1

1. UVOD Projektiranje u rudarstvu zahtijeva međudisciplinarni pristup, jer u širem

znanstvenom smislu obuhvaća područje tehničkih, prirodnih i društvenih

znanosti: geologiju, geodeziju, graditeljstvo, strojarstvo, elektrotehniku,

ekonomiju, ekologiju i ostale znanosti. Pronalaženje originalnog rješenja

razrade ležišta predmetne mineralne sirovine izravno je vezano uz primjenu

najnovijih znanstvenih dostignuća, postojeći stupanj razvoja tehnike i

tehnologije, te posjedovanje praktičnih iskustava projektantskog tima na čelu sa

odgovornim projektantom (Mesec 2009).

Upravo gore navedene činjenice usmjerile su moje zanimanje na područje

rudarskog projektiranja i eksploatacije mineralnih sirovina i navele me da

izradim diplomski rad na temu sanacije kamenoloma tehničko-građevnog

kamena Sveti Mikula u Raklju, kako bih stekao određene spoznaje i dobio

preduvjete da se u budućnosti zaposlim na poslovima vezanim za eksploataciju

mineralnih sirovina i sanaciju površinskih kopova.

Rudarski radovi i stari kamenolom u Raklju na lokaciji "Podrola" unutar

istražnog prostora "Požarine" datiraju još iz vremena stare Austro-Ugarske

monarhije (iz davne 1858. godine.). U to vrijeme se kamen sa ovog područja

brodovima odvozio u Italiju, a nešto manje količine odvozile su se na područje

Istre, Rijeke i Kvarnerskih otoka, pa sve do Zadra. Padom Austro-Ugarske

monarhije, ovo je područje pripojeno Italiji. Eksploatacija kamena se nastavlja, a

materijal se pretežno odvozi na područje Venecije. Za vrijeme II. svijetskog rata

eksploatacija se potpuno obustavlja, a nastavlja se u kasnijem razdoblju i to u

znatno manjem obimu. U kamenolomu se uglavnom zapošljavaju mještani

okolnih sela (Rakalj, Krnica, Peruški), a korisnik kamenoloma bila je

poljoprivredna zadruga Krnica. Kamen se uglavnom koristio za potrebe

domaćeg tržišta.

Potpuno zatvaranje kamenoloma i prestanak radova na eksploataciji

uslijedilo je 1959. godine, kada je teren potpuno napušten, a zaostali rudarski

radovi prepušteni utjecajima djelovanja prirodnih procesa.

U novije vrijeme ponovno se pojavio interes za obnavljane eksploatacije

tehničko-građevnog kamena na ovom području. Izvršena je detaljna geološka

2

prospekcija terena i "odabrane" najzanimljivije lokacije (stare) u cilju

reaktiviranja eksploatacije. Istražna bušenja izvedena tijekom mjeseca

studenog i prosinca 1995. godine, kao i dobiveni rezultati kakvoće sirovine,

govore u prilog pravilne odluke ponovnog otvaranja kamenoloma i stvaranja

preduvjeta za nastavak eksploatacije.

Rudarsko dioničko društvo „Maškun“ 1995. godine počinje s istraživanjem

tehničko-građevnog kamena na području pod nazivom „Požarine“ k.o. Rakalj na

temelju Odobrenja za istraživanje tehničkog građevnog kamena u istražnom

prostoru „Požarine“.

Elaboratom o rezervama utvrđene su količine i kakvoća tehničko- građevnog

kamena u eksploatacijskom polju pod nazivom "Podrola"- Rakalj, u količini od

ukupno 2 254 320 m3 eksploatacijskih rezervi A, B i C1 kategorije.

Po izdanom "Rješenju" o dodjeli eksploatacijskog polja iz 1996. godine

pristupilo se realizaciji svih relevantnih predradnji potrebnih za početak

izvođenja rudarskih radova na eksploataciji tehničko-građevnog kamena u

kamenolomu "Sveti Mikula" - Rakalj.

Sukladno postavljenom projektnom zadatku, kao i ograničenjima od strane

općine Marčana, projektom je obrađena eksploatacija tehničko-građevnog

kamena od 200 000 m³/god., a time je u cijelosti udovoljeno zahtjevima općine

Marčana, vezanim na vremensko trajanje rudarskih radova.

Rudarsko društvo "Maškun" 2005. godine pristupa izvođenju novih istražnih

radova koji obuhvaćaju čitavu površinu odobrenog eksploatacijskog polja, a

potom i izradi Elaborata o obnovi rezervi. Novim su Elaboratom o obnovi rezervi

u eksploatacijskom polju "Podrola" utvrđene ukupne eksploatacijske rezerve

tehničko-građevnog kamena u količini od 6 388 571 m3.

Od tada se na temelju Dopunskog rudarskog projekta sanacije kamenoloma

"Sv. Mikula"- Rakalj, izvode završni radovi otkopavanja i sanacije otkopanog

prostora kao i stvaranje uvjeta za izgradnju marine za 200 vezova, te zone

izgradnje komercijalnog i odmarališnog turizma.

U međuvremenu je Ministarstvo zaštite okoliša i prostornog uređenja, na

temelju studije utjecaja na okoliš, prenamijenilo područje nazvano „Podrola“ u

turističku zonu „Rakalj – Sv. Agneza“.

3

2. OPĆI DIO

2.1. Zemljopisni položaj i komunikacije

Istražni prostor "Požarine" unutar kojega se nalazi potpuno istraženo

eksploatacijsko polje pod nazivom "Podrola" nalazi se na istočnoj strani

istarskog poluotoka, približno 20 kilometara sjeveroistočno od Pule (Prilog 1).

Ovim prostorom zapravo dominira Raški zaljev, čije zapadne obronke izgrađuju

tanko uslojeni i pločasti vapnenci, koji u širem smislu pripadaju Dinarskom

krškom području. Stari kamenolom "Sveti Mikula" pokriva samo manji (južni) dio

istraženog prostora odnosno eksploatacijskog polja i nalazi se oko 2 km istočno

od sela Rakalj, a od asfaltirane ceste Pula - Rijeka udaljen je oko 16 km.

