Η Κατανοµή της Ποιότητας Λιγνίτη Πολυστρωµατικών Λιγνιτοφόρων Κοιτασµάτων και οι Τεχνολογικές υνατότητες Αναβάθµισής της.

Transcript

1 1 Η Κατανοµή της Ποιότητας Λιγνίτη Πολυστρωµατικών Λιγνιτοφόρων Κοιτασµάτων και οι Τεχνολογικές υνατότητες Αναβάθµισής της. Distribution of Lignite Quality in Multiseam Lignite Deposits and Technological Possibilities for its Upgrade. ΚΑΒΟΥΡΙ ΗΣ, Κ. ρ. Μετ/γος Μηχανικός, Αναπλ. Καθηγητής, Πολ. Κρήτης, /ντής ΛΚΠΑ/ ΕΗ ΑΚΥΛΑΣ, Ν. Μετ/γος Μηχανικός, Επιστ. Συνεργάτης Ε.Μ.Π., Επιτελ. Βοηθός /ντής ΑΟ/ ΕΗ ΛΕΟΝΤΙ ΗΣ, Μ. ρ. Μετ/γος Μηχανικός, Τοµεάρχης ΑΟ/ ΕΗ ΡΟΥΜΠΟΣ, Χ. Μετ/γος Μηχανικός, ΑΟ/ ΕΗ ΠΕΡΙΛΗΨΗ : Ο ποσοτικός και ποιοτικός υπολογισµός των εκµεταλλεύσιµων αποθεµάτων πολυστρωµατικών λιγνιτοφόρων κοιτασµάτων αποτελεί ένα σύνθετο πρόβληµα. Οι βασικές ποιοτικές παράµετροι του γεωλογικού λιγνίτη διαφοροποιούνται σε σχέση µε τις αντίστοιχες παραµέτρους του εκµεταλλεύσιµου λιγνίτη που τελικά εξορύσσεται, οι οποίες υπολογίζονται µε τη χρήση κατάλληλου αλγορίθµου. Ο αλγόριθµος που έχει αναπτυχθεί ενοποιεί λεπτά διαδοχικά στρώµατα σε ενιαία απολήψιµα τµήµατα µεγαλύτερου πάχους, µε ορισµένα κριτήρια αξιολόγησης των πρωτογενών δεδοµένων από τη γεωτρητική έρευνα. Στην παρούσα εργασία διερευνάται η διακύµανση της ποιότητας του γεωλογικού λιγνίτη κατά την οριζόντια και κατακόρυφη ανάπτυξη του κοιτάσµατος, πολυστρωµατικών κοιτασµάτων στις λεκάνες Πτολεµαΐδας Μεγαλόπολης, η εκµετάλλευση των οποίων διενεργείται από τη ΕΗ, καθώς και η συσχέτιση των κατανοµών που παρατηρούνται στα ποιοτικά χαρακτηριστικά του γεωλογικού και του εκµεταλλεύσιµου λιγνίτη που τελικά εξορύσσεται. Με βάση τα παραπάνω αποτελέσµατα, παρουσιάζονται οι τεχνολογικές δυνατότητες αναβάθµισης της ποιότητας του λιγνίτη και οµοιογενοποίησής του για σταθερή τροφοδοσία του ΑΗΣ, µε στόχο την επαύξηση των απολήψιµων αποθεµάτων και, συνεπακόλουθα, τη βελτίωση των οικονοµικών µεγεθών της εκµετάλλευσης. ABSTRACT : The exploitable lignite reserves estimation (quantity and quality data) in multiseam lignite deposits is a multidimensional problem. Τhe basic quality parameters of lignite is situ are differentiated referring to the relevant parameters of the excavated lignite that are calculated applying a suitable algorithm. According to that algorithm layers of lignite and waste interburden layers are grouped to exploitable blocks using specific criteria for the evaluation of the drillholes data. In this paper, the distribution of the geological lignite quality to the horizontal and vertical development of the lignite deposit in the multiseam lignite deposits of Ptolemais and Megalopolis, which are exploited by Public Power Corporation, is investigated and correlated to the data of the excavated lignite. According to the results, the technological possibilities for the upgrade of the lignite quality and for the lignite homogenization are presented, in order to increase the exploitable lignite reserves and, consequently, to improve the cost data of the exploitation. 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1 Τα πολυστρωµατικά λιγνιτικά κοιτάσµατα των λιγνιτοφόρων λεκανών Πτολεµαΐδας- Μεγαλόπολης Στη υτική Μακεδονία και ειδικότερα στην τεκτονική τάφρο, που αναπτύσσεται κατά τον άξονα Ελασσόνας - Κοζάνης - Πτολεµαΐδας - Φλώρινας είναι συγκεντρωµένο το µεγαλύτερο µέρος του λιγνιτικού δυναµικού της χώρας µας. Τα συνολικά βεβαιωµένα αποθέµατα που

