Стручни рад ПРИЛОГ ИСТРАЖИВАЊУ ИЗГРАДЊЕ ВОДОНЕПРОПУСНОГ ЕКРАНА НА ПОВРШИНСКОМ КОПУ ДРМНО

Transcript

1 ПОДЗЕМНИ РАДОВИ 15 (2006) UDK 62 РУДАРСКО-ГЕОЛОШКИ ФАКУЛТЕТ БЕОГРАД YU ISSN Стручни рад ПРИЛОГ ИСТРАЖИВАЊУ ИЗГРАДЊЕ ВОДОНЕПРОПУСНОГ ЕКРАНА НА ПОВРШИНСКОМ КОПУ ДРМНО Шубарановић Томислав 1, Илић Саша 1, Крстовић Слободанка 1 ИЗВОД У раду је дат приказ резултата допунских геолошких истраживања на основу израде три истражне бушотине у периоду од јануара до краја марта године за потребе израде водонепропусног екрана на површинском копу Дрмно. Кључне речи: водонепропусни екран, површински коп, бушотине. УВОД Након одређивања локације за израду водонепропусног екрана на површинском копу угља Дрмно, као и прикупљања свих релевантних хидролошких, хидрогеолошких и геомеханичких карактеристика лежишта, приступило се додатном теренском истраживању које се састојало у изради три истражне бушотине (2 хидрогеолошке и 1 хидрогеолошко геомеханичка). МЕТОДОЛОГИЈА И ОБИМ ИЗВЕДЕНИХ ИСТРАЖИВАЊА У овој фази истраживања на одређеној локацији (слика 1.) изведене су 3 истражне бушотина P-12, P-13 и P-16, које су усклађене са усвојеним Пројектом геолошких истраживања површинског копа Дрмно (Рударско-геолошки факултет, Београд). Упоредо са истражним бушењем вршено је и картирање језгра из бушотина, при чему је посебна пажња посвећена утврђивању литолошке врсте стенске масе, распаднутости, влажности, структурних и текстурних карактеристика, механичких дисконтинуитета и свих физичких својстава која се могу макроскопски уочити. Након завршетка геофизичког каротажа у истражним бушотинама уграђене су пијезометарске конструкције. Комплетна лабораторијско-геомеханичка испитивања узорака тла подразумевају идентификационо класификационе опите (природна влажност, карактеристике пластичности, запреминска тежина, специфчна тежина, гранулометријски састав), опите деформабилности (едометарски опит стишљивости), опите директног смицања и одређивање коефицијента филтрације седимената. 1 Рударско геолошки факултет