Povezanost kamenoloma s magistralnom cestom je preko sela Rakalj, sela

Krnica i mjesta Prodol i to jednim manjim dijelom makadamskom i drugim

dijelom, od Raklja dalje, asfaltiranom cestom. Jugoistočno od kamenoloma, na

udaljenosti od približno 0,7 km je rt Sveti Mikula, po kojemu je stari i sadašnji

kamenolom (Slika 1) i dobio ime.

Slika 1. Sadašnji izgled kamenoloma (pogled s mora)

Pretežna gospodarska djelatnost šireg područja je uglavnom poljoprivreda i

obrt (kao što su kamenoklesarske radnje), a u manjoj mjeri industrija i turizam.

Iako je općinsko i lokalno gospodarsko središte ovog područja Marčana,

stanovništvo uglavnom gravitira Puli, kao najjačem regionalnom centru čitave

Istre.

4

2.2. Hidrološke i klimatske prilike

Već je spomenuto da je šire područje dio Dinarskog krša, čija je osnovna

značajka velika površinska rasprostranjenost naslaga karbonatnog razvoja

(Prilog 2). Prostor u području kamenoloma "Sveti Mikula" karakterizira

morfološka raščlanjenost uvjetovana znatnim visinskim razlikama na relativno

malim horizontalnim udaljenostima. Reljef je relativno ustrmljen, do oko 200

metara u odnosu na razinu mora, odakle se dalje razvija u obliku horizontalnih

ili blago nagnutih zaravni djelomično pokrivenih zemljom crvenicom.

Šire područje zahvaća prostor omeđen zaljevom Raše i razvedenom obalom

mora na istočnoj strani, a od zaravni u centralnom dijelu od Raklja, Krnice i

Marčane, spuštaju se prema moru duboko usječene strme udoline koje se

produžuju i pod morem, oblikujući tako duboke uvale.

Za šire područje kamenoloma "Sveti Mikula" može se ustvrditi da je to

područje relativno uniformnih hidroloških značajki. Vapnenci koji izgrađuju ovo

područje (Prilog 2) čine antiklinalnu strukturu, okršeni su i raspucani i bez

značajnijeg površinskog humusnog i biljnog pokrova.

Cirkulacija vode podliježe principima kraške hidrografije, koja je

karakterizirana vrlo brzim dreniranjem (poniranjem) vode u podzemlje i njezinim

kretanjem prema moru, gdje se pojavljuje u obliku stalnih ili povremenih izvora

ili vrulja. Iz ovih razloga šire područje kamenoloma "Sveti Mikula" nema nikakvih

površinskih vodenih tokova koji bi mogli ugroziti sigurnost radova na

eksploataciji i razvoja radnih platoa, odnosno projektiranih etaža.

Klimatske prilike šireg područja uvjetovane su zemljopisnim položajem i

reljefnom strukturom, tako da u konkretnom slučaju možemo govoriti o

mediteranskom području s kontinentalnim utjecajem. Najveći modifikatorski

utjecaj kod toga ipak ima blizina mora, što se odražava na klimatske prilike

cijelog istarskog krajolika (Slika 2. i 3.).

Posebna pojava koja se lokalno zna desiti tijekom ljetnih mjeseci su lokalne

oluje (nevere) kao posljedica lokalnih atmosferskih poremećaja, no to je pojava

koju je teže prognozirati. Tada vjetar može doseći olujnu snagu preko 40

čvorova praćen jakom kišom, izazivajući vrlo oštre valove.

5

Slika 2.Grafikon srednjih mjesečnih temperatura Slika 3. Grafikon srednjih mjesečnih količina oborina

2.3. Povijest i prethodna istraživanja šireg područja

Stratigrafski, tektonski i paleontološki odnosi na ovom su području Istre

relativno dobro istraženi. U novije su vrijeme obavljena (ili su još u tijeku)

opsežna geološka istraživanja, u cilju potpunog definiranja petrografske građe,

hidroloških uvjeta, tektonskih poremećaja i pronalaženja nekih novih mineralnih

sirovina, koje bi u ekonomskom smislu ovom području mogle dati poseban

značaj.

Prvi podaci o geološkoj građi Istre datiraju još iz sredine XIX. stoljeća, od

autora kao što su: Haidinger, Morlot, Cornalia, Kner, Lipold i drugi. Kraće

prikaze stratigrafske podjele krednih naslaga Istre, prikaz opće geološke građe

s osvrtom na rudne pojave, daje u svojim radovima Stache. Tektoniku Istre

obrađuje Waagen, a talijanski geolog Sacco 1924. god. daje obradu prve

geološke karte Istre. Detaljnija istraživanja Istre, naročito njenih mineralnih

sirovina, započinju tek nakon II. svijetskog rata, gdje pored stranih, imamo i

veliki broj naših - hrvatskih geologa, od kojih su najznačajniji Šikić, Takšić,

Polšak, Crnković i Crnolatac.

Međutim, i pored brojnih istraživanja izvršenih od strane mnogih autora , kako

stranih tako i domaćih, u stručnoj literaturi do danas nigdje nije opširnije

obrađeno uže područje pod nazivom "Podrola", istočno od Raklja.

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

tem

pera

tura

(0

C)

I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII

mjesec

Srednje mjesečne temperature zraka na meteorološkoj postaji PULA ( 1981 - 1992 )

0,0

20,0

40,0

60,0

80,0

100,0

120,0

mm

I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII

mjesec

Srednje mjesečne količine oborina - meteo postaja PULA ( 1981 -1992 )

6

3. GEOLOŠKE KARAKTERISTIKE LEŽIŠTA

3.1. Geološka građa, opis i tektonika ležišta

3.1.1. Opis ležišta

Odobrenim eksploatacijskim poljem "Podrola" obuhvaćen je samo manji dio

ležišta tehničkog građevnog kamena, unutar gornjokrednih vapnenaca, koji

izgrađuju šire područje Raklja. Ovo se ležište proteže duž zapadne obale

Raškog zaljeva i obuhvaća obalni pojas širine 250 do 450 m, od rta Sv. Mikula

preko postojećeg starog kamenoloma do rta Prašćanica na sjeveru, a zatim

prema zapadu do uvale Salamušnica.