2 2 εντοπίστηκαν ανέρχονταν σε 4,3 δις tn, που αποτελούν τα 2/3 των συνολικών ελληνικών λιγνιτικών αποθεµάτων. Τα σηµαντικότερα λιγνιτικά κοιτάσµατα, που είναι συγκεντρωµένα στις επιµέρους λεκάνες της υπόψη τεκτονικής τάφρου είναι τα εξής (σχήµα 1) : Κοίτασµα Φλώρινας» Αµυνταίου» Πτολεµαΐδας» Κοζάνης» Ελασσόνας Με τα σηµερινά οικονοµικά και τεχνικά δεδοµένα, τα εναποµένοντα εκµεταλλεύσιµα αποθέµατα (από ) εκτιµώνται σε 2,4 δις tn περίπου. Ο µεγαλύτερος όγκος των εκµεταλλεύσιµων αποθεµάτων, - 2,1 δις tn περίπου - είναι συγκεντρωµένος στο κοίτασµα που βρίσκεται µεταξύ των πόλεων Κοζάνης και Πτολεµαΐδας. Στο λιγνιτικό κέντρο Πτολεµαΐδας Αµυνταίου (ΛΚΠΑ) βρίσκονται σήµερα υπό εκµετάλλευση, από τη ΕΗ, πέντε ορυχεία : Ορυχείο Βόρειου Πεδίου» Πεδίο Κοµάνου» Καρδιάς (Τοµέας 6)» Νότιου Πεδίου Ορυχείο Αµυνταίου Ο ετήσιος ρυθµός παραγωγής λιγνίτη στο ΛΚΠΑ ανέρχεται σε 50 εκ. tn και ο αντίστοιχος της συνολικής διακίνησης σε 250 εκ. m 3. Οι λιγνίτες της ευρύτερης λεκάνης Πτολεµαΐδας απαντώνται µέσα σε τριτογενή, κυρίως λιµναία ή ποτάµια ιζήµατα, που στο µεγαλύτερο ποσοστό τους αποτελούνται από µάργες και αργίλους. Η λιγνιτοφορία των ως άνω ιζηµάτων αναπτύσσεται σε πολλά επίπεδα στρώµατα µικρού και ποικίλοντος πάχους, που εναλλάσσονται µε ενδιάµεσες στείρες ενστρώσεις διαφορετικής λιθολογικής και πετρογραφικής σύστασης. Η πολυστρωµατικότητα των κοιτασµάτων της περιοχής Πτολεµαΐδας συσχετίζεται άµεσα µε τον τρόπο γένεσης των κοιτασµάτων. Τα στρώµατα του λιγνίτη προήλθαν από την µερική ενανθράκωση κυρίως κατώτερων υδρόβιων-υδροχαρών φυτών (βρύα, καλάµια κ.λ.π.), που αναπτύχθηκαν στη φάση του νεογενούς έλους, ενώ κατά τη φάση των λιµνών από τα φερτά υλικά προήλθαν τα ενδιάµεσα στρώµατα στείρων (µάργες, άργιλος κ.λ.π.). Έτσι προέκυψαν λιγνιτικά πολυστρωµατικά κοιτάσµατα (Zebra Kohle), (φωτογραφία 1). Το πάχος των λιγνιτικών στρωµάτων και των ενδιάµεσων στείρων ενστρώσεων ποικίλλει από λίγα εκατοστά (~3cm) µέχρι 5,0 m περίπου. Η συχνή εναλλαγή ενδιάµεσων στείρων υλικών και λιγνιτικών στρωµάτων αποτελεί δυσµενή παράγοντα για την όλη εκµετάλλευση, δεδοµένου ότι επαυξάνει το κόστος εκµετάλλευσης µε την επιβαλλόµενη, λόγω του µικρού πάχους, εκλεκτική εξόρυξη, αλλά και επιφέρει αναπόφευκτη ανάµειξη του λιγνίτη µε τις άγονες λεπτές ενστρώσεις, που δεν µπορούν να διαχωρισθούν και αποµακρυνθούν, µε αποτέλεσµα τη χειροτέρευση της ποιότητας του ήδη φτωχού σε θερµίδες και πλούσιου σε τέφρα λιγνίτη. Παρόµοιου τύπου πολυστρωµατικά κοιτάσµατα απαντώνται στην περιοχή της Μεγαλόπολης. Στο λιγνιτικό κέντρο Μεγαλόπολης (ΛΚΜ) τα εκµεταλλεύσιµα αποθέµατα από υπολογίζονται σε 300 εκ. tn. Η εκµετάλλευση διενεργείται από τη ΕΗ σε 3 λιγνιτικά πεδία, Χωρεµίου, Μαραθούσας και Κυπαρισσίων µε µεγαλύτερο το πεδίο Χωρεµίου. Η ετήσια παραγωγή λιγνίτη στο ΛΚΜ ανέρχεται σε 12,5 εκ. tn και οι συνολικές διακινήσεις σε 38 εκ. m 3.

