Optimalizacijom miniranja uz zaokrctanje fronte kamenoloma za oko 20º ostvarivanje takvog granulometrijskog sastava minirane mase da natgabaritnih blokova bude ispod 1 %, troškovi bušačko-minerskih radova za pridobivanje istih količina kamena smanjiti će se približno na polovinu. Optimalizacija je provedena nakon detaljnog snimanja diskontinuiteta u stijenskoj masi, njihove i statističke obrade te eksperimentalnog određivanja veličine linije najmanjeg otpora u samom kamenolomuThe optimalization of exploitation in »Lakovići« limestone quarry is described. Based on determined discontinuities in the rock mass and their densities, the best possible working site have been located in order to obtain the best possible sizes of blasted rocks and work slope stability. Optimal lowest resistance line size for the quarry has been counted and proved experimentally. New blasting parameters have resulted in considerable saving of drilling and explosive

Branko Božić

Karlo Braun

The optimalization of exploitation in »Lakovići« limestone quarry is described. Based on determined discontinuities in the rock mass and their densities, the best possible working site have been located in order to obtain the best possible sizes of blasted rocks and work slope stability. Optimal lowest resistance line size for the quarry has been counted and proved experimentally. New blasting parameters have resulted in considerable saving of drilling and explosive (the paper is published in Croatian)

