Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.
FOSFORIIDI
KAEVANDAMISE TEHNIKA
Ida-Kabala näitel
Enno Reinsalu, Vivika Väizene jt TTÜ mäeinstituudist
7. jaanuar 2014

Fo...
1. Probleem, avamine
1. Tehnoplatsi valik – asumitest eemal,
ühendusteede lähedal
2. Avamise mäetehniline kriteerium –
maa...
Asukoha valik - maastik avamise
kohas

7. jaanuar 2014

Fosforiidi spetsialistide seminar

3

mi.ttu.ee
Asukoht - maastik mäetööde hilises
staadiumis

7. jaanuar 2014

Fosforiidi spetsialistide seminar

4

mi.ttu.ee
Asukoha valikut mõjutavad kaitsealad
ja kaitstavad objektid

7. jaanuar 2014

Fosforiidi spetsialistide seminar

5

mi.ttu...
Avamine (üks variantidest)

7. jaanuar 2014

Fosforiidi spetsialistide seminar

6

mi.ttu.ee
Võimalik lahend - topeltkaevandus

7. jaanuar 2014

Fosforiidi spetsialistide seminar

7

mi.ttu.ee
2. Probleem, allmaatarindid
1. Allmaa-keskkond on uus
2. Kaks esimest küsimust:
– Kaeveõõnte laius – vahetu lae
püsivus?
–...
2.1. Allmaakeskkond
Põlevkivi kuvand:
•
Ühtlane kihind kilomeetrite ulatuses
•
Plaatjas vahetu põhilagi ja vahetu lagi
•
T...
Fosforiit ei ole nii ühtlane kui põlevkivi

7. jaanuar 2014

Fosforiidi spetsialistide seminar

10

mi.ttu.ee
Oletame sellist kihti

7. jaanuar 2014

Fosforiidi spetsialistide seminar

11

mi.ttu.ee
Kuid ilmselt näeme sellist lasundit

7. jaanuar 2014

Fosforiidi spetsialistide seminar

12

mi.ttu.ee
2.2. Käikude laius
Klassikaline arvutus lähtub tala
(plaadi) kuvandist – puruneb
tõmbele
Käikude laius ehk piir-ava arvuta...
Klassikaline arvutusmudel

7. jaanuar 2014

Fosforiidi spetsialistide seminar

14

mi.ttu.ee
Arvutatud käikude laius Lääne-Kabalas
Lade

Mahumass,
t/m3

Tõmbetugevus, MPa

Lademete paksus, m

Piirid

Keskmine

Piiri...
Käikude laius
Klassikaline arvutus, mis lähtub tala
kuvandist ei saa olla piisav, sest
1) vahetu lae paksus on ebaühtlane
...
Tõenäosus, et on väiksem

Kivimite tõmbetugevus on muutlik
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
0

1

2

3

4

5

6...
Insener, kui arvutad, siis mõtle, kas
… tõmbetugevus on:
1. Teimitugevuste keskväärtus (aritmeetiline
keskmine, mediaan)
2...
2.3. Tervikute mõõtmed
Klassikaline arvutus lähtub kivimite
survetugevusest
Põlevkivitervikute puhul on välja
töötatud oma...
Tervikute arvutamisel
lähtutakse
survetugevusest

7. jaanuar 2014

Fosforiidi spetsialistide seminar

20

mi.ttu.ee
Tegelikult
… pudenevad tervikud
tõmbe- ja nihkejõudude
mõjul

7. jaanuar 2014

Fosforiidi spetsialistide seminar

21

mi.t...
Põlevkivitervikute arvutus
• Koormus tervikutele kasvab aja jooksul
• Tervikutes ilmnevad nähtused mis
sarnanevad kivimi r...
Tugevustunnused
Mõiste, selgitus

Tähis

Algtugevus, kandevõime
moodustamise hetkel, MPa
Hetktugevus, kandevõime
ajahetkel...
Fosforiiditervikute …
… kestustugevuse kaudne hinnang Maardu
allmaakaevanduse tervikute alusel, teades, et:
• 1,5 m kõrgus...
Lae ja põranda püsivus
Mäerõhk pressib pealt, külgedelt ja alt