2 ŠLC-4-2 ŠLB-III- 28 ŠLC-4-4 PLC-4-1 PLB-III- 25 ŠLB III 26 DBB-3-1 DBB-3-2 ŠLC-4-8 PLB-V-23 ŠLC-IX'-15 ŠLB-V-24 PLC-IX '-15 ŠLC-IX '-14 PLB-V-22 ŠLB-V-23 PLC-IX'-14 ŠLC-IX'-13 PLB-V-21 PLC-IX'-13 ŠLC-IX'-12 ŠLB-V-22 PLC-IX'-12 ŠL C-IX '-11 PLB-V-20 PL C- IX'-11 ŠLB-V-21 ŠLC-IX'- 10 PLC-IX' -10 ŠLC-IX '-9 PLB-V-19 ŠLB-V-20 PLC-IX'-9 ŠLC-IX'-8 PLB-V-18 PLC-IX'-8 ŠLC-IX'-7 ŠLB-V-19 PLC-IX' -7 ŠLC-IX '-6 PLB-V-17 ŠLB-V-18 PLC-IX'-6 ŠLC-IX'-5 ŠLB-V-17 PLC-IX'-5 ŠLC-IX'- 4 PLB-V-16 ŠLB-V-16 PLC-IX'-4 ŠLC-IX'-3 PLB-V-15 ŠLC-VIII' -9 ŠLB-V-15 PLC-VIII'-10 PLC-IX '-3 ŠLC-IX' -2 ŠLC-VIII' -8 PLB-V-14 PLC-VIII'-9 PLC-IX'- 2 ŠLB-V-14 ŠLC-IX'-1 ŠLC-VIII'-7 PLC-VIII' -8 ŠLC-VIII' -6 PLC-IX'- 1 PLB-V-13 PLC-VIII' -7 ŠL B-V ``-12 ŠLB-V-13 ŠLC-VIII'-5 ŠLC-IX-1 PLC-VIII'-6 ŠL B- V``-11 PLB-V``-12 ŠLB-V-12 ŠLC-VIII'-4 PLB-V-12 PLC-VIII'- 5 PLC-IX-1 ŠLC-IX-2 ŠLC-VIII' -3 ŠLB-V``-10 PL B-V ``-1 1 PL C- VIII '-4 PLC-IX-2 ŠLC-IX-3 PLB-V-11 ŠLB-V-11 ŠLC-VIII'-2 PLB-V` `-10 PLC-VIII'-3 ŠLB-V``-9 PLC-IX-3 ŠLC-IX-4 PLB-V-10 ŠLC-VII-1 ŠLC-VIII' -1 PLC-VIII' -2 ŠLB-V-10 PLB-V``-9 PLC-IX-4 ŠLC-IX-5 PL C- VII-1 ŠLC-VII-2 ŠLB-V``-8 PLC-VIII'-1 PLB-V-9 ŠLB-V-9 PL C- VII-2 PLB- V``- 8 PLC-IX-5 ŠLC-IX-6 ŠL C- VII-3 PLB-V-8 PLC-IX-6 ŠLC-IX- 7 ŠLB-V-8 PLC-VII-3 ŠLC-VII-4 ŠLC-IX-8 PLB-V-7 PLC-VII-4 PLC-IX-7 ŠLB-V-7 PLC-IX-8 ŠLC-IX-9 PLB-V-6 ŠLB-V-6 PLC-IX-9 PLB-V-5 ŠLC-VI-1 ŠLB-V-5 ŠLC-VI-2 PLC-IX-10 PLC-VI-1 PLB-V-4 ŠLB-V-4 PLC-IX-11 PLC-VI-2 ŠLC-VI-3 PLB-V-3 ŠLB-V-3 PLC-VI-3ŠLC-VI-4 PLC-IX-12 PLB-V-2 ŠLB-V-2 PLB-V-1 ŠLB-V-1 ŠLC-V-8 PLC-V-8 PLC-V-7 ŠLC-V-7 PLC-V-6 ŠLC-V-6 ŠLC-V-5 PLC-V-5 ŠLC-4-12 ŠLC-V-4 PLC-V-4 ŠLC-V-3 ŠLC-V-2 PLC-V-3 PLC-V-2 PLC-V-1 ŠLC-V-1 ŠLB-IV-1 ŠL B- IV-3 ŠLB-IV-2 PLB-IV-2 PL B-IV-1 PLB-IV-5 PLB-IV-3 ŠL A 32 ŠLA-34 ŠLA-38 ŠLA-36 PLC-VIII-14 ŠLA-42 ŠL A-44 PLC-IX-13 PLC-IX Шубарановић Т.; Илић С.; Крстовић С.; DUNAVAC T.E. "Drmno" Selo Drmno ugalj ugalj Слика 1. Локација истражних бушотина РЕЗУЛТАТИ ИЗВЕДЕНИХ ИСТРАЖИВАЊА Резултати из ове фазе углавном су добијени испитивањем на узорцима у лабораторији. На сликама 2., и 3. приказани су геолошки стубови истражних бушотина. Детаљним инжењерско-геолошким картирањем и истражним бушењем, утврђено је да терен у непосредној зони будућег екрана, изграђују укупно шест инжењерско-геолошких комплекса који по својим геомеханичким и физичко-механичким карактеристикама представљају целине у конструкцији терена: лес и барски лес, шљунак, песак, повлатне песковите глине, угаљ и подинске глине. Битна геотехничка својства издвојених целина су следећа: Лес и барски лес изграђују површинске делове истраживаног терена. На истражном простору лесоидни седименти су уједначене дебљине (око 4m). Према гранулометријском саставу ови седименти одговарају прашинасто-песковитом и глиновитом алевриту. Ове седименте карактерише цеваста или цреваста структура и вертикална порозност. Због ове структуре одлично пропушта површинске воде у вертикалном смеру, која циркулишући кроз стену раствара један део C а CО 3, који се касније излучује на дну цевчице стварајући карбонатне конкреције и карбонатни прах. Основна боја им је сивожута до светлосмеђа. Према лабораторијским испитивањима у грађи леса учествују: глина са 16%, прашина са 74% и песак са 10%. Према класификацији америчког бироа за тло, испитан узорак припада прашинастој иловачи. Има коефицијент филтрације од 4, до 2, m/s.