Kamenolom "Sveti Mikula" nalazi se na početnom, južnom dijelu istraženog

prostora, a unutar odobrenog eksploatacijskog polja. Površina terena

predstavljena je padinom, koja se dosta strmo spušta prema moru. Teren je bez

raslinja, što znači da je stijena (vapnenac) bila kroz duži vremenski period

izložena svim procesima fizičkog i kemijskog razaranja, tj. intenzivnim

erozijskim i korozijskim djelovanjima vode, djelovanju insolacije i vjetra,

djelovanju leda, djelovanju morske vode i sl. Na većem dijelu prostora nema

nikakvog humusnog pokrova. Iznimno se mogu naći vrlo male "leće" prekrivene

tankim slojem humusa iz kojeg "izviruju" slojevi trošnog vapnenca.

Prilaz ležištu odnosno kamenolomu moguć je sa makadamske ceste koja

povezuje selo Rakalj sa rtom Sv. Mikula, sa jugozapadne strane po privremeno

izrađenom putu, ili obalnim rubom, od nastambi na rtu Sveti Mikula do već

formiranog osnovnog radnog platoa na koti +15 m.n.m. Eksploatacijsko polje

"Podrola" unutar kojega se nalazi kamenolom ima površinu od oko 0,2 km2, a

obračunate rezerve A+B+C1 kategorije iznose 6 388 571 m3 u čvrstom stanju

(eksploatacijske rezerve).

Unutar granica eksploatacijskog polja "Podrola" nema nikakvih značajnijih

objekata, magistralnih vodovoda, plinovoda, vojnih ili HPT objekata, objekata

važnih za povijesnu kulturnu baštinu, arheoloških nalaza ili sl., koji bi na bilo koji

način ometali ili ograničavali eksploataciju. Niskonaponski zračni vod, koji

prelazi preko samog jugozapadnog dijela granice odobrenog eksploatacijskog

polja, biti će u završnoj fazi radova izmješten.

7

3.1.2. Geološka gra đa ležišta

Postojeći prostrani otvoreni eksploatacijski profili kao i izrada ukupno

četrnaest istražnih bušotina, zatim djelomična ili potpuna ogoljenost površine

terena omogućili su detaljno određivanje geološke građe ležišta sa potpuno

definiranim strukturnim sklopom, prostiranjem, zalijeganjem, stratigrafskim

odnosima, i tektonikom.

Stijensku masu izgrađuju karbonatni sedimenti gornje krede (conijak 1K23),

determinirani kao djelomično rekristalizirani biomikrit, biosparit ili

intraformacijska breča (Prilog 2). Teksture su slojevite do tanko pločaste.

Debljina slojeva varira od nekoliko centimetara do rijetko više od metar, a tek

mjestimično su uslojeni. Uglavnom prevladavaju pločasti do tankouslojeni

vapnenci debljine 10 do 30 cm. Svijetle su, sivosmeđe do žućkasto smeđe boje,

mjestimično s dispergiranom glinovitom tvari. Istražnim bušenjem registrirana je

i prisutnost vapnenca s laminama organske tvari, tamnosive do crne boje.

Površina terena pokrivena je fragmentima vapnenca, nastalim procesom

okršavanja pločastog vapnenca. Debljina ovog trošnog površinskog vapnenca

iznosi oko 20 cm (nešto je veća u podnožju, a nešto manja prema vrhu). Opća

značajka ležišta je monoklinalan položaj slojeva s blagim nagibom prema

istoku. Pružaju se paralelno s obalom mora i čelom već razvijenih otkopnih

fronti kamenoloma. Općenito je disperzija položaja slojeva veoma mala.

Tektonika je izražena s vidljivom prisutnošću nekoliko uzdužnih i dijagonalnih

rasjeda i dijaklaza, duž kojih su konstatirani kontakti pločastih i deblje uslojenih

vapnenaca. Uglavnom su vertikalni do subvertikalni, manjih skokova i deka do

hektometarskog pružanja. Opažanjima na terenu je konstatirano da njihova

prisutnost nema utjecaja na promjenu ležišnih uvjeta u smislu zalijeganja,

prostiranja, veličine, oblika i kvalitete mineralne sirovine.

U genetskom smislu ležište pripada sedimentima gornje krede, sa serijom

vapnenaca, koji su litološki jednolični i fosiliferni. Nastalo je taloženjem u

isključivo neritskoj sredini s naglašenom litoralnom zonom. Osnovna struktura

oblikovana je koncem krede, a formirana u sklopu laramijske orogenetske faze,

karakteristične za mirno izdizanje tla današnje Istre, nakon čega slijedi proces

emerzije. Mlađi tektonski pokreti u okviru alpskog orogenetskog ciklusa nisu

8

imali jačeg utjecaja na ovom području, što je od bitnog značaja za kamenolom

"Sveti Mikula" i koncepciju razrade metode i načina eksploatacije, formiranje

radnih etaža, nagib otkopnih fronti te proračun kohezije i faktora sigurnosti

kliznih ploha.

3.1.3. Tektonika ležišta

Tektonski odnosi u ležištu "Podrola" su odraz regionalnih geoloških zbivanja,

kada pod utjecajem laramijske orogenetske faze dolazi do izdizanja kopna i

emerzije. Mlađi pokreti vezani uz Istarsko-dalmatinsku orogenetsku fazu,

izazvali su samo pojedinačna, manja rasjedanja u rubnim dijelovima antiklinalne

strukture, u kojima je predisponirano formiranje rijeke Raše i Raškog zaljeva.

Pod utjecajem navedenih pokreta, ležište tehničko-građevnog kamena na

području "Sveti Mikula" tektonski je tek manje poremećeno. Detaljnim

geološkim kartiranjem utvrđena je prisutnost nekoliko tektonskih sustava, koje

uglavnom karakteriziraju manji rasjedi ili dijaklaze, kao i relaksacijski rasjedi

malih skokova (uglavnom manji, do metarski).

Opažanjima na terenu nedvosmisleno je utvrđeno da ovi pukotinski sustavi

nemaju negativan utjecaj na promjenu ležišnih uvjeta i složenost geološke

građe, a prema tome ni na inženjersko-geološke uvjete eksploatacije tehničko-

građevnog kamena u kamenolomu "Sveti Mikula".