Directory of Open Access Journals

Rudarsko-geološko-naftni zbornik

OPTIMALIZATION OF BLASTING IN »LAKOVIĆI« LIMESTONE QUARRY

Hrčak - Portal of scientific journals of Croatia

OPTIMALIZACIJA MINIRANJA U KAMENOLOMU VAPNENCA BLAKOVICI* U ISTRI Rudarsko-geoloSko-naftni zbornik Branko B O $ ~ I ~ ' )  i Karlo BRAUN~) ') Geotehnitki fakultet VaraZdin, Hinkovikeva 7, 42000 Vara,fdin, Hrvatska; Zmtitut za geoloSka irtraZivanja, Sachsova 2, 41000 Zagreb, Hrvatska UDK 553.551.1:551.245.622.271.2:622.235 Stru6ni ? l m k  Vol. 4 KljuEne rijelS: Tektonski sklop, Miniranje, Eksploatacija. Key-words: Tectonic fabric, Blasting, Quarrying. Optimalizacijom rniniranja uz zaokretanje fronte kamenoloma za oko 20' ostvarivanje takvog granulometrijskog sastava minirane mase da natgabaritnih blokova bude ispod 1 %, troSkovi buSaEko- minerskih radova za pridobivanje istih koliBna kamena smanjiti Ce se pribliZno na polovinu. Optimalizacija je provedena nakon detaljnog snimanja diskontinuiteta u stijenskoj masi, njihove i statistiEke obrade te eksperimentalnog odredivanja veliEine linije najmanjeg otpora u samom kamenolomu. str. 81-85 Uvod Zagreb, 1992. U kamenolomu Lakoviki kraj Baderne u Istri eks- ploatiraju se vapnenci kao tehniEki gractevni kamen za potrebe R. 0. >hVijaduktcc iz Zagreba. Prilikom obilaska kamenoloma autori su zapazili, da se u eksploataciji karnena miniranje izvodi s velicinama miniranja w = a = 2,5 m. Oblik odminirane karnene mase nedvosmisleno je ukazivao na to, da se mini- ranje ne izvodi racionalno. Stoga je bilo predloieno da se provedu odgovarajuka snimanja tektonskog sklopa stijenskog masiva i prognozira granulometrij- ski sastav odminirane mase, ukoliko bi se za odlom koristili iskljucivo prirodni diskontinuiteti, bez dodat- nog razbijanja stijenske mase. Smatralo se, da se parametri miniranja mogu promjeniti i efekti rnini- ranja poboljSati, te time ostvariti i znatne uitede. InienjerskogeoloSka podloga za optimalizaciju orijentacije fionte i minerskih radova u kamenolomu Lakoviiri #' Provedeno je snimanje i statisticka obrada diskon- tinuiteta u stijenskoj masi, kao i mjerenje njihove gustoCe u tri karakteristicna smjera. Mjerenje gustde diskontinuiteta provedeno je u smjeru oko- mitom na slojevitost, smjeru okomitom na klivai aksijalne ravnine te u smjeru strukturne osi nbc. Snimljeni polo2aji glavnih diskontinuiteta prika- zani su trasama na sintetskom strukturnom dijagramu (sl. 1). Slojevitost je poloBaja 5817'. Klivai aksijalne rav- nine koja u recentnom strukturnom sklopu pripada regionalnoj strukturi je statistiekog poloiaja 234185'. Pukotine okomite na regionalnu strukturnu os wB<c statistiekog poloiaja 335182'. Strukturna os *B<c je orijentacije 145/1°. Strmo zalijeganje pukotina omogukuje relativno stabilan rad u kamenolomu, uz strmi nagib radne kosine (3:l i strmije). Orijentacija fronte kameno- The optimalization of exploitation in ~LakoviCi* limestone quarry is described. Based on determined discontinuities in the rock mass and their densities, the best possible working site have been located in order to obtain the best possible sizes of blasted rocks and work slope stability. Optimal lowest resistance line size for the quarry has been counted and proved experimentally. New blasting parameters have resulted in considerable saving of drilling and explosive. S S =  5817 A R =  234185 1 B = 3 3 5 / 8 2  B= 1451 1 S1. 1. Sintetski strukturni dijagram snirnljenih diskontinuiteta. Fig. 1. Synthetic structural diagram of measured dircontinuities. loma (slika 2) bila je do nedavna 215/70°, Sto znaci, da nije bila paralelna niti jednom sistemu postojekih diskontinuiteta. Na stabilnost radne kosine u tom poloiaju bitan utjecaj imala je presjeCnica izmectu pukotina paralelnih s aksijalnom ravninom i pukotina koje su okomite na os .B<c. Na kosini pojavljivale su se lokalne nestabilnosti kao >>klinasti lomovicc. Sve izlo2eno ukazivalo je na potrebu promjene orijentacije radne fronte kamenoloma u poloLaj 82 Rudarsko-eeoloSko-naftni zbomik. Vol. 4. Zagreb. 