7. jaanuar 2014

Fosforiidi spetsialistide seminar

25

mi...
Skeeme Lääne-Kabalas

7. jaanuar 2014

Fosforiidi spetsialistide seminar

26

mi.ttu.ee
Skeeme Lääne-Kabalas

7. jaanuar 2014

Fosforiidi spetsialistide seminar

27

mi.ttu.ee
Skeeme on joonistatud veel

7. jaanuar 2014

Fosforiidi spetsialistide seminar

28

mi.ttu.ee
Täitmise tehnikat uuritakse

7. jaanuar 2014

Fosforiidi spetsialistide seminar

29

mi.ttu.ee
Vahekokkuvõte – fosforiidi …
… püsivusarvutustes ei saa lähtuda põlevkivi kuvandist;
põlevkivi on lamamist ja lasumi nõrge...
3. Kivimite omadustest
… seonduvalt allmaa-taristu projekteerimisega:
•
Teimitulemusi on, kuid üsna kaootiliselt;
valdaval...
Eesti

liivakivide

PKT indeks, Is(50)
MPa

Survetugevus,

S, MPa

tugevustunnused
Tõmbetugevus,

Suhe

T, MPa

S/T

Abras...
4. Fosforiidi vastupanu väljamisele
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
0.0

Tegime mõned teimid
y = 0.95x

0.51

...
5. Fosforiidi rikastatavus

Kasutegur / Aherdustegur

Senised hinnangud ei anna alust
erilisteks ootamatusteks
1.0

0.9

0...
Trendi analüüs
Faktor - toimaine tootlus
SUMMARY OUTPUT
Regression Statistics
Multiple R
R Square
Adjusted R Square
Standa...
ESITLUSE LÕPP

enno.reinsalu@ttu.ee
7. jaanuar 2014

Fosforiidi spetsialistide seminar

36

mi.ttu.ee
Upcoming SlideShare
Loading in …5
×

Kaevandustehnilise analüüsi tutvustus - emeriitprofessor Enno Reinsalu (Mäeinstituut)

767 views

Published on

Fosforiidiseminar 07.01.2014

Published in: Technology
  • Be the first to comment

Kaevandustehnilise analüüsi tutvustus - emeriitprofessor Enno Reinsalu (Mäeinstituut)