3.2. Geološke i inženjersko-hidrološke karakteristike ležišta

3.2.1. Inženjersko-geološke karakteristike

Stijenska masa ležišta se prema inženjersko-geološkim svojstvima može

svrstati u karbonatne sedimente. Površinu terena karakterizira kasni stadij

morfološke evolucije škrapa koje se zbog djelovanja vanjskih faktora (mraz,

voda, insolacija) površinski raspadaju i tako stvaraju rastrošne fragmente

vapnenca debljine 10 do 20 cm. Rastrošnost stijenske mase očituje se i

prisutnošću okršene zone što je čine fragmenti pločastog vapnenca i dosežu

9

dubinu do maksimalno 2 m. Mala dubina značajnijeg utjecaja okršavanja

uglavnom je posljedica blagog nagiba slojeva. Ispod ove površinske trošne

zone, stijenska masa je manje raspucana, a te pukotine ispunjene su kršjem

vapnenca i glinom, djelomično ili potpuno.

Prema stručnoj literaturi (Novosel 1980), ovaj tip stijene može se uvrstiti u II.

kategoriju, karakterističnu po slijedećim parametrima:

- brzina longitudinalnih valova...................................... > 4 300 m/s

- brzina transverzalnih valova ...................................... 1 600-2 200 m/s

- veličina električnog otpora ........................................ > 1 000 Ωm

- tip presiometarske krivulje ......................................... F

- opis cjelovitosti stijene (RQD) ................................... 75 - 90 %

- jednoosna tlačna čvrstoća .................................….... 75 - 100 MPa

- kut unutarnjeg trenja ..........................................…......35 do 45O

- kohezija ...........................................................…........ 100 do 400 kPa

Stijenska masa ovakvih inženjersko-geoloških karakteristika veoma je

povoljna u pogledu različitih mogućnosti izvođenja rudarskih radova. Ova

činjenica potvrđena je i u praksi, s obzirom da otvoreni veliki eksploatacijski

profili u starom i sada već potpuno otvorenom kamenolomu sa gotovo vertikalno

usječenim i preko 20 metara visokim etažama, od prekida radova na

eksploataciji (2003 god.) do danas stoje bez bilo kakvih vidljivih znakova

poremećaja stabilnosti.

3.2.2. Hidrološke karakteristike ležišta

Posebna hidrološka istraživanja na ovom prostoru do sada nisu vršena.

Prema hidrogeološkoj kategorizaciji okolnog terena, isti se može svrstati u

grupu terena sa tzv. vodonosnicama kavernozno-pukotinske poroznosti, koje

čine masivni i slojeviti, intenzivno okršeni vapnenci. Stijenska masa ležišta je

raspucana i površinski ogoljela, bez gotovo ikakve značajne vegetacije.

Permeabilnost u takvim uvjetima ovisi o gustoći, povezanosti i zapunjenosti

10

pukotina, slojevitosti, geomorfološkim karakteristikama terena, zaglinjenosti i

debljini površinskih naslaga, vegetaciji kao i intenzitetu padalina. Imajući u vidu

gornje faktore, kao i činjenicu da na širem prostoru nema površinskih vodenih

tokova, izuzev rijeke Raše, koja ne može imati utjecaja na eksploataciju u

kamenolomu "Sveti Mikula", može se ustvrditi da površinska (oborinska) voda

nema nikakve mogućnosti zadržavanja na prostoru kamenoloma. Ista naime,

sustavom pukotina vrlo brzo nestaje i ponire u podzemlje.

4. ISTRAŽNI RADOVI

4.1. Metode istraživanja

Geološka građa i kakvoća stijenske mase u eksploatacijskom polju "Podrola"

utvrđena je na bazi podataka prikupljenih geološkim kartiranjem, istražnim

bušenjem ukupno četrnaest istražnih bušotina, sa gotovo 100 % - tnim

jezgrovanjem te interpretacijom rezultata dobivenih laboratorijskim ispitivanjem

uzoraka, a prema propisanim standardima, sadržanim u Pravilniku o

prikupljanju podataka, načinu evidentiranja i utvrđivanja rezervi čvrstih

mineralnih sirovina, te o izradi bilance tih rezervi.

Eksploatacijsko polje "Podrola" čini samo manji dio ukupnih rezervi tehničko-

građevnog kamena, koje se kontinuirano protežu na širem prostoru zapadnih

obronaka Raškog zaljeva. Prema svojim genetskim značajkama te prema

veličini i složenosti pojavljivanja ovo je ležište svrstano u I. skupinu i I.

podskupinu ležišta. To je ležište jednostavne geološke građe, postojane

debljine, ujednačene kakvoće, tektonski neznatno poremećeno.

4.2. Opis izvršenih istražnih radova

Morfološke karakteristike terena, ogoljelost površine i veličina istraženog

prostora, jednostavnost strukturnog sklopa šireg područja, kao i povoljne

inženjersko-geološke značajke u samom ležištu, pružile su mogućnost, da se

11

geološka građa ležišta u potpunosti i jednoznačno odredi istražnim bušenjem,

te analizom kakvoće sirovine iz uzoraka stijenske mase kod redovne

eksploatacije.

U eksploatacijskom polju "Podrola" su 1995. godine izbušene četiri istražne

bušotine ukupne dužine od 225 m. Pojedinačna dužina bušotina bila je

uvjetovana hipsometrijskim položajem ušća bušotine i predviđenom kotom

osnovnog platoa kamenoloma od +5,00 m.n.m. Bušenje je izvršeno korištenjem

strojne bušilice tipa Acker B-427 i Wirth B-301, s jezgrovanjem i s vodenom

isplakom. Za vrijeme bušenja, isplaka se u potpunosti gubila.

Kako bi se utvrdile rezerve tehničko-građevnog kamena na prostoru cijelog

eksploatacijskog polja, pristupa se tijekom mjeseca kolovoza 2000. godine

bušenju tri nove istražne bušotine s kontinuiranim jezgrovanjem, u ukupnoj

dužini od 320.5 metara.

U cilju utvrđivanja rezervi tehničko-građevnog kamena do nivoa kote 5 m

ispod nivoa mora, tijekom mjeseca ožujka 2004. godine dodatno je izbušeno

šest novih istražnih bušotina s kontinuiranim jezgrovanjem dužine od 7 do 10,5

metara, odnosno ukupno 48.8 m.