1992 SI. 2. Situaciona skica kamenoloma .LakoviCicc s predloknom novom orijentacijom radne fronte. Fig. 2. Siruation sketch of the quarry .vLakovidin with new sugge- sted working front. paralelan s kliva2om aksijalne ravnine, prema tome pravcem 144-324'. Smatralo se da & se promjenom orijentacije fronte miniranjem okomito na aksijalnu ravninu dobiti odlomljeni materijal du2 diskontinui- teta. Pretpostavljeno je, da & u odnosu na postojeCe, efekti miniranja biti znatno povoljniji (B o Z i 6 et al., 1989), koribtenjem iskljueivo prirodnih diskonti- nuiteta, bez dodatnog razbijanja mase, provedeno je mjerenje gusto& diskontinuiteta pravcima oko- mito na slojevitost (Iss), okornito na kliva2 aksijalne ravnine (IAR) i okomito na pukotine okomite na strukturnu os >>B<i (IB). Ta su mjerenja obradena statistiliki, a rezultati statistieke obrade dobivenih podataka prikazani su grafiEki kumulativnom lognor- S1. 3. Dijagrarn kumulativne frekvencije na papiru vjerojatnosti, mjerenih stijenskih fragmenata u smjeru okomitom na slojevitost (Iss). Fig. 3. Diagram of cummulative frequency of the rock particles measured perpendicular to bedding (Iss),  drawn on pro- bability paper. malnom distribucijom na papiru vjerojatnosti (sl. 3, 4 i 5). 43743 IQcml 1 SI. 4. Dijagram kumulativne frekvencije na papiru vjerojatnosti, mjerenih stijenskih fragmenata u smjeru okomitorn na kliva2 (IAR).  Fig. 4. Diagram of cummulative frequency of the rock particles measured perpendicular to cleavage (IAR),  drawn on probability paper. Iz prilotenih dijagrama proizlazi da se prognostiE- ki, kao srednja veliEina fragmenta moBe smatrati dimenzija 3,50 x 6,08 x 2,55 cm te da Ce fragmenata dimenzija iznad 400 mm, koji se smatraju natgaba- ritnim i koji se moraju sekundarno minirati biti 5 %. To znaEi, da ukoliko se najmanje 5%-tno sekun- darno rniniranje blokova uzme kao prihvatljivo, pro- jektiranje miniranja moZe se provesti uzimajuCi za odlom samo prirodni tektonski sklop. Prema dosada- Snjim iskustvima u eksploataciji kamena u kameno- lomu Lakoviei blokova dimenzija preko 0,l m3 bilo BoiiC, B. & Braun, K.: Optimalizacija miniranja BaMko-minerski radovi I0c.l I S1. 5. Dijagram kumulativne frekvencije na papiru vjerojatnosti, mjerenih stijenskih fragmenata u smjeru okomitom na strukturnu os (Ib). Fig. 5. Diagram of cummulative Pequency of the rock particles measured perpendicular to fabric axis (Lb), drawn on probability paper. je od 5 do 7%. To je u skladu s procjenom dobi- venom mjerenjem gusto& diskontinuiteta i njihovom statistilikom obradom. Prema dijagramima kumula- tivne distribucije mjerenih podataka o gustoCi dis- kontinuiteta, maksimalna teoretska veliliina bloka koji se miniranjem, bez dodatnog drobljenja stijen- ske mase, mogao pridobiti, odrectena je dimenzijama 244 x 269 x 348 cm. Kod toga treba napomenuti, da se kod miniranja 80% energije eksplozije koristi za lom po prirodnim diskontinuitetima, a oko 20% troSi se na razaranje blokova formiranjem novih pukotina (F a r m e r et al., 1991). Od novih pukotina, svega oko 2% nastalo je kompresijom, dok su sve ostale nastale tenzijom (Fa rmer  et al., 1991). Ukoliko se prema najvehj prosjelinoj veliliini frag- menata koji su u stijenskoj masi prirodno odvojeni diskontinuitetima, procijene brzine uzdufnih sei- zmilikih valova (B o f  i C i B r a u n, 1991) za stijensku masu u cjelini (oko 2400 m/s) i kompaktan stijenski blok (oko 