  1. 1. FOSFORIIDI KAEVANDAMISE TEHNIKA Ida-Kabala näitel Enno Reinsalu, Vivika Väizene jt TTÜ mäeinstituudist 7. jaanuar 2014 Fosforiidi spetsialistide seminar 1 mi.ttu.ee
  2. 2. 1. Probleem, avamine 1. Tehnoplatsi valik – asumitest eemal, ühendusteede lähedal 2. Avamise mäetehniline kriteerium – maardla parimas kohas 3. Mäetööde liikumise suund – maavara kvaliteedi vähima muutuse suunas 4. Allmaatarindite orientatsioon – sõltuvalt geoloogiliste häirevööndite suunast 7. jaanuar 2014 Fosforiidi spetsialistide seminar 2 mi.ttu.ee
  3. 3. Asukoha valik - maastik avamise kohas 7. jaanuar 2014 Fosforiidi spetsialistide seminar 3 mi.ttu.ee
  4. 4. Asukoht - maastik mäetööde hilises staadiumis 7. jaanuar 2014 Fosforiidi spetsialistide seminar 4 mi.ttu.ee
  5. 5. Asukoha valikut mõjutavad kaitsealad ja kaitstavad objektid 7. jaanuar 2014 Fosforiidi spetsialistide seminar 5 mi.ttu.ee
  6. 6. Avamine (üks variantidest) 7. jaanuar 2014 Fosforiidi spetsialistide seminar 6 mi.ttu.ee
  7. 7. Võimalik lahend - topeltkaevandus 7. jaanuar 2014 Fosforiidi spetsialistide seminar 7 mi.ttu.ee
  8. 8. 2. Probleem, allmaatarindid 1. Allmaa-keskkond on uus 2. Kaks esimest küsimust: – Kaeveõõnte laius – vahetu lae püsivus? – Tervikute mõõtmed – koristuskaeveõõnte mõõtmed ning paigutus? Vastused sõltuvad kivimite omadustest 7. jaanuar 2014 Fosforiidi spetsialistide seminar 8 mi.ttu.ee
  9. 9. 2.1. Allmaakeskkond Põlevkivi kuvand: • Ühtlane kihind kilomeetrite ulatuses • Plaatjas vahetu põhilagi ja vahetu lagi • Tugev plaatjas põrand … tuleb kõrvale jätte 7. jaanuar 2014 Fosforiidi spetsialistide seminar 9 mi.ttu.ee
  10. 10. Fosforiit ei ole nii ühtlane kui põlevkivi 7. jaanuar 2014 Fosforiidi spetsialistide seminar 10 mi.ttu.ee
  11. 11. Oletame sellist kihti 7. jaanuar 2014 Fosforiidi spetsialistide seminar 11 mi.ttu.ee
  12. 12. Kuid ilmselt näeme sellist lasundit 7. jaanuar 2014 Fosforiidi spetsialistide seminar 12 mi.ttu.ee
  13. 13. 2.2. Käikude laius Klassikaline arvutus lähtub tala (plaadi) kuvandist – puruneb tõmbele Käikude laius ehk piir-ava arvutatakse laekihtide paksuse ja tõmbetugevuse alusel 7. jaanuar 2014 Fosforiidi spetsialistide seminar 13 mi.ttu.ee
  14. 14. Klassikaline arvutusmudel 7. jaanuar 2014 Fosforiidi spetsialistide seminar 14 mi.ttu.ee
  15. 15. Arvutatud käikude laius Lääne-Kabalas Lade Mahumass, t/m3 Tõmbetugevus, MPa Lademete paksus, m Piirid Keskmine Piirid Piir-ava, m Keskmine O2rk 2,65 4,2...6,5 5,6 2,3...20,0 12,5 53,0...104,2 O2op 2,60 0,5...4,9 2,3 2,1...4,4 3,8 4,2...18,3 O2kl 2,60 2,0...6,1 4,0 9,2...13,0 12,2 36,4...86,4 O2jh 2,60 1,8...10,8 3,6 7,1...10,7 8,8 21,9...68,4 O2id 2,56 0,9...6,8 3,7 3,4...6,5 4,8 3,7...22,6 O2kk 2,41 0,2...4,9 2,5 9,5...14,8 10,0 16,2...22,1 O2uh 2,45 0,3...6,7 2,9 10,8...14,5 13,5 11,1...39,9 O2ls 2,63 1,8...8,1 5,1 7,0...9,6 8,0 12,1...23,5 O2as 2,63 1,9...7,3 5,1 2,8...3,8 3,3 4,5...7,7 O1kn 2,65 0,7...8,5 4,3 6,1...8,9 7,4 13,0...22,8 O1vl 2,72 1,0...8,2 4,7 1,4...2,8 2,1 3,1...5,3 O1lt 2,33 0,1...7,9 0,74 0,9...1,9 1,3 1,6...3,4 O1pk 2,61 0,04...4,4 1,8 6,4...12,1 7,6 - €1ts 2,10 0,05...5,8 0,9 10,0...20,0 12,0 - €1lk 2,34 1,8...2,8 2,4 8,0...16,0 13,0 - 7. jaanuar 2014 Fosforiidi spetsialistide seminar 15 mi.ttu.ee