3 Прилог истраживању изградње водонепропусног екрана Слика 2. Геолошки стубови истражних бушотина P-12 и P-13 Карактеристике пластичности су: - граница течења w l = 44,00% - граница пластич. W p = 27,53% - индекс пластич- I p = 16,47% - индекс консистенције I c = 1,36 Према вредностима Аттербергових граница консиситенције на Касаграндеовом дијаграму пластичности, тло је сврстано у групу средњепластичних глина, тврдог стања консистенције I c = 1,36. Остале карактеристике су: - природна влаж. w = 21,56% - природна зап. теж. γ = 18,03kN/m 3 - угао унутр. трења ϕ = сува зап. тежина γ d = 14,83kN/m 3 - кохезија c = 6kN/m 2 Модул стишљивости: - за распон оптерећења 0-100kN/m 2 М s = 5000kN/m 2 - за распон оптерећења kN/m 2 М s = 11111kN/m 2 - за распон оптерећења kN/m 2 М s = 22471kN/m 2 У геотехничком погледу са аспекта стабилности лес је врло погодна радна средина, јер се лако дренира и ископ се може држати вертикално без опасности клизања и зарушавања косина ископа. Шљунак је овим истражним радовима установљен одмах испод слоја леса. Променљиве је дебљине од 1,50 m у бушотини P-16, до 10,80 m у бушотини P-13. Са аспекта рударских радова представља повољну средину за рад рударске механизације, под условом да су претходно добро одводњени радом дренажног система.

4 14 Шубарановић Т.; Илић С.; Крстовић С.; Слика 3. Геолошки стуб истражне бушотине P -16 Најновији резултати гранулометријских анализа издвојених проба из ове средине показали су да у гранулометријском саставу песак учествује са 19 до 73% и шљунак са 27 до 76%. Аллен Хазенов степен неравномерности (C u ), који се креће у границама од 15,20 до 50,00 указује да је у питању тло неравномерног састава. Коефицијент филтрације добијен је преко емпиријске формуле USBR-а од 2,7x10-3 до 5,1x10-5. Добијене прорачунате вредности коефицијента филтрације имају више илустративан карактер, (морају се узети са резервом) јер је ова формула у широкој употреби код средњозрних пескова код којих је C u < 5. Пескови имају највећу дебљину и у зависности од дубине залегања угљеног слоја и дебљина им је променљива. Највеће развиће имају код бушотине P-12 са 69,70m, а најмању дебљину код P-13 са 34,70m. По минералошком саставу песак је хетероген, садржи кварц и лискун, а у зависности од мањег или већег садржаја кварца је мање или више абразиван према радним елементима машина који га копају. Према гранулометријском саставу, ово је врло хетерогена средина, класификована као ситнозрни до средњозрни песак, местимично заглињен и прашинаст. Боја му је такође променљива, од жутосиве, сиве, сивозелене, до боје рђе, када је лимонитисан. Са аспекта хидрогеологије ова средина је колектор подземних вода, али се одводњавањем исушује и представља стабилну средину у којој се косине добро држе под нагибом од 40. Према лабораторијским испитивањима одређен је гранулометријски састав на 45 проба тла из ове средине. Лабораторијским испитивањима одређено је процентуално учешће следећих фракција: глина са 0 до 3%, прашина са 12 до 91% и песак са 9 до 88%. Прерачунати коефицијенти филтрације преко емпиријске формуле USBR(од 1, m/s до 9, m/s), сврставају овај инжењерскогеолошки члан у групу средње пропустљивих тла. У предходним фаза-