5400 d s ) ,  a procjene i odgovarajuee jednoaksijalne livrsto& (A 1 e k s o v s k i i M i r a - k o v s k i, 1988) oko 17 MPa za stijensku masu i oko 130 MPa za kompaktan uzorak (iz ispitivanja fizicko- mehaniEkih svojstava kamena provedena na bloku, 130 MN/m2), da bi se, prema koeficijentu oslabljenja (oko 0,13) stijenska masa mogla smatrati kvazihomo- genom sredinom (L o m t a d z e, 1970). Miniranje treba projektirati tako, da se smanji ko l iha  natgabaritnih blokova. Mora se primijeniti metoda koja veC u fazi miniranja omoguCuje razbi- janje cijele stijenske mase. Dui svih pravaca postoje natgabaritne dimenzije blokova ( I l l  x 141 x 166 cm). Zbog toga se ni jedan pravac ne mofe uzeti kao preferirani. Dodatno drob- ljenje stijenske mase miniranjem moralo se predvi- djeti du2 svih pravaca. I u sluEaju kada bi se uzelo, da je dozvoljena koliEina natgabaritnih blokova do 1 % i tada bi se, takoder moralo predvidjeti dodatno drobljenje materijala u stijenskoj masi duf svih pra- vaca. To se mofe postiCi primjenom drugacijeg odnosa veliEine izbojnice i razmaka izmedu minskih buSotina (K r s n i k, 1989). Tako izvedeno miniranje mofe dati optimalne rezultate, uz smanjenje potreb- nog buSenja i utroSka eksploziva. BuSaEko-minerski radovi izvodili su se po fazama na dvije etafe visine 15 m. BuSotine su bile pod nagibom od 70' od razine vrha kamenoloma, odno- sno I. etafe. Kod miniranja primjenjivala se mrefa 2,5 m X 2,5 m, Sto je bilo obrazloieno potreborn dobivanja materijala maksimalnih dimenzija 0,4 x 0,4 x 0,4 m. No i pored guste mrefe buSotina u odminiranom materijalu je bilo preko 5 % blokova natgabaritnih dimenzija. Odminirana masa bila je odbakna od stijene. To je dokazivalo da se ogromna koliliina energije eksplozije troSi na odbacivanje materijala, umjesto na drobljenje stijenske mase. Zbog toga su nakon provedenog snimanja polofaja i gusto& diskontinuiteta i obrade dobivenih podata- ka, odredeni novi parametri za miniranje. Kod toga se uzelo u obzir karakteristike tektonskog sklopa stijenske mase, promjenu orijentacije fronte kao i odnosa alw = 1,3, kod kojeg se postiie drobljenje blokova eksplozijom. Za prorahn veliEine linije najmanjeg otpora kori- Sten je izraz Langeforsa (K r s n i k, 1989), za promjer buktine 85 mm, gustoCu glavnog eksplozivnog naboja 0,8 g/cm3 i koeficijent minirljivosti stijenske mase od 0,4, uz miniranje AMONALOM. ProraEu- nom je dobiveno da se kao veliliina linije najmanjeg otpora mofe uzeti 3,O m i prema tome razmak izmedu buSotina 3,9 m (4,O m). Dubina minske buSotine bila je 17,O my a proraliunati volumen izbi- janja po jednoj buSotini 191,4 m3, odnosno uliinak miniranja 11,2 m3/m buSenja. Predvidena ukupna duZina eksplozivnog naboja bila je 13,9 my od liega glavnog naboja 3,l m. Predvidena du2ina Eepa bila je 3,l  m, a specifilina potrobnja eksploziva 0,33 kg/m3. Odredivanje optimalne izbojnice u kamenoloma Da bi se potvrdili izraliunati parametri miniranja proveden je eksperiment u kalnenolomu. IzbuSena je jedna vertikalna buSotina dubine 16 m (K r s n i k, 1989). Za miniranje je upotrebljen eksploziv AMO- NAL. Nakon miniranja izmjerena je izbojnica. Izno- sila je tolino 3,O m. Time su u potpunosti provjereni i potvrdeni rezultati prorahnavanja optimalnih para- metara miniranja. Oblik odminirane mase kao pokazatelj uspjeinosti mhhanja Jedan od pokazatelja uspjeSnosti miniranja je i ' oblik odminirane mase iz kojeg se moie indicirati, da Li je najveCi dio eksplozijom oslobodene energije utroSen na drobljenje stijenskih blokova i postizanje feljenog granulata u odminiranoj masi, ili je energija utroSena na odbacivanje materijala od kosine na kojoj je miniranje izvedeno. Prije provedene optimalizacije oblik odminirane mase