  16. 16. Käikude laius Klassikaline arvutus, mis lähtub tala kuvandist ei saa olla piisav, sest 1) vahetu lae paksus on ebaühtlane 2) lagi pole plaat 3) tõmbetugevus on mitmeti trakteeritav, ei jaotu normaalselt jne 7. jaanuar 2014 Fosforiidi spetsialistide seminar 16 mi.ttu.ee
  17. 17. Tõenäosus, et on väiksem Kivimite tõmbetugevus on muutlik 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 0 1 2 3 4 5 6 Tõmbetugevus, Mpa Glaukoniitliivakivi kihindi peal Fosforiidikihindi kivimid Aleuroliit kihindi all Lähteandmed: Данилов, Н., 1985. Исследование масштабных эффектов при лабораторных испытаниях Раквереского месторождения фосфоритов. Дипломная работа АК107.1.80.0228, 83 с. 7. jaanuar 2014 Fosforiidi spetsialistide seminar 17 mi.ttu.ee
  18. 18. Insener, kui arvutad, siis mõtle, kas … tõmbetugevus on: 1. Teimitugevuste keskväärtus (aritmeetiline keskmine, mediaan) 2. … või mingi tõenäosusega seotud minimaalväärtus 3. …teimitud piki või risti kihisust? Metoodika: Reinsalu, E. 2012. Kui tugevad on nõrgad kivimid, Keskkonnatehnika nr 3, 40…42. http://www.keskkonnatehnika.ee/client/common-docs/2012_pdf/KKT_2012_03.pdf 7. jaanuar 2014 Fosforiidi spetsialistide seminar 18 mi.ttu.ee
  19. 19. 2.3. Tervikute mõõtmed Klassikaline arvutus lähtub kivimite survetugevusest Põlevkivitervikute puhul on välja töötatud oma arvutusmeetod 7. jaanuar 2014 Fosforiidi spetsialistide seminar 19 mi.ttu.ee
  20. 20. Tervikute arvutamisel lähtutakse survetugevusest 7. jaanuar 2014 Fosforiidi spetsialistide seminar 20 mi.ttu.ee
  21. 21. Tegelikult … pudenevad tervikud tõmbe- ja nihkejõudude mõjul 7. jaanuar 2014 Fosforiidi spetsialistide seminar 21 mi.ttu.ee
  22. 22. Põlevkivitervikute arvutus • Koormus tervikutele kasvab aja jooksul • Tervikutes ilmnevad nähtused mis sarnanevad kivimi roomamisele • Tervikutest (sammastest) ja põhilaest (plaadist) koosnev süsteem kas tasakaalustub või puruneb (kollapseerub) • Tervikute kandevõime (bearing capasity) iseloomustamiseks on kolm tugevustunnust 7. jaanuar 2014 Fosforiidi spetsialistide seminar 22 mi.ttu.ee
  23. 23. Tugevustunnused Mõiste, selgitus Tähis Algtugevus, kandevõime moodustamise hetkel, MPa Hetktugevus, kandevõime ajahetkel t (kuudes), MPa Kestustugevus, kandevõime lõpmatult pika ja aja jooksul Väärtus, valem Ro = 16 10,4 Rt = Ro  (0,44 + 0,56  (1/(1+t)0,6) R= 7 Andmeallikas Alus- varisenud kambriplokkide arv Väärtus, valem 81,3 / ln 2500 t 6,2 Allmaakaevandamisel …, 1998 Lüütre, Talve, 1980 66 22 Kõik tugevustunnused on 2…4 korda väiksemad kui kihindi kõige nõrgema kivimi C-kihi teimitugevus (UCS) 7. jaanuar 2014 Fosforiidi spetsialistide seminar 23 mi.ttu.ee