5 Прилог истраживању изградње водонепропусног екрана ма истраживања на овом копу одређени су следећи лабораторијски параметри: - природна влажност w = 6,24-25,34% - природна запреминска тежина γ = 16,58-19,49kN/m 3 - модул стишљивости М s = kN/m 2 Повлатне песковите глине немају континуирано распрострањење и мање су дебљине. Овај инжењерско-геолошки члан је регистрован само у истражној бушотини P-16, непосредно испод лесоидних глина, дебљине око 1,50 m. Јављају се и као прослојци незнатне дебљине од 0,20 до 0,50 m, у оквиру повлате II угљеног слоја у истражној бушотини P-13. Вредности појединих физичко-механичких параметара су: - прир. влажност w = 26,24% - природ. зап. теж. γ = 18,60kN/m 3 - граница течења w l = 59,25% - спец. зап. теж γ s = 26,8kN/m 2 - граница пласти w p = 31,05% - индекс пластич. I p = 38,80% - угао унутр. трења ϕ = 19 о 50 - кохезија c= 37kN/m 2 - модул стишљивости М s = kN/m 2 Због високих вредности граница течења (> 50%) и индекса пластичности I p > 30%, тло спада у групу високопластичних глина. Угаљ је распрострањен у виду два слоја. III угљени слој је регистрован у свим истражним радовима, док је II угљени слој набушен само у бушотини P-12, која је у зони исклињења поменутог слоја. Дебљина II угљеног слоја у овој бушотини је 0,5m. Угаљ припада лигнитима, код којих степен угљенизације није превише одмакао. Боја угља је браон до тамномрка. Механичке карактерситике угља се брзо мењају стајањем на отвореном простору, нарочито после дејства атмосферилија (вода, струјање ваздуха, утицај сунчеве топлоте). Брзо губи влагу, чиме се стварају бројне прслине и пукотине дуж којих је омогућено лако цепање и дробљење. Лако се откопава, није превише тврд, етаже су стабилне и при нагибима од 80. На основу резултата, преузетих из доступне литературе добијене вредности физичко-механичких карактерстика за угаљ су следеће: - природна влажност w = 15,38-92,90% - природна запреминска тежина γ = 10,80-19,00kN/m 3 - угао унутрашњег трења ϕ = кохезија c= kN/m 2 Подинске глине обухватају непосредну подину угљене серије са прелазима ка прашинасто песковтим глинама. Регистроване су у свим бушотинама. У зони истраживања су неуједначене дебљине од 2,0 до 7,40m. Претежно су зелене боје, масивне, ређе псеудослојевите. Тврдо пластичног лома, издељене прслинама и пукотинама у моноли-

6 16 Шубарановић Т.; Илић С.; Крстовић С.; те, што узрокује неуједначену, углавном слабу водопропусност и водооцедност, јер силе бубрења затварају могуће пукотине. Глине су врло остељиве на промене садржаја воде, како због повећавања запремине, тако и због преласка у различита консистентна стања. У зависности од садржаја воде могу бити у стању тврде или пластичне консистенције. Основни физичко-механички параметри, добијени у овој фази лабораторијских испитивања на четири непоремећена узорака зелених глина су следећи: - природна влажност w = 12,04-21,72% - граница течења w l = 46,00-60,00% - граница пластичности w p = 23,43-38,41% - индекс пластичности I p = 14,28-22,94% - индекс консистенције I c = 1,19-1,95 Због високих вредности граница течења (> 50 %) и индекса пластичности I p > 30%, тло спада у групу високопластичних глина, тврдог стања консистенције I c = 1,19-1,95: - природно влажна зап. тежина γ = 15,85-19,01kN/m 3 - сува запреминска тежина γ d = 13,02-16,96kN/m 3 - угао унутрашњег трења ϕ = 6 о о 37 - кохезија c = 3,00-5,00kN/m 2 ЗАКЉУЧАК Допунска геолошка истраживања за потребе израде водонепропусног екрана на површинском копу Дрмно обухватила су израду три истражне бушотине. Из изнетих резултата допунских истраживања на локацији предвиђеној за израду водонепропусног екрана, могуће је уз постојеће релевантне хидролошке, хидрогеолошке и геомеханичке карактеристике лежишта Дрмно, изабрати технологију израде, као и димензије водонепропусног екрана. ЛИТЕРАТУРА [1] Рударско-геолошки факултет, [2006]: Техноекономска анализа израде екрана на површинском копу Дрмно, Студија, Београд; [2] Рударско-геолошки факултет, [2006]: Иновирани дугорочни програм развоја ЈП ПК «Костолац» Костолац, Београд; [3] Ilić, S., Polomčić, D., Jovović, S., Živković, D., [2006]: Additional geologic explorations for needs of dewatering screens constructionon open pit mine Drmno, VII International conference nonmentals, Vrujci Spa, ; [4] Ilić S., Polomčić D., Dimitrijević B., Dimkić G., [2006], Analysis of current technologies of dewatering screens construction in Serbia VII international conference nonmentals, Vrujci Spa, ;