u kamenolomu >>LakoviCicc ukazivao je da se najve6 dio energije eksplozije troSi na odbacivanje materijala od kosine izmedu etaia (slika 6). Bilo je sluliajeva da je odminirani materijal bio razbacan i po cijelom osnovnom platou, odnosno I. .eta% kame- noloma. Kod toga je bilo i preko 5 % natgabaritnih 84 Rudarsko-geo1oSko-naftni zbornik, Vol. 4, Zagreb, 1992 blokova, koji su naknadno sekundarnim miniranjem razbijani. Na etaZama su ponekad ostajali i neodmi- nirani >>pragovicc. r Fig. 6. Shape of the blasted material using previous parameters ~ o t .  1. oblik radne fronte p i j e  miniranja. a = w = 2 , 5  m. Phot. I.  Shape of the working front before blasting. Provedenom optimalizacijom odminirani materijal bio je nenatno odbakn od kosine izmedu etaZa. Ostvaren je potpuni i ravni odlom minirane stijene. Dobivena je na tno  povoljnija granulacija s manje od 1 % natgabaritnih blokova. Konus odminiranog materijala dosizao je do oko 2./3 visine e t d e  (slika 7). Visina i Sirina konusa odminiranog materijala te njegov granulometrijski sastav ukazivali su da je miniranje s novim parametrima i promijenjenom orjentacijom fronte kamenoloma bilo uspjeSno. ....... ........ ........ .. ....... I Fot. 2. Oblik odminiranog materijala nakon miniranja s parame- trima w=3,0  m i a=4,0 m. ......... .......... ........... ........... Phot. 2. Shape of the blasted material afier blasting using new ........... ............. .............. parameters w = 3,O m and a = 4,O rn. buiaEko-minerskih radova za pridobivanje istih koli- SI. 7. Oblik odminirane mase minirane s novim parametrima i5na kamena smanjili su se prib12no na polovinu. w=3,0  m i a=4,0 m. Fig. 7. Shape of the blasted material using new parameters w = 3,O Optimalizacija je provedena nakon detaljnog snima- m and a = 4 m .  nja diskontinuitata u stijenskoj masi. Na osnovu statistiEke obrade dobivenih podataka ~ ~ ~ l ~ d  odloma stijene prije miniranja i izgled sti- prognoziran je vjerojatni granulometrijski sastav jene odminiranim materijalom nakon optimalizaci,e odminiranog materijala, kada se kod odloma prili- miniranja vidljiv je na fotografijama 1 i 2. kom miniranja koriste samo postojeki prirodni dis- kontinuiteti u stijenskoj masi, bez njenog dodatnog Postignoti ekonomski efekti ' drobljenja. Dokazano je, da j e gustoCa diskontinui- teta za te uvjete eksploatacije nedovoljna dui svih S obzirom da su umjesto ve l i~na  miniranja 2,s pravaca pa je neophodno dodatno drobljenje mate- m x 2,s m predlozene velieine 3,O x 4,O to Ce za rijala u fazi miniranja. ProraEunata veliSna izbojnice godignju proizvodnju od oko 80.000 m3 umjesto od 3,O m, kontrolirana je eksperimentalno izradom 12.800 m biti potrebno izbugiti Sam0 6.670 m b&- vertikalne minske buSotine i odgovarajukim minira- tins. Specifiha potrognja eksploziva smanjiti & se njem. Primjenjeni odnos velii5ne izbojnice i razmaka od saddnjih 0,63 kg/m3 na 0,33 kdm3. ZnaEi da su izmedu minskih buSotina od 1,3, omogukio je optimalizacijom miniranja trogkovi buSenja i eksplo- dodatno drobljenje stijenskih blokova eksplozijom, ziva smanjeni pribliZno na polovinu. tako da je praktiEki prestala potreba za sekundarnim miniranjem natgabaritnih blokova. Zakljuhk Primljeno: 28. I. 1992. Optimalizacijom miniranja uz zaokretanje fronte PrihvaCeno: 9. VZ. 1992. kamenoloma za pribliino 20" i ostvarivanje traitenog granulometrijskog sastava odminirane mase troikovi BoEiC, B. & Braacn, K.:  Optimalizacija miniranja 85 LITERATURA B o f i 6, B. (1989): wUtjecaj projektnih rjeSenja buSaEko-miner- skih radova na ekonomiEnost eksploatacije*. VII. jugoslaven- ski simpozij o podinskoj eksploataciji, Zbornik radova, 25-30, Beoliin. BofiC,  B., B r a u n ,  K., B r a u n - D r a v e