Kao rudarski istražni rad korištena je i prostrana otkopna etažna fronta,

otvorena dosadašnjom eksploatacijom. Ukupna dužina svih istražnih bušotina

iznosi 594 metra, a otvorenih profila duž razvijenih etaža oko 800 metara.

4.3. Analiza ostvarene efektivnosti istraživanja

Izvedeni istražni radovi početno su koncipirani tako, da se uz minimalna

ulaganja postignu optimalni rezultati i maksimalni stupanj istraženosti ležišta s

ciljem utvrđivanja postojanja mogućih količina rezervi A, B i C1 kategorije,

obzirom na tehničke, ekonomske i zakonske kriterije pri određivanju broja i

udaljenosti između svake pojedine istražne bušotine.

Kasnijim, detaljnim istraživanjem i obračunom rezervi obuhvaćena je

cjelokupna površina odobrenog eksploatacijskog polja te utvrđeno ukupno

6 388 571 m3 eksploatacijskih rezervi tehničko-građevnog kamena.

12

Ovu obračunatu količinu "eksploatacijskih rezervi" tehničko-građevnog

kamena u ležištu neće biti moguće u potpunosti otkopati. Elaboratom je naime,

dio izvanbilančnih rezervi određen količinom mineralne sirovine koja se nalazi

ispod jedinstvene, ravne završne kosine kamenoloma, nagnute pod kutom od

60o prema horizontali. Realno, a imajući u vidu tehničke uvjete izvođenja radova

u završnoj fazi sanacije otkopanog prostora predviđene projektom, kao i

ograničenja iz lokacijske dozvole, završna kosina kamenoloma izvodi se

kaskadno, s horizontalnim međuetažnim ravninama širine 5, odnosno 10

metara. Iz ovoga proizlazi zaključak, da se od ukupnih "eksploatacijskih rezervi"

iz Elaborata o rezervama, zapravo može otkopati 4 614 527 m3 odnosno,

uzimajući u obzir popravni koeficijent fp=0.98 i eksploatacijski gubitak od 2%,

ukupno oko 4 431 790 m3 .

Kako planirana godišnja proizvodnja (prema tehničkim rješenjima iz projekta)

na kamenolomu "Sveti Mikula"- Rakalj iznosi 1 000 000 m3 materijala u sraslom

stanju, odnosno približno 2 568 000 t/god., proizlazi da će vrijeme trajanja

otkopavanja i sanacije kamenoloma iznositi približno 4,5 godina.

5. ODREĐIVANJE KAKVOĆE MINERALNE SIROVINE

5.1. Metode uzorkovanja

Za određivanje kakvoće (kvalitete) proračunatih količina rezervi tehničko-

građevnog kamena u eksploatacijskom polju "Podrola" korišteni su podaci i

rezultati ispitivanja pripremljenih uzoraka jezgre istražnih bušotina, te uzoraka

komadnog kamena uzetih sa postojećeg platoa kamenoloma nakon izvršenog

masovnog miniranja. Na taj su način dobiveni podaci fizičko-mehaničkih

svojstava te mineraloško-petrografskog i kemijskog sastava sirovine.

Uzorkovanje jezgre iz istražnih bušotina obavljeno je tzv. točkastom

metodom, a prema litološkim varijetetima utvrđenim tijekom determinacije

jezgre. Uzorci jezgre uzimani su u intervalima raspona od oko 0,2 m do 6,0 m,

ovisno o uočenoj promjeni litološkog sastava i raspucanosti jezgre. Na uzorcima

izdvojenim tijekom determinacije, ispitana su sva svojstva predviđena

13

Pravilnikom. Zbog brojnih pojavnih varijeteta izvršena su opsežnija ispitivanja

mineraloško-petrografskog sastava, a na tri karakteristična varijeteta određen je

i kemijski sastav. Na svim uzorcima su prije daljnjih ispitivanja određeni

parametri kao što je upijanje vode i volumna masa, a zatim su obavljena ostala,

uglavnom destruktivna ispitivanja. Procjenjeno je da ispitani uzorci čine

reprezentativni prosjek uzoraka za više od 85% mase ukupno istraženog

područja.

5.2. Rezultati i analiza rezultata laboratorijskih ispitivanja

Rezultati provedenih ispitivanja ukazuju na činjenicu da istraživanu stijensku

masu izgrađuje nekoliko varijeteta (Tablica 1). Varijeteti različitih fizičko-

mehaničkih svojstava izmjenjuju se u ležištu lateralno i vertikalno, zbog čega je

uočljiva i djelomična disperzija rezultata ispitivanja. Kao relativno kvalitetniji,

izdvajaju se vapnenci tipa kalkarenita, koji su relativno dobro kompaktirani, sa ili

bez uklopljenih ljuštura rudista i bez dispergirane glinovite tvari, relativno dobro

kompaktirani kalkareniti s laminama organske tvari, te sedimenti izdvojeni kao

intraformacijske breče, biokalkaruditi i biointramikriti.

U zaključku se ipak može ustvrditi, da stijensku masu ležišta u osnovi

izgrađuje vapnenac determiniran kao djelomično rekristalizirani biomikrit,

biomikrit, biomikrit do biomikrudit, djelomično rekristalizirani biointramikrit,

intrabiomikrit do intrabiosparit, i intraformacijska breča.

Rezultati ispitivanja kemijskog sastava karakterističnih varijeteta upućuju na

zaključak da je vapnenac vrlo čist i sadrži više od 95 % kalcijeva karbonata

(CaCO3) i veoma neznatan udio ostalih komponenata uobičajenih za vapnence.

