye. – Kézirat, MGSz adattár, Mecsekérc Zrt., J-1199-1214.
[13] K. Holley és társai: Geotechnical design for open pits at Tanjianshan, China – The South African Institute of Mining and Metallurgy International Symposium on Stability of Rock Slopes in Open Pit Mining and Civil Engineering, 483-508.
[14] I. Jones: Case study - Indicator Kriging and the Mount Morgan gold–copper deposit, Qeensland – Symposium on Beyond Ordinary Kriging
[15] Konrád Gy. (1982a): A gyűrűfűi terület (37. sz. téma) 1982. évi földtani kutatási terve. – Kézirat, Mecsekérc Zrt. Adattár, Kővágószőlős, 35 p.
[16] Konrád Gy. (1982b): Javaslat a dinnyeberki kutatások folytatásának irányához. – Kézirat, Mecsekérc Zrt. Adattár, Kővágószőlős, 7 p.
[17] Konrád Gy. (1995): A dinnyeberki uránércesedés kísérleti földalatti perkolációjának környezeti hatásai. – Kézirat, MGSz adattár, Mecsekérc Zrt.
Bányatervezés korszerű módszerek segítségével – A Gemcom Surpac programcsomag lehetőségeinek bemutatása a Dinnyeberki uránércesedés példáján
2014. november 75
[18] Konrád Gy., Földing G., Szanka T. (1999): A dinnyeberki felszínalatti perkolációs terület kármentesítésének engedélyeztetési és kiviteli terve. – Kézirat, MGSz adattár, Mecsekérc Zrt.
[19] D. Laubscher (2003): Cave Mining Handbook. – De Beers, 16-25.
[20] A. Madowe (2013): The mine planning process for an open-pit diamond mining operation–a case study on Letseng diamond mine in Lesotho – The Journal of The Southern African Institute of Mining and Metallurgy, 113. kötet, 547-554
[21] Matuzné Bokor K. (1986a): A földalatti perkolációs kísérletekkel kapcsolatos kutatási eredmények összefoglalása 1982-től 1985-ig; az 1986. évi munkálatok terve. – Kézirat, Mecsekérc Zrt. Adattár, Kővágószőlős.
[22] Módosított kutatási műszaki üzemi terv , a Dinnyeberki kutatási területen tervezett radioaktív érc kutatásához – Kézirat, Wildhorse Energy Hungary Kft., Pécs 2010. december
[23] Molnár J. (2010): Bányabeli szállító utak – Oktatási segédanyag, Miskolci Egyetem, Bányászati és Geotechnikai Intézet, Miskolc, 2010. december
[24] Molnos I. és társai (2006): Jelentés a Bátaapátiban mélyített lejtősaknák 0-600 fm-es szakaszán elvégzett földtani-tektonikai, geotechnikai és vízföldtani dokumentálási munkákról – Kézirat, RHK-K-075/06, Mecsekérc Zrt. Adattár, Kővágószőlős
[25] Pre-feasibility block cave mine design – Iron Cap deposit (2012) – Golder Associates Ltd., 2012. május
[26] Surpac Minex Group (2006): Pit Optimiser in Surpac Vision – Kézirat, Surpac Minex Group Pty Ltd.
[27] Technikai specifikáció - GHH MK-A20 típusú léghűtéses dömper. – http://www.ghh-fahrzeuge.de/english/products/dump-trucks/mk-a20, letöltés időpontja: 2014.09.20.
[28] Technikai specifikáció - GHH LF-10 típusú léghűtéses LHD (gumikerekes homlokrakodó) – http://www.ghh-fahrzeuge.de/english/products/diesel-lhds/lf-10, , letöltés időpontja: 2014.09.20.
[29] Technikai specifikáció - Sandvik DU311 (Cubex Pegasus) típusú bányabeli fúrógép. – mining.sandvik.com, letöltés időpontja: 2014.09.20.
[30] Technikai specifikáció – Terex TA400 típusú dömper – ww.terex.com/construction/en/products/trucks/articulated-trucks/ta400/index.htm., letöltés időpontja: 2014.09.20.
[31] Unyi P. (1989a): Dinnyeberki táblázatok. – Kézirat, ROTAQUA.
[32] Varga M. (2011): Műszaki koncepció és költségterv, A dinnyeberki uránércesedés feltárása, kitermelése - Külfejtés – Kézirat, Wildhorse Energy Hungary Kft., Pécs 2011.
[33] Unyi P. (1989b): Földalatti fúrólyukas perkoláció szerepe a bányászatban és a dinnyeberki kísérleti földalatti kilúgzó üzem működésének eddigi tapasztalatai. – Kézirat, ROTAQUA.
[34] Vadász E. (1935): Magyar tájak. A Mecsek hegység földtani leírása. Budapest.
[35] Wéber B. (1982): A ,,BüT-indikáció,, felderítő kutatásának 1982. évi földtani operatív terve. – Kézirat, Mecsekérc Zrt. Adattár, Kővágószőlős, 4 p.
Bányatervezés korszerű módszerek segítségével – A Gemcom Surpac programcsomag lehetőségeinek bemutatása a Dinnyeberki uránércesedés példáján
1. melléklet: A határminőség számítása különböző paraméterek mellett 2. melléklet: A külfejtési bányagödör részletes terve 3. melléklet: Külfejtés és hozzátartozó meddőhányó részletes terve 4. melléklet: Mélyműveléses bánya vágatrendszerének részletes terve
Bányatervezés korszerű módszerek segítségével – A Gemcom Surpac programcsomag lehetőségeinek bemutatása a Dinnyeberki uránércesedés példáján