c ,  J., (1989): ~Pri- mjena raEunarske tehnike u projektiranju minerskih radova u kamenolomima i podinskim kopovima~. Jugoslovensko- poljski simpozijum: vPrimena rahnarske tehnike u povdin- skoj eksploataciji mineralnih sirovinaa. Zbornik radova, 129- 144, Kostolac. B o f i 6 ,  B., B r a u n ,  K., B r a u n - D r a v e c ,  J. (1989): ~Utjecaj tektonskog sklopa na formiranje podinskog kopa i miniranje u kamenolomu dolomita eelina kraj Daruvara*. Simpozijum rudarstva i metalurgije, Zbornik radova, 205-211, Bor. B o f i t ,  B., B r a u n ,  K. (1991): *Tectonic fabric and blasting in dolomite rocks*. 7. International Conmess on Rock Mec- Braun,K. ,  BofiC,  B., B r a u n - D r a v e c , J . ,  (1989): aUtjecaj tektonskog sklopa na formiranje povrSinskog kopa u kameno- lomu dolomita ZapreSiCki Ivanec kraj Zagreba*. Rudarsko- geoloiko-naftni zbornik, 1, 95-100, Zagreb. F a r m e r ,  I., W., K e m e n y ,  J., M., M c D o n ~ e l ,  C. (1991): .Analysis of rock fragmentation in bench blasting using digital image processing*. 7. International Congress on Rock Mec- hanics, Proceedings, Volume 2, 1037-1042, Aachen. H o e  k, E., Bray ,  J. (1974): ,Rock Slope Engineering*. The Institution of Mining and Metallurgy, Gresham press, 309 str. London K r s n i  k, J. (1989): ,Miniranje<<. SveuEitiSte u Zagrebu, Rudar- sko-geoloSko-naftni fakultet, Institut za rudarstvo, geotehniku i naftu, 100 str., Zagreb. L o m  t ad  ze, V., D. (1970): ,>InZenjernaja geologija, in2enjernaja petrografijau. Izdateljstvo aNjedra*, 512 str., Lenjingrad. R o b e r t s ,  A. (1977): ~Geotechnologys. Pergamon Press, 342 hanics, Proceedings, Volume 2, 1031-1035, Aachen. str., London. Optimalhation of Blasting in ~Lakoviau Limestone Quarry B. BoZiC and K. Braun In ~LakoviCia quarry near Baderna, limestone is mined for road building purposes in Istria. Blasting is carried out on two floors, each 15 m in height. The sizes of blasted rocks are not satisfactory containing over 5 % of blocks with unsuitable dirnen- sions. Their forms have also showed that blasting parameters are not optimal because large part of explosive energy had to be used for throwing away of blasted rock masses. Investigations of . the tectonic structure of the rocks have been used for optirnati- zation of work front and blasting works. Structural geological data of investigated discontinuities in three characteristic directions are examined statistically. It is determined that optimal blasting conditions may be achie- ved if the work front of the quany face is turned for 20 degrees thus providing not more then 1 % of rock blocks with unsuitable sizes in the blasted rock material. The lowest resistance line of 3,O m has been determined by counting, and proved experimen- tally. In relation with the existing blasting system with the lowest resistance line w = 3,O m and distance a = 4,O m the required sizes of blasted rock fractions could be achieved. Both the blasted rock shapes and sizes have proved the blasting techniques to be successful for the largest portion of explosive energy was used to break the rock masses. Only a smaller part was used to discard the rock material from the work face. Together with better particle sizes the specific consumption of explosive has been lowered from 0,63 kg/m3 to 0,33 kg/m3 or, in annual production of 80.000 m3, this will decrease the consum- ption od explosive for 24.000 kg. For an equal annual production of building rocks 6.670 m of shot holes are now needed instead of previous 12.800 m. 

OPTIMALIZATION OF BLASTING IN »LAKOVIĆI« LIMESTONE QUARRY

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Directory of Open Access Journals

Hrčak - Portal of scientific journals of Croatia