Ocjena mogućnosti upotrebe stijenske mase dana je na osnovi analize

rezultata ispitivanja fizičko-mehaničkih svojstava, kao i na bazi mineraloško-

petrografskog i kemijskog sastava uzoraka jezgre iz istražnih bušotina. Kod

toga su korišteni i podaci dobiveni ispitivanjem uzoraka na otpornost i udare, te

habanje metodom "Los Angeles". Temeljem analize svih ispitivanih parametara

ocjenjeno je da stijensku masu ležišta "Podrola" čine veoma čisti vapnenci,

povoljnih svojstava (Tablica 2) za proizvodnju:

14

• drobljenog kamena za izradu donjih nosivih tamponskih slojeva,

• drobljenog kamena za izgradnju i održavanje gospodarskih cesta,

• lomljenog kamena za zidanje potpornih zidova i obaloutvrda,

• miniranog i drobljenog kamenog materijala za izradu nasipa i

posteljica cesta svih prometnih razreda.

Tablica 1. Srednje vrijednosti rezultata ispitivanja fizičko-mehaničkih svojstava izdvojenih varijeteta

jezgre bušotina izbušenih tijekom 2000. godine

Svojstva V A R I J E T E T I Srednja

vrijednost III VIII IX

Obujmska masa (t/m3) 2,666 2,58 2,543 2,596

Upijanje vode (mas. %) 0,429 1,514 2,048 1,330

Tlačna čvrstoća (MN/m2)

u suhom stanju 81,8 118,8 93,5 101,4 u vodom zasić. stanju 75,4 103,2 84,2 87,6 nakon smrzavanja 49,3 101,5 79,6 76,8

Gustoća (t/m3) 2,708 2,701 2,705 2,705

Poroznost (vol. %) 1,550 4,480 5,990 4,030

Habanje (Böhme, cm3/50cm2) 24,1 16,9 27,5 22,8

Brzina longitudinalnih valova (m/s) 5 666 5 640 4 968 5 427

Topivost u Na2SO4 (mas. %) 0,814 0,743 1,088 0,882

Tablica 2. Srednje vrijednosti rezultata ispitivanja fizičko-mehaničkih svojstava uzoraka jezgre iz svih

istražnih bušotina (1995., 2000. i 2004. godine)

Svojstva G o d i n a Srednja

vrijednost 1995. 2000. 2004.

Tlačna čvrstoća (MN/m2)

u suhom stanju 131,4 101,4 82,5 105,1 u vodom zasić. stanju 101,8 87,6 - 94,7 nakon smrzavanja 103,9 76,8 - 90,3

Habanje (Böhme, cm3/50cm2) 22,3 22,8 - 22,5

Upijanje vode (mas. %) 3,120 1,330 1,627 2,03

Obujmna masa (t/m3) 2,463 2,596 2,562 2.540 Gustoća (t/m3) 2,717 2,705 2,710 2,710 Stupanj gustoće 0,910 0,960 0,945 0,938

Poroznost (vol. %) 9,610 4,030 5,425 6,355

Udio ukupnog sumpora SO3 (mas.%) - 0,120 - - Udio ukupnog klorida Cl (mas.%) - 0,010 - - Brzina longitudinalnih. valova (m/s) 4 765 5 427 5 960 5 385

Postojanost na mrazu (25 ciklusa) postojan postojan postojan postojan

Postojanost (otopina Na2SO4, gubitak m.%) postojan 0,882 - -

Otpornost na udare i habanje (Los Angeles) 28,7 - - -

15

6. RUDARSKO TEHNOLOŠKI DIO

6.1. Ograničenje površinskog kopa i kapacitet proizvodnje

6.1.1. Razvoj kamenoloma po površini i visini

Kamenolom "Sv. Mikula" će se po površini razvijati od sadašnjeg gornjeg

ruba otvorenih eksploatacijskih profila (već formirane etažne kosine), prema

zapadu, sve do granice obračunatih rezervi C1 kategorije, odnosno do granice

odobrenog eksploatacijskog polja (Slika 4). Sve projektom predviđene etaže

približno su paralelne sa obalnim rubom i orijentirane su svojim pružanjem u

pravcu sjever - jug, dok je napredovanje rudarskih radova na otkopavanju,

generalno usmjereno okomito na obalni rub, u pravcu istok - zapad.

Slika 4. Vršne točke istražnog prostora „Požarine“

Projektom se kao najpovoljnija, obrađuje metoda višeetažnog otkopavanja uz

primjenu gravitacijskog transporta miniranog materijala na osnovni radni plato.

Rudarski radovi izvode se bušenjem i miniranjem etažnih kosina pod kutom od

16

700 prema horizontali, i to od obalnog ruba prema zapadu. U završnoj fazi

izvođenja rudarskih radova biti će formirane etažne kosine uzduž granične linije

obračunatih rezervi. Završni nagib etažnih kosina biti će izveden pod kutom od

600, a kaskadne međuetažne završne ravnine projektirane su sa završnom

širinom od 10, odnosno 5 metara.

Po visini (uzlazno) kamenolom će se razvijati postupnim otvaranjem

pojedinih, viših etaža. Radovi na eksploataciji započeti će izvođenjem miniranja

na već postojećoj II. etaži, istovremeno korigirajući nagib kosine i ravninu linije

gornjeg ruba. Osnovni radni plato na dnu druge etaže zadržati će se na

sadašnjoj koti (+15 m.n.m.).

Slijedi otkopavanje (sanacija) III. etaže, postupnim miniranjem po čitavoj

dužini, uz istovremenu korekciju radnog nagiba etažne kosine i korekciju

visinskih kota etažnih horizontalnih radnih površina (bermi). Na isti se način

izvode radovi na slijedećoj, višoj etaži i tako redom.

Posljednja, VII. etaža otvara se zasijecanjem terena na koti +110 m.n.m, da

bi ista, u svojoj završnoj fazi postigla, u jednom dijelu maksimalno projektiranu

visinu od 12 m, dosegnuvši svojim gornjim rubom izohipsu +122 m.n.m.

Na taj će se način izvršiti otkopavanje vapnenca u ležištu sve do granice

obračunatih rezervi C1 kategorije, odnosno do zapadne granice odobrenog

eksploatacijskog polja, i formirati horizontalni radni plato na koti +15 m.n.m.

Elaboratom o rezervama obračunate su i rezerve u centralnom i istočnom

dijelu odobrenog eksploatacijskog polja do kote - 5.00. Rezerve kamena koje će

nakon završetka radova na otkopavanju visinskih etaža ostati "ispod" već

potpuno formiranog osnovnog platoa, dakle između kote +15 m.n.m. i nivelete

završnog platoa, projektiranog na koti +1,5 m.n.m., otkopati će se posljednje.