3 3 Φωτογραφία 1. Γεωλογική τοµή πολυστρωµατικού κοιτάσµατος. Photograph 1. Cross section of multiseam deposit. 1.2 Ποιότητα λιγνίτη τροφοδοσίας του ΑΗΣ Ο λιγνίτης που εξορύσσεται στα λιγνιτωρυχεία Πτολεµαΐδας και Μεγαλόπολης δεν έχει σταθερή ποιότητα, αλλά παρουσιάζει έντονη ποιοτική ανοµοιογένεια. Η διακύµανση αυτή σχετίζεται άµεσα µε τον τρόπο γένεσης των κοιτασµάτων, καθώς επίσης και µε την εφαρµοζόµενη τεχνολογία εξόρυξης των λιγνιτικών στρωµάτων. Τα βασικά χαρακτηριστικά της κατανοµής της περιεκτικότητας σε τέφρα επί ξηρού του εξορυσσόµενου λιγνίτη στα πολυστρωµατικά κοιτάσµατα της περιοχής Πτολεµαϊδας για το έτος 1998 παρουσιάζονται στον Πίνακα 1. Όπως προκύπτει από τον Πίνακα 1, συσχετίζοντας την ποιότητα των µέσων ηµερήσιων δειγµάτων του παραχθέντος λιγνίτη από κάθε Ορυχείο κατά το 1998 µε την ποιότητα του προδιαγραφέντος καυσίµου, για τους αντίστοιχους ΑΗΣ, προκύπτει ότι ένα ποσοστό του τροφοδοτηθέντος λιγνίτη είναι χειρότερο από τα χαρακτηριστικά του προδιαγραφέντος καυσίµου, γεγονός που επηρεάζει αρνητικά τη φόρτιση και την απόδοση των θερµοηλεκτρικών µονάδων (Kavourides and Pavloudakis, 1999). Πίνακας 1: Βασικά χαρακτηριστικά της στατιστικής κατανοµής της τέφρας επί ξηρού του λιγνίτη που παρήχθηκε στα Ορυχεία του ΛΚΠ-Α κατά το έτος Table 1:Statistical distribution of Ash water free of lignite excavated in LCP-A mines in Ορυχεία / ΑΗΣ Ο.Κ.Π./ ΑΗΣ Πτολ/δας Ο.Π.Κ./ ΑΗΣ Kαρδιάς Ο.Ν.Π./ ΑΗΣ Αγ. ηµητρίου Ο.Π.Α./ ΑΗΣ Αµυνταίου Προδιαγραφή 30 (min 15 - max 45) 30 (min 15 - max 45) 30 (min 10 - max 40) 40 (min 17 - max 50) Τέφρα επί ξηρού % Μέση Τιµή Τυπική απόκλιση 33,9 3,39 29,9 2,59 32,0 3,24 36,2 2,9

4 4 Επισηµαίνεται ότι στο µεγαλύτερο µέρος των περιπτώσεων η µέση µηνιαία ποιότητα του παραχθέντος λιγνίτη βρίσκεται µέσα στα όρια του προδιαγραφέντος καυσίµου, για τον αντίστοιχο ΑΗΣ. Η αξιοποίηση του λιγνίτη σε ηλεκτρικές και κυρίως εξωηλεκτρικές χρήσεις προϋποθέτει σταθερή, οµοιόµορφη και καλή ποιότητά του (χαµηλή τέφρα κ.λ.π.), και επιπρόσθετα σε ορισµένες εξωηλεκτικές χρήσεις απαιτούνται συγκεκριµένες ποιοτικές παράµετροι (πτητικά, σύσταση οργανικής και ανόργανης ύλης, φυσικές-µηχανικές ιδιότητες κ.λ.π.) και σε ορισµένες εφαρµογές απαιτούνται εξευγενισµένα προϊόντα λιγνίτη. Προς αυτήν την κατεύθυνση συµβάλλει σηµαντικά η χρησιµοποίηση αναβαθµισµένης ποιότητας λιγνίτη και σ' ορισµένες περιπτώσεις εξευγενισµένων προϊόντων λιγνίτη. Οι τεχνολογικές παρεµβάσεις και οι βασικές διεργασίες, που προσιδιάζουν στη φύση των λιγνιτών Πτολεµαΐδας και αφορούν την αναβάθµιση της ποιότητάς τους ή την παραγωγή εξευγενισµένων προϊόντων και ενδιαφέρουν τη χώρα µας είναι οι εξής : Οµογενοποίηση της ποιότητας του λιγνίτη. Ξήρανση - µπρικεττοποίηση. Συµβατικές µέθοδοι εµπλουτισµού. Εξανθράκωση. Εξαερίωση. Σηµειώνεται ότι όλα τα κοιτάσµατα δεν επιδέχονται εξευγενισµό και ως εκ τούτου σε πολλές περιπτώσεις µοναδικός τρόπος αξιοποίησης είναι η καύση για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Για το λόγο αυτό σε κάθε κοίτασµα απαιτείται η εκπόνηση ειδικής µελέτης για την πλήρη γνώση των ποιοτικών χαρακτηριστικών των κοιτασµάτων και ξεχωριστή έρευνα για τον καθορισµό του τµήµατος εκείνου του κοιτάσµατος που προσφέρεται για εξευγενισµό και για ειδικές εξωηλεκτρικές χρήσεις. Στα βασικά ποιοτικά χαρακτηριστικά του λιγνίτη τροφοδοσίας των σταθµών περιλαµβάνονται τα εξής: Η Φυσική Υγρασία (%) Η Τέφρα επί ξηρού (%) Η Κατωτέρα Θερµαντική Ικανότητα (kcal/kg) Η παράµετρος που λαµβάνεται υπόψη για την αξιολόγηση των πρωτογενών στοιχείων των γεωτρήσεων, η οποία διερευνήθηκε στην παρούσα µελέτη είναι η Τέφρα επί ξηρού (Τ.ε.ξ.). Με βάση την παράµετρο αυτή τα λιγνιτικά αποθέµατα των ορυχείων Χωρεµίου (ΛΚΜ) και Μαυροπηγής (ΛΚΠΑ) χωρίστηκαν σε κατηγορίες για να καθορισθούν τα τµήµατα των κοιτασµάτων που απαιτούν περαιτέρω επεξεργασία για την τροφοδοσία του ΑΗΣ. 2. ΚΡΙΤΗΡΙΑ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ ΤΩΝ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ - ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΥ ΑΠΟΘΕΜΑΤΩΝ Τα κριτήρια που χρησιµοποιούνται κατά την αξιολόγηση των πρωτογενών στοιχείων των γεωτρήσεων έτσι ώστε να προκύψουν τα ποσοτικά και ποιοτικά στοιχεία του εκµεταλλεύσιµου - απολήψιµου λιγνίτη µε την εφαρµογή κατάλληλου αλγορίθµου είναι : - Το ελάχιστο πάχος στείρου στρώµατος που περιβάλλεται µεταξύ λιγνιτικών στρωµάτων και µπορεί να εξορυχθεί εκλεκτικά προκειµένου να απορριφθεί. - Το ελάχιστο πάχος των ενοποιηµένων στρωµάτων λιγνίτη (πακέτων ή blocks), στα οποία συµπεριλαµβάνονται και ενδιάµεσα στείρα µε πάχος µικρότερο από εκείνο που απαιτείται για εκλεκτική εξόρυξη και απόρριψη. - Το ανώτατο όριο της περιεχόµενης τέφρας επί ξηρού των ενοποιηµένων στρωµάτων λιγνίτη. - Το πάχος απωλειών λιγνίτη στη διεπιφάνεια λιγνιτικών πακέτων-αγόνων υλικών. - Το πάχος της ρύπανσης-αραίωσης που δηµιουργείται λόγω της συνεξόρυξης λεπτών στείρων ενστρώσεων. Έπειτα από την αξιολόγηση των πρωτογενών στοιχείων των γεωτρήσεων, το πρόγραµµα δηµιουργεί τετραγωνικό κάναβο και σε κάθε κορυφή του κανάβου υπολογίζονται τα ποιοτικά και ποσοτικά δεδοµένα του κοιτάσµατος (µέσο πάχος λιγνίτη, ενδιαµέσων, υπερκειµένων, µέση τιµή των ποιοτικών χαρακτηριστικών του λιγνίτη) µε στοιχεία από τις τρεις πλησιέστερες γεωτρήσεις εντός µιας επιλεγµένης ακτίνας επιρροής, µε εφαρµογή της µεθόδου των αντιστρόφων τετραγώνων (εξίσωση 1): 3 Ρi I = 1 = di Ρ (1) di i= 1 2

5 5 Όπου Ρ, η δεδοµένη παράµετρος di, η απόσταση της κορυφής του κανάβου από την γεώτρηση i. Με εφαρµογή κριτηρίων αξιολόγησης των γεωτρήσεων, που οδηγούν σε δηµιουργία εκµεταλλεύσιµων πακέτων λιγνίτη υπολογίζονται τα ποιοτικά - ποσοτικά στοιχεία των εκµεταλλεύσιµων αποθεµάτων λιγνίτη, τα οποία και επαληθεύονται από τα απολογιστικά στοιχεία του λιγνίτη που εξορύσσεται στην πράξη. Η συσχέτιση αυτή θεωρείται ικανοποιητική (Kavourides et al., 2000). Κατά την αξιολόγηση των πρωτογενών στοιχείων των γεωτρήσεων, η προσπάθεια ταξινόµησης κατά κατηγορία µε βάση την περιεκτικότητα σε Τ.ε.ξ. των εκµεταλλεύσιµων λιγνιτικών αποθεµάτων, µε εφαρµογή διαφορετικού ορίου της Τ.ε.ξ, οδήγησε στο παράδοξο οι κατηγορίες αποθεµάτων να εµφανίζουν µέση Τ.ε.ξ. εκτός των ορίων της Τ.ε.ξ που ορίζουν την αντίστοιχη κατηγορία. Το φαινόµενο αυτό παρατηρείται, διότι µε την εφαρµογή διαφορετικού ορίου Τ.ε.ξ. γίνεται ανακατανοµή των στρωµάτων λιγνίτη που συµµετέχουν στα απολήψιµα πακέτα, µε αποτέλεσµα να µην είναι δυνατός ο προσδιορισµός της χωρικής κατανοµής των κατηγοριών λιγνίτη. Για να αντιµετωπιστεί το πρόβληµα αυτό, εφαρµόσθηκε η µεθοδολογία προσδιορισµού της χωρικής κατανοµής των ποσοτικών χαρακτηριστικών του γεωλογικού λιγνίτη και η συσχέτισή τους µε τα εκµεταλλεύσιµα αποθέµατα. Ως γεωλογικό λιγνίτη θεωρούµε τα στρώµατα in situ λιγνίτη. Από σχετική µελέτη που αφορούσε τη σύγκριση των γεωλογικών κοιτασµατολογικών χαρακτηριστικών δύο εκµεταλλεύσιµων κοιτασµάτων του ΛΚΠΑ και συγκεκριµένα του Τοµέα 6 κα του Ν. Πεδίου (Ακύλας κ.α. 1999), προέκυψε ότι οι διαφοροποιήσεις στα ποιοτικά χαρακτηριστικά του εξορυσσόµενου λιγνίτη από τα παραπάνω ορυχεία οφείλονται κυρίως στις διαφορές των γεωλογικών - κοιτασµατολογικών χαρακτηριστικών των δύο κοιτασµάτων και όχι στο διαφορετικό µέγεθος του εξοπλισµού που χρησιµοποιείται στα δύο ορυχεία ή στη µέθοδο εξόρυξης. 3. ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΒΑΣΙΚΩΝ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΤΟΥ ΓΕΩΛΟΓΙΚΟΥ ΛΙΓΝΙΤΗ. Για τον έλεγχο της κατανοµής των βασικών ποιοτικών και ποσοτικών παραµέτρων του γεωλογικού λιγνίτη, η αξιολόγηση των πρωτογενών στοιχείων των γεωτρήσεων έγινε µε τέτοια κριτήρια έτσι ώστε να αποκλείεται η συµµετοχή στρωµάτων αγόνων στον σχηµατισµό πακέτων λιγνίτη, και να λαµβάνονται υπόψη κατά την αξιολόγηση όλα τα στρώµατα λιγνίτη, ανεξαρτήτως πάχους. Για να διαπιστωθεί η διακύµανση των ποσοτικών και ποιοτικών χαρακτηριστικών του γεωλογικού λιγνίτη κατά την οριζόντια και κατά την κατακόρυφη ανάπτυξη του κοιτάσµατος, εφαρµόζεται η µεθοδολογία υπολογισµών ανά τοµή (κατακόρυφη ανάπτυξη) και τοµέα του ορυχείου (οριζόντια ανάπτυξη). Σηµειώνεται ότι κάθε τοµέας αναλογεί σε τµήµα του κοιτάσµατος που αντιστοιχεί σε λειτουργία του ορυχείου για 3-5 έτη. Με εφαρµογή ανώτατων ορίων Τ.ε.ξ. 38%, 45%, 50%, 55% και 60%, προκύπτουν οι παρακάτω πέντε κατηγορίες αποθεµάτων διαφοροποιηµένες ως προς την Τ.ε.ξ. : 0-38% 38-45% 45-50% 50-55% 55-60% Η µεθοδολογία εφαρµόσθηκε στα ορυχεία Χωρεµίου (ΛΚΜ) και Μαυροπηγής (ΛΚΠΑ). Τα δύο ορυχεία καταλαµβάνουν περίπου την ίδια έκταση, της τάξεως των 14 km 2. Το ορυχείο Χωρεµίου έχει χωρισθεί σε 6 τοµές λειτουργίας (βαθµίδες) στις οποίες έχουν εγκατασταθεί αντίστοιχοι καδοφόροι εκσκαφείς και σε 3 τοµείς, που παρουσιάζονται στο σχήµα 2. Οι τρεις πρώτες τοµές εµφανίζονται µόνο στους τοµείς 2 και 3, ενώ οι υπόλοιπες τρεις σε όλους τους τοµείς του ορυχείου. Εκτός από την τοµή 1, οι υπόλοιπες τοµές του ορυχείου είναι λιγνιτικές. Το ορυχείο βρίσκεται σε λειτουργία από το έτος 1972 και τα εναποµείναντα αποθέµατα από ανέρχονται σε 237 εκ. tn µε µέση Κ.Θ.Ι Kcal/kg και µέση σχέση εκµετάλλευσης 1,8:1 m 3 /tn. Η πυκνότητα των γεωτρήσεων που έχουν εκτελεστεί στην περιοχή του ορυχείου κυµαίνεται από 10 έως 25 γεωτρήσεις ανά km 2

6 6 ενώ ο συνολικός αριθµός τους στην περιοχή µελέτης ανήλθε σε 300. Το νέο ορυχείο Μαυροπηγής, του οποίου η αρχική διάνοιξη έχει προγραµµατισθεί να γίνει το επόµενο έτος, έχει σχεδιασθεί µε 9 τοµές Στα σχήµατα 4 και 5 παρουσιάζονται οι τιµές της τέφρας επί ξηρού για κάθε τοµέα της τοµής 4, στα ορυχεία Χωρεµίου και Μαυροπηγής αντίστοιχα. Ανάλογα αποτελέσµατα προέκυψαν και για τις υπόλοιπες τοµές των δύο ορυχείων. λειτουργίας, από τις οποίες οι 7 έχουν καθολική εξάπλωση σε όλη την έκταση του ορυχείου. Στο ορυχείο αυτό η διαµόρφωση του φυσικού εδάφους δεν είναι οµαλή και το κοίτασµα είναι έντονα τεκτονισµένο. Τα αποθέµατα του κοιτάσµατος έχουν υπολογισθεί σε 178 εκ. tn µε µέση Κ.Θ.Ι Kcal/kg και µέση σχέση εκµετάλλευσης 3,2:1 m 3 /tn. Οι υπολογισµοί της παρούσας µελέτης έχουν γίνει στους πέντε τοµείς του ορυχείου (σχήµα 3) που περιλαµβάνουν συνολικό απόθεµα 140 εκ. tn µε µέση σχέση εκµετάλλευσης 3,8:1 m 3 /tn. Η µέση πυκνότητα των γεωτρήσεων είναι περίπου 11 γεωτρήσεις ανά km 2 ενώ ο συνολικός αριθµός τους στην περιοχή µελέτης ανήλθε σε ιακύµανση της ποιότητας λιγνίτη κατά την οριζόντια ανάπτυξη του κοιτάσµατος Με βάση την µέση τέφρα επί ξηρού, από τα αποτελέσµατα των υπολογισµών προέκυψε το συµπέρασµα ότι δεν υπάρχει ουσιαστική διαφοροποίηση της ποιότητας του λιγνίτη κατά την οριζόντια έννοια στο ορυχείο Χωρεµίου, ενώ στο ορυχείο Μαυροπηγής στους γειτονικούς τοµείς 1 και 5 εµφανίζονται µικρότερες τιµές της Τ.ε.ξ σε όλες τις τοµές, σε σχέση µε τις αντίστοιχες τιµές Τ.ε.ξ. που παρατηρούνται στους τοµείς 2, 3, 4. Τ.ε.ξ. (%) ,2 1,3 2,1 2, ΤΟΜΕΑΣ <38% 38-45% 45-50% 50-55% 55-60% Σχήµα 4. Κατανοµή Τ.ε.ξ. (%) κατά την οριζόντια έννοια στο ορ. Χωρεµίου (τοµή 4). Figure 4. Horizontal distribution of A.w.f. (%) in Choremi mine (bench 4).

7 7 5 5 Τ.ε.ξ. (%) 4 3 <38% 38-45% 45-50% 50-55% 55-60% Τ.ε.ξ. (%) 4 3 <38% 38-45% 45-50% 50-55% 55-60% ΤΟΜΕΑΣ ΒΑΘΟΣ ΑΠΟ ΤΗΝ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑ (m) Σχήµα 5. Κατανοµή Τ.ε.ξ. (%) κατά την οριζόντια έννοια στο ορ. Μαυροπηγής (τοµή 4). Figure 5. Horizontal distribution of A.w.f. (%) in Mavropigi mine (bench 4). Σχήµα 7. Κατανοµή Τ.ε.ξ. (%) κατά την κατακόρυφη έννοια στο ορ. Μαυροπηγής. Figure 7. Vertical distribution of A.w.f. (%) in Mavropigi mine. 3.2 ιακύµανση ποιότητας λιγνίτη κατά την κατακόρυφη ανάπτυξη του κοιτάσµατος Στα σχήµατα 6 και 7 παρουσιάζονται οι µεταβολές των τιµών Τ.ε.ξ. όταν αυξάνεται το βάθος των ορυχείων Χωρεµίου και Μαυροπηγής αντίστοιχα, για τις διάφορες κατηγορίες αποθεµάτων. εν παρατηρείται µονότονη µεταβολή της µέσης τέφρας επί ηλαδή παρατηρείται βελτίωση της ποιότητας του κοιτάσµατος στα βαθύτερα στρώµατά του. Όσον αφορά την ποσότητα των κατηγοριών αποθεµάτων, παρατηρούµε τα εξής : το ορυχείο Χωρεµίου το 50% των αποθεµάτων ανήκει στην πρώτη κατηγορία (µε τέφρα επί ξηρού <38%) µε µέση Τ.ε.ξ 31,1% και υπάρχει µια φθίνουσα µεταβολή σε σχέση µε τα ποσοστά των υπόλοιπων κατηγοριών (σχήµα 8). 5 1 Τ.ε.ξ. (%) ΒΑΘΟΣ ΑΠΟ ΤΗΝ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑ (m) <38% 38-45% 45-50% 50-55% 55-60% Αποθέµατα λιγνίτη (Mtn) Μέση Τ.ε.ξ. <38% 38-45% 45-50% 50-55% 55-60% Τ.ε.ξ. 31,1% 41,9% 48,4% 53,1% 57,9% Σχήµα 6. Κατανοµή Τ.ε.ξ. (%) κατά την κατακόρυφη έννοια στο ορ. Χωρεµίου. Figure 6. Vertical distribution of A.w.f. (%) in Choremi mine. ξηρού αυξανοµένου του βάθους του ορυχείου. Ενώ για το ορυχείο Χωρεµίου όλες οι κατηγορίες αποθεµάτων εµφανίζονται σε όλες τις τοµές, στο ορυχείο Μαυροπηγής οι δύο τελευταίες κατηγορίες εµφανίζονται µόνο στα ανώτερα λιγνιτικά στρώµατα. Σχήµα 8. Κατηγορίες αποθεµάτων ορυχείου Χωρεµίου (ποσοτικά και ποιοτικά δεδοµένα). Figure 8. Classes of lignite reserves in Choremi mine (quantity and quality data). Οι κατηγορίες 50-55% και 55-60% εµφανίζονται σε ποσοστό 15% περίπου του συνόλου των αποθεµάτων. Οι ποσότητες αυτές µπορούν να υποστούν αναβάθµιση για

8 8 να βελτιωθεί η σχέση εκµετάλλευσης κατά 17 % περίπου (από 1,8 m 3 /tn σε 1,5 m 3 /tn) και να µειωθεί το κόστος της εκµετάλλευσης του ορυχείου. Από απολογιστικά στοιχεία έχει διαπιστωθεί ότι το λειτουργικό κόστος είναι γραµµική συνάρτηση της σχέσης εκµετάλλευσης. Τα αποθέµατα του εκµεταλλεύσιµου λιγνίτη (που υπολογίζονται µε πάχος εκλεκτικής εξόρυξης ενδιαµέσου 25cm, ελάχιστο πάχος πακέτου 50cm και όριο Τ.ε.ξ 50%) αντιστοιχούν στα γεωλογικά αποθέµατα που προκύπτουν µε εφαρµογή του ορίου Τ.ε.ξ. 55%. Αυτό συµβαίνει διότι, όπως προκύπτει µε την παραπάνω αξιολόγηση του κοιτάσµατος, οι ποσότητες των ενδιαµέσων στείρων που συµµετέχουν στο σχηµατισµό των πακέτων είναι πολύ µικρές. Στο ορυχείο Μαυροπηγής το 90% των γεωλογικών αποθεµάτων (µε µέση τέφρα επί ξηρού 23,5%) ανήκει στην πρώτη κατηγορία (µε τέφρα επί ξηρού <38%), δηλαδή το κοίτασµα εµφανίζεται πολύ πλουσιότερο σε σχέση µε το κοίτασµα του ορυχείου Χωρεµίου (σχήµα 9). Αποθέµατα λιγνίτη (Mtn) Μέση Τ.ε.ξ. <38% 38-45% 45-50% 50-55% 55-60% 23,5% 42,5% 47,1% 53,9% 57,4% Τ.ε.ξ (%) κατανέµονται ως εξής: Τ.ε.ξ. (%) Λιγνίτης Μέση Τ.ε.ξ. (εκ.tn) (%) (%) , , , , , ,40 Ποσοστό 10% περίπου των αποθεµάτων της κατηγορίας µε Τ.