  24. 24. Fosforiiditervikute … … kestustugevuse kaudne hinnang Maardu allmaakaevanduse tervikute alusel, teades, et: • 1,5 m kõrguse koristuskaeveõõne lage hoidsid 2x2 m tervikud 6 m sammuga • töö toimus 15 m sügavusel • varutegur võis olla 2 … siis põlevkivimetoodika alusel “tagurpidi arvutades” võis kivimi kestustugevus olla 7,7 MPa ehk ligikaudu sama mis põlevkivil Kaudne hinnang ei ole omaette kasutatav. Tuleb üle kontrollida 7. jaanuar 2014 Fosforiidi spetsialistide seminar 24 mi.ttu.ee
  25. 25. Lae ja põranda püsivus Mäerõhk pressib pealt, külgedelt ja alt 7. jaanuar 2014 Fosforiidi spetsialistide seminar 25 mi.ttu.ee
  26. 26. Skeeme Lääne-Kabalas 7. jaanuar 2014 Fosforiidi spetsialistide seminar 26 mi.ttu.ee
  27. 27. Skeeme Lääne-Kabalas 7. jaanuar 2014 Fosforiidi spetsialistide seminar 27 mi.ttu.ee
  28. 28. Skeeme on joonistatud veel 7. jaanuar 2014 Fosforiidi spetsialistide seminar 28 mi.ttu.ee
  29. 29. Täitmise tehnikat uuritakse 7. jaanuar 2014 Fosforiidi spetsialistide seminar 29 mi.ttu.ee
  30. 30. Vahekokkuvõte – fosforiidi … … püsivusarvutustes ei saa lähtuda põlevkivi kuvandist; põlevkivi on lamamist ja lasumi nõrgem, selle tervikud purunevad kahe tugevast lubjakivist koosneva plaadi vahel; … vahetu lagi ja põrand koosnevad poolkaljustest liivakividest ja aleuroliidist mis purunevad koos; fosforiidi tervikud surutakse põrandasse ja lasumi aleuroliit kerkib alt üles; … kaeveõõned tuleb kaeveõõned projekteerida ruumilise modelleerimise abil … projekteerimiseks on vajalikud mitte ainult fosforiidi vaid ka kõigi kaas- ja lähiskivimite tugevustunnused. 7. jaanuar 2014 Fosforiidi spetsialistide seminar 30 mi.ttu.ee
  31. 31. 3. Kivimite omadustest … seonduvalt allmaa-taristu projekteerimisega: • Teimitulemusi on, kuid üsna kaootiliselt; valdavalt on teimitud survetugevust (UCS) ja tõmbetugevust (UTS) • Puudulikult on hinnatud settekivimitele eriomast heterogeensust ja anisotroopsust – tugevustunnuseid piki ja risti kihisust • Vähe on andmeid elastsusmoodulist • Puudub teave tangentsiaalmoodulist, rääkimata seosest selle väärtuse ja deformatsiooni vahel 7. jaanuar 2014 Fosforiidi spetsialistide seminar 31 mi.ttu.ee
  32. 32. Eesti liivakivide PKT indeks, Is(50) MPa Survetugevus, S, MPa tugevustunnused Tõmbetugevus, Suhe T, MPa S/T Abrasiivsus, mg Allikas või teostaja Mehhaanilised teimid Ülgase fosforiit 0,3 (mediaan) Vivika Väizene Piusa klaasiliivakivi 0,17 (keskväärtus) Ain Anepaio Lääne-Kabala fosforiidiväli Lubjakivi laes 40...60 Vahetu lagi – glaukoniitliivakivi 2,5...3,5 17 10...15 [Kuusemets, 1986] 0,8...16 Mediaan 0,16...1,3 5...12 3...5 [Данилов, 1985] 0,81 Kihind – detriit ja oobolusliivakivi Keskmised 0,67...65 8...17 [Kuusemets, 1986] 18 1,8 10 1,63 Mediaan Põhi – aleuroliit 0,04...8 4,4...100 [Данилов, 1985] 0,16...4,5 40…60 [Kuusemets, 1986] Keskmised Mediaan 7. jaanuar 2014 40 1,3 30 [Данилов, 1985] 0,69 Fosforiidi spetsialistide seminar 32 mi.ttu.ee
  33. 33. 4. Fosforiidi vastupanu väljamisele 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 0.0 Tegime mõned teimid y = 0.95x 0.51 2 R = 0.96 Puuritavuse energiamahukus 1.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 Indeks Ülgase, idastoll Piusa Astendaja (Ülgase, idastoll) Astendaja (Piusa) Fosforiit on põlevkivist 2 korda ja ehituslubjakivist 4 korda hõlpsamini väljatav, Kui seda abrasiivsust ei oleks … 7. jaanuar 2014 Sagedus ehk tõenäosus, et on väiksem Tõenäosus, et on PLT indeks väiksem kui: Lõhutavus (PLT indeks) 1.4 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 Energiamahukus, kWs/cm Põlevkivikihindi kivimid Fosforiidi kihind ja valelagi Ehituslubjakivid Põlevkivi kihid Ooboluskonglomeraat Fosforiidi spetsialistide seminar 33 mi.ttu.ee
  34. 34. 5. Fosforiidi rikastatavus Kasutegur / Aherdustegur Senised hinnangud ei anna alust erilisteks ootamatusteks 1.0 0.9 0.8 0.7 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 Kaevise toimainesisaldus Kasutegur ehk eraldusaste 7. jaanuar 2014 Fosforiidi spetsialistide seminar 34 mi.ttu.ee
  35. 35. Trendi analüüs Faktor - toimaine tootlus SUMMARY OUTPUT Regression Statistics Multiple R R Square Adjusted R Square Standard Error Observations 0.600 0.359 0.312 0.485 30 6. Uuringu projekteerimine ANOVA df Regression Residual Total x - ida y -põhi SS MS F ignificance F 2 3.557583 1.77879142 7.575832 0.002446 27 6.339551 0.23479817 29 9.897134 P-value Lower 95% Upper 95% Lower 95.0% Upper 95.0% Coefficientstandard Erro t Stat 0.36 5.71709869 4.47E-06 1.302249 2.7602574 1.302249 2.760257 2.031253 -0.115893 0.034888 -3.3218745 0.002574 -0.187477 -0.044309 -0.187477 -0.044309 -0.068437 0.028849 -2.3722017 0.025068 -0.127631 -0.009243 -0.127631 -0.009243 Intercept X Variable 1 X Variable 2 Selgitused trendi analüüsi juurde Uuringupunktide (puuraukude) arvu määramine Tootlus väheneb x-suunas Tootlus väheneb y-suunas Tootlus kasvab lõuna-edela suunas: Gradient F= Direktsiooninurk φ= Juhusliku ja süstemaatilise suhe  Optimaalne varuploki külje pikkus Varuploki pindala võiks olla Maršruutide ja puuraukude vahe suhe -0.12 t/km -0.07 t/km 0.13 211 2.6 8 59 2.6 Reinsalu, E. 2013. Eesti mäendus II, lk 83 http://digi.lib.ttu.ee/i/?163 t/km kraadi km 2 km n = (t v /  )^2 Vajalik uuringupunktide arv Trendi arvestav variatsioonitegur v  Ette antud suhteline viga Vajalik uuringupunktide arv n 2 Uuringuvälja pindala, km S 2 1/km  Punktitihedus 0.44 0.1 32 50 0.6 Studenti teguri sõltuvus mõõtmiskohtade arvust Aukude arv t 85% f Eelnev Lõplik 4 1.48 5 41 9 1.37 10 36 19 1.32 20 33 29 1.31 30 32 1.30 40 32 Tulemus 59 1.30 Kui võtame aluseks kihindi tootluse, kui kõige suurema variatsiooniga tunnuse ja nõuda, et see määrav kvaliteeditunnus ei tohi olla ette antud piirist väiksem kui ja seda tõenäosusega 90%, siis proovikohti (puurauke) peaks olema Kui sobiv puurimistihedus (punktitihedus) on siis esialne uuringuala võiks olla kuni 0.2 km, siis käikude vahe oleks Kui puuriks ridadena (käikudena), aukude vahe käigus Kusjuures käigud oleksid orienteeritud kirde-loode suunas direktsiooninurgaga Proovimise teel leitud sobiv arv 60 32 7. jaanuar 2014 Fosforiidi spetsialistide seminar 39 10% 32 0.6 50 0.5 211 2 1/km 2 km km kraadi 35 mi.ttu.ee
  36. 36. ESITLUSE LÕPP enno.reinsalu@ttu.ee 7. jaanuar 2014 Fosforiidi spetsialistide seminar 36 mi.ttu.ee

×