Ovo je ujedno i faza konačnog formiranja donjeg - završnog nivoa kamenoloma

i njegova priprema za provođenje u prostor predviđen za izgradnju marine sa

200 vezova. Istražnim je bušenjem, izvedenim tijekom 2004. godine, postignuta

dubina bušenja do razine 5 m ispod srednje vodne linije, i time stvorena

mogućnost otkopavanja rezervi ispod razine mora, s ciljem stvaranja tehničkih

uvjeta izgradnje marine.

17

Radne i završne visine druge, treće, četvrte i pete etaže biti će 20 metara.

Izuzetak čine šesta etaža čija je visina u najvišem dijelu 15 metara, projektirana

između nivoa kote +110/95 i najviša, sedma etaža, maksimalne visine u

završnom dijelu od 10 metara.

Prva etaža otkopava se posljednja i ista će za čitavo vrijeme izvođenja

rudarskih radova imati visinu od približno 13.5 metara (nivo kote +15/1,5

m.n.m.). Radovi na otkopavanju prve etaže predstavljaju završnu fazu

eksploatacije i u funkciji su stvaranja dovoljnog prostora za početak otkopavanja

"dubinske etaže" i formiranja početnih kontura buduće marine.

Gravitacijski transport odminiranog materijala na osnovni radni plato, odvijati

će se sa nivoa radne površine svih visinskih etaža do nivoa osnovnog radnog

platoa (kota +15 m.n.m.).

6.1.2. Kapacitet proizvodnje

Prema postavljenom projektnom zadatku, maksimalni godišnji kapacitet

eksploatacije tehničko-građevnog kamena na kamenolomu “Sv. Mikula”- Rakalj,

iznositi će 1 000 000 m3 u sraslom stanju. Ovaj godišnji nivo proizvodnje (oko 1

450 000 m3 u rastresitom stanju) određen je u skladu s današnjim potrebama

tržišta za ovu vrstu sirovine, i u svemu sukladno provedbenim odredbama

"Programa zaštite okoliša dijela k.o. Rakalj", donesenog od strane Općinskog

vijeća općine Marčana tijekom 2003. godine, prema kojemu se rudarski radovi

unutar odobrenog eksploatacijskog polja "Podrola" moraju završiti najkasnije do

kraja 2010. godine.

Za ostvarenje ove proizvodnje zadani su slijedeći tehnički uvjeti:

- broj radnih dana u godini (12 x 21) .................................... 252 dana

- broj radnih smjena na dan:

I, II, III, IV, IX, X, XI, i XII mjesec ....................... 1 smjena

V, VI, VII, i VIII mjesec (12 sati) .......................... 1,5 smjena

U k u p n o : (8 x 21) + (4 x 1,5 x 21) ........................ 294 smjene

18

Smjensko radno vrijeme potrebno je raščlaniti na vrijeme pomoćnog rada

vrijeme pripremno-završnih radnji, vrijeme nepredviđenih zastoja i vrijeme

predviđenog odmora.

Prema realnim pokazateljima iz prakse i podacima o dosadašnjoj organizaciji

radnog vremena na kamenolomu "Sv. Mikula", usvaja se podatak da je

efektivno radno vrijeme tijekom jedne smjene te = 7 sati, odnosno da koeficijent

iskorištenja radnog vremena iznosi:

ki = (8 – 1) / 8 = 7 / 8 = 0.875.

Tablica 3. Proračunati kapaciteti proizvodnje

Red.br. Vremenska jedinica

Kapacitet m3

u čvrstom stanju

m3

u rastresit.stanju tona

1 sat 485 700 1 250

2 dan (1 smjena) 3 400 4 900 8 730

3 dan (1.5 smjena) 5 100 7 350 13 100

4 mjesec (1 smjena) 71 300 102 900 183 100

5 mjesec (1.5 smjena) 106 940 154 350 274 620

6 godina 1 000 000 1 450.000 2 568 000

6.2. Određivanje elemenata površinskog kopa

i analiza stabilnosti kosina

Elementi koji izravno utječu na parametre stabilnosti površinskog kopa mogu

se u konkretnom slučaju determinirati sa:

- brojem i visinom etaža,

- širinom horizontalne radne površine etaža,

- širinom završne horizontalne površine etaža (završna berma),

- nagibom radne kosine etaža,

- nagibom završne kosine etaža,

19

- generalnim nagibom sustava radnih kosina kamenoloma,

- generalnim nagibom sustava završnih kosina kamenoloma.

6.2.1. Broj i visina etaža

Broj i visina etaža generalno ovisi o konfiguraciji terena, elementima koji su

već unaprijed određeni unutarnjim trenjem materijala odnosno kohezijom, i

konačno, eventualnim ograničenjima umjetnih potresa nastalih kod masovnog

miniranja (ograničenje maksimalne količine eksplozivnog punjenja po jednom

vremenskom - milisekundnom intervalu). Za slučaj rada otkopnom metodom

koja predviđa primjenu gravitacijskog transporta, visina etaža odnosno ukupna

visina kamenoloma ograničena je propisima.

Na kamenolomu će biti formirano ukupno sedam etaža. Visina etaža iznositi

će do maksimalno 20 metara, s izuzetkom VI. etaže, koja će u završnoj fazi

imati maksimalnu visinu od 15 metara i VII. etaže s maksimalnom visinom u

završnoj fazi od 10 metara. Prva etaža otkopavati će se posljednja, dakle po

završetku rudarskih radova na visinskim etažama, i ista će kroz cijelo vrijeme

izvođenja radova na eksploataciji imati konstantnu visinu te završnu bermu

povrh etaže projektirane širine od 10 metara. Ova širina zaštitne berme

projektirana je u cilju povećanja faktora sigurnosti sustava kosina nakon faze

sanacije i izgradnje buduće marine.

6.2.2. Širina radne površine etaže

Širina radne površine etaže, kod klasičnog načina višeetažnog otkopavanja

mora biti takva, da omogućava nesmetan i siguran rad svih strojeva na utovaru i

odvozu, i što je najvažnije, mora biti postignuta apsolutna sigurnost od

eventualnog pada na nižu etažu.