ε.ξ % βρίσκεται εκτός των προδιαγραφών του αντίστοιχου ΑΗΣ και η αξιοποίηση τους προϋποθέτει την οµογενοποίησή τους µε καλής ποιότητας τµήµατα του κοιτάσµατος. Από τα παραπάνω στοιχεία προκύπτει ότι τα αποθέµατα στα πολυστρωµατικά κοιτάσµατα της Μεγαλόπολης και ιδιαίτερα της Πτολεµαϊδας καλύπτουν ένα ευρύ φάσµα ποιοτικών διαβαθµίσεων. Επιπρόσθετα, µέσα σε κάθε κατηγορία υπάρχει έντονη διακύµανση της ποιότητας του λιγνίτη. Για την καλύτερη κατανόηση της διακύµανσης που παρουσιάζει η ποιότητα του λιγνίτη σε ένα τµήµα του πολυστρωµατικού κοιτάσµατος που αντιστοιχεί σε λειτουργία ενός έτους µελετήθηκε η µεταβολή της µέσης ηµερήσιας περιεκτικότητας σε τέφρα επί ξηρού του εξορυχθέντος λιγνίτη από το ορυχείο Κυρίου Πεδίου του ΛΚΠΑ κατά το έτος Το κοίτασµα Μαυροπηγής αποτελεί συνέχεια προς δυσµάς των επί µέρους κοιτασµάτων που συνιστούν το ορυχείο Κυρίου Πεδίου. Στο ιάγραµµα του σχήµατος10 δίνεται η αθροιστική κατανοµή τέφρας επί ξηρού του λιγνίτη που εξορύχθηκε στο ορυχείο Κυρίου Πεδίου κατά το 1998 µε βάση τις αναλύσεις Σχήµα 9. Κατηγορίες αποθεµάτων ορυχείου Μαυροπηγής (ποσοτικά και ποιοτικά δεδοµένα). Figure 9. Classes of lignite reserves in Mavropigi mine (quantity and quality data). Στην περίπτωση του ορυχείου Μαυροπηγής µικρότερο ποσοστό (10% περίπου) του λιγνιτικού αποθέµατος µπορεί να υποστεί αναβάθµιση για βελτίωση των οικονοµικών στοιχείων της εκµετάλλευσης. Για το ορυχείο αυτό έγινε περαιτέρω ανάλυση για την κατανοµή των αποθεµάτων στην πρώτη κατηγορία (Τ.ε.ξ. 0-38%). Τα αποθέµατα λιγνίτη στις τρεις επιµέρους κατηγορίες µε Τ.ε.ξ. 0-20%, 20-30% και 30-38% ποσοστό (%) 100,0 90,0 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 Σχήµα10:Αθροιστική κατανοµή ΤΑ.ε.ξ ξηρού ΑΗΣ Πτολεµαίδας, έτους 1998 Figure10:Cummulative distribution of 25 Awf in ptolemais P.P,year τέφρα επί ξηρού (%) min : 25,5 max : 50,4 M.T : 33,9 stdev : 3,

9 9 των 365 µέσων ηµερήσιων δειγµάτων λιγνίτη που τροφοδοτήθηκε στον ΑΗΣ Πτολεµαϊδας. Στο ιάγραµµα του σχήµατος 11 δίνεται η διακύµανση της µέσης ηµερήσιας ποιότητας του παραχθέντος λιγνίτη από το ίδιο ορυχείο για τον µήνα Ιούνιο του Τα στοιχεία των παραπάνω διαγραµµάτων δείχνουν την έντονη διακύµανση της ποιότητας σε µικρά τµήµατα του κοιτάσµατος τόσο κατά την κατακόρυφη όσο και κατά την οριζόντια ανάπτυξή του. τέφρα επί ξηρού (%) 50,0 45,0 40,0 35,0 30,0 25,0 20,0 Σχήµα 11: ιακύµανση Τ.ε.ξ ΑΗΣ Πτολεµαίδας, µηνός ΙΟΥΝ. 98 Figure 11:A.w.f in Ptolemais P.P 1 4 7,Joune, Για να εξασφαλιστεί σταθερή και οµοιόµορφη ποιότητα τροφοδοσίας στον αντίστοιχο ΑΗΣ και για να καταστεί δυνατή η αποδοτική αξιοποίηση και των κακής ποιότητας λιγνιτικών στρωµάτων διερευνήθηκε η δυνατότητα εφαρµογής µεθόδων οµογενοποίησης του εξορυχθέντος λιγνίτη από το ορυχείο Κυρίου Πεδίου κατά το έτος Τα αποτελέσµατα που επιτεύχθηκαν για περιόδους οµογενοποίησης 5 και 10 ηµερών δίνονται στο διάγραµµα του σχήµατος 12. Τυπική απόκλιση της ΚΘ (Kcal/Kg) Μ.Τ : 34,5 Σχήµα 12:Ο ρ υ χ ε ί ο Κ υ ρ ί ο υ Π ε δ ί ο υ - Ε τ ο ς Figure 12:Main field mine,1998 daily samples 5 days average 10 days average π ε ρ ί ο δ ο ς ο µ ο γ ε ν ο π ο ί η σ η ς Η µείωση της διακύµανσης της ποιότητας λιγνίτη µε την οµογενοποίηση αναβαθµίζει σηµαντικά τµήµατα κακής ποιότητας του κοιτάσµατος και συµβάλει στην αύξηση της απόληψης του θερµικού περιεχοµένου του κοιτάσµατος και τη βελτίωση της οικονοµικότητας του λιγνίτη. 4. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ 1. Η µελέτη της διακύµανσης της ποιότητας του γεωλογικού λιγνίτη κατά την οριζόντια και κατακόρυφη ανάπτυξη πολυστρωµατικών κοιτασµάτων τύπου Πτολεµαϊδας (διαίρεση των κοιτασµάτων σε βαθµίδες και τοµές) και η κατάταξη της σε κατηγορίες αποθεµάτων δίνει τη δυνατότητα εκτίµησης των αντίστοιχων κατηγοριών αποθεµάτων του εκµεταλλεύσιµου λιγνίτη. Το στοιχείο αυτό έχει ιδιαίτερη σηµασία τόσο για τον σχεδιασµό της εκµετάλλευσης, όσο και για τον καθορισµό των ποιοτικών στατιστικών παραµέτρων της κατανοµής τροφοδοσίας του αντίστοιχου ΑΗΣ. Σε πολυστρωµατικά κοιτάσµατα όπου τα ενδιάµεσα και ο λιγνίτης παρουσιάζουν µεγάλο πάχος, από τις κατανοµές των γεωλογικών αποθέµατων µπορούν να προσδιοριστούν οι κατανοµές των εκµεταλλεύσιµων αποθεµάτων. 2. Με εφαρµογή της µεθοδολογίας κατανοµής των ποιοτήτων του γεωλογικού λιγνίτη στα πολυστρωµατικά κοιτάσµατα Χωρεµίου (ΛΚΜ) και Μαυροπηγής (ΛΚΠΑ) προκύπτουν συµπεράσµατα που σχετίζονται άµεσα µε τα κοιτασµατολογικά στοιχεία των δύο ορυχείων. Τα δύο ορυχεία διαφοροποιούνται ως προς τις κατηγορίες των αποθεµάτων (κατανοµές) και ως προς τις ποσότητες λιγνίτη που είναι άµεσα απολήψιµες καθώς επίσης και ως προς τις ποσότητες που η αξιοποίησή τους προϋποθέτει αναβάθµιση µε την εφαρµογή µεθόδων οµογενοποίησης ή κατάλληλο σχεδιασµό της εκµετάλλευσης. 3. Στο ορυχείο Χωρεµίου το 50% των αποθεµάτων ανήκει στην πρώτη κατηγορία των άµεσα απολήψιµων αποθεµάτων (µε Τ.ε.ξ. <38%) µε µέση Τ.ε.ξ. 31,5%, ενώ στο ορυχείο Μαυροπηγής το ποσοστό των αποθεµάτων της ίδιας κατηγορίας ανέρχεται σε 90%, µε µέση Τ.ε.ξ. 23,5%.

10 10 4. Η µελέτη της διακύµανσης της ποιότητας του γεωλογικού λιγνίτη του κοιτάσµατος Μαυροπηγής έδειξε έντονες µεταβολές της ποιότητας των απολήψιµων αποθεµάτων. Το στοιχείο αυτό επηρεάζει καθοριστικά τον καθορισµό της θέσης διάνοιξης του ορυχείου, το µοντέλο ανάπτυξης της εκµετάλλευσης και τον µακροπρόθεσµο σχεδιασµό παραγωγής. 5. Στα κοιτάσµατα Χωρεµίου και Μαυροπηγής που µελετήθηκαν, η κατανοµή της ποιότητας περιέχει κατηγορίες αποθεµάτων τα οποία δεν είναι από µόνα τους εκµεταλλεύσιµα και άµεσα απολήψιµα. Ένα σηµαντικό όµως ποσοστό από αυτά µπορεί να καταστεί εκµεταλλεύσιµο µε κατάλληλο σχεδιασµό της εκµετάλλευσης ή µε την εφαρµογή µεθόδων οµογενοποίησης για µικρά τµήµατα του κοιτάσµατος που η εκµετάλλευσή τους έχει χρονική διαφορά φάσης µέχρι 15 περίπου ηµέρες. 5. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Ακύλας, Ν., Λεοντίδης, Μ., Πατµανίδου, Λ., Ρούµπος, Χ. και Λιάκουρα, Κ. (1999), Στατιστική Ανάλυση Γεωλογικού και Εκµεταλλεύσιµου Λιγνίτη στα Ορυχεία Ν. Πεδίου και Τοµέα 6, Μελέτη ΑΟ/ ΕΗ. Kavourides, K. and Pavloudakis, F. (1999), Determination of Ptolemais (Greece) Lignite Quality Variations Supportive Fuels and Homogenisation Methods to Improve Lignite Quality for Power Generation Purposes, Thermie Workshop, Athens. Kavourides, K., Leontidis, M., Roumpos, Ch. and Liakoura, K. (2000), Effect of Dilution on Lignite Reserves Estimation Application in the Ptolemais Multi-Seam Deposits, Braunkohle Surface Mining, 52, pp