Širinu etažnog radnog platoa određuju slijedeći elementi:

- linija najmanjeg otpora (izbojnica),

- širina sigurnosne zone uz rub etaže,

20

- širina transportnog puta - kolničkog traka transportnog vozila,

- širina prostiranja odminiranog materijala,

- širina sigurnosne zone uz rub odminiranog materijala,

- približni kut nagiba odminiranog materijala,

- koeficijent rastresitosti odminiranog materijala,

- radna visina etaže.

Obzirom na zahtjeve iz projektnog zadatka, u kamenolomu "Sveti Mikula" -

Rakalj, biti će razrađena metoda "uzlaznog" višeetažnog otkopavanja uz

primjenu gravitacijskog transporta. Kod primjene ove metode, širinu

horizontalnog etažnog "radnog platoa" definiraju slijedeće veličine:

- širina "bloka" koji se minira (izbojnica i broj redova),

- širina sigurnosne zone uz rub etaže.

6.2.3. Širina završne površine etaže

Širina završne horizontalne širine etaže (završne berme) projektira se u pravilu

zbog osiguranja trajne stabilnosti sustava završnih kosina kamenoloma i

mogućnosti sanacije u završenoj fazi izvođenja radova na eksploataciji. U

inženjerskoj praksi, smatra se dovoljnom širina završne berme od 5,00 m. Ova

je minimalna širina potvrđena i proračunom stabilnosti završnih kosina, (sustava

kosina) odakle proizlazi potvrda zadovoljavanja zahtjeva stabilnosti i faktora

sigurnosti projektiranih veličina završnih kosina.

6.2.4. Nagib radnih kosina etaža

Nagib radne kosine pojedinih etaža projektiran je i određen s obzirom na

stabilnost, te optimalne efekte bušenja i masovnog miniranja. Obzirom na

zatečeno stanje, kod kojega etažni nagibi na pojedinim mjestima iznose gotovo

90o, bez ikakvih vidljivih znakova o poremećenoj stabilnosti kosina kroz protekli

vremenski period, a za visinu etaže na pojedinim mjestima i preko 20 m, može

21

se ustvrditi da su inženjersko-geološki i tehničko-eksploatacijski uvjeti u ležištu

vrlo povoljni. Proračunom faktora sigurnosti i adhezije potvrđeno je da nagib

radnih kosina od αR = 75 o u potpunosti zadovoljava sve zahtjeve sigurnosti.

Ipak, bez obzira na gornje činjenice i parametre dobivene kontrolnim

proračunom, zbog ukupne visine sustava radnih i završnih etaža, koja će u

završnoj fazi (na najkritičnijem presjeku) iznositi gotovo 120 metara, a sve u

cilju povećanja faktora sigurnosti stabilnosti kosina, odabrati nagib radnih

kosina ααααR = 70 o.

6.2.5. Nagib završnih kosina etaža

U nedostatku novih zakonskih propisa u zakonskoj regulativi Republike

Hrvatske, koji reguliraju elemente nagiba završnih kosina etaža i/ili sustava

etaža, u praksi se najčešće uzima kut od 60o. Iz prakse je također poznato, da

tako odabran završni kut u potpunosti zadovoljava sve sigurnosne uvjete

odnosno postojanost i stabilnost tako formiranih kosina ili sustava kosina

završnih etaža.

Međutim, bez obzira na prihvaćenu praksu, odabrani završni kut α' = 60o je

provjeren proračunom kohezije i faktora sigurnosti završnih kosina prema već

spomenutom Pravilniku o tehničkim normativima za površinsku eksploataciju

ležišta mineralnih sirovina.

6.2.6. Generalni nagib radnih kosina

Iz ranijih se razmatranja može zaključiti, da je usvojen radni nagib pojedinih

etaža αR = 70o. Na bazi projektiranih horizontalnih radnih širina etaže, nagiba

radne kosine, visine i broja etaža, moguće je odrediti i generalni nagib "radne

kosine" (sustava kosina) kamenoloma.

Za određivanje generalnog nagiba radnih kosina (sustava kosina)

kamenoloma (Slika 5), korištene su slijedeće veličine:

22

Bmin.= 4,0 m - minimalna radna širina etažne ravnine,

αR = 70o - radni nagib kosine pojedine etaže,

H2...5 = 20 m - visina pojedinih radnih etaža,

H6...7 = 15 i 12 m - visina etaža u najvišem dijelu,

HR = 107 m - ukupna visina etaža prije otkopavanja prve etaže,

tg ϕR = HR / LR = HR / ∑BR + ∑(H2...7 x ctg αR)

tg ϕR = 107 / 20 + ∑ (107 x ctg70 o) = 107 / 58,94 = 1, 815 405

ϕR = 610 09' 08'' ≈≈≈≈ 610 – generalni kut nagiba radnih kosina

6.2.7. Generalni nagib završnih kosina

Generalni nagib završnih kosina (sustava kosina) kamenoloma određen je,

analogno prethodnom razmatranju, nagibom završnih kosina pojedinačnih

etaža, visinom i brojem etaža, te konačno, širinom završnih bermi povrh svake

pojedinačne etaže (Slika 5).

Za određivanje generalnog nagiba završnih kosina kamenoloma korištene su

slijedeće veličine:

Bz = 5 m (10 m) - širina završne berme,

αz = 60 o - nagib završne kosine svake pojedine etaže,

Hz = 118.5 m - završna visina kamenoloma u najvišem dijelu,

tgϕz = Hz. / ∑Bz +∑(H1...7 x ctgαz) = Hz. / Lz = 1,092 972

ϕz = 47o32' 36'' ≈≈≈≈ 48o - generalni kut nagiba sustava završnih

kosina kamenoloma

23

Slika 5. Shematski prikaz generalnog nagiba radnih i završnih kosina

6.2.8. Analiza stabilnosti kosina

Za utvrđivanje i analizu stabilnosti kosina, koriste se podaci dobiveni na bazi

ispitivanja fizičko-mehaničkih karakteristika stijenske mase, podaci dobiveni

računskim metodama, grafičkim metodama i konačno, iskustveni podaci. U

konkretnom slučaju za kamenolom "Sveti Mikula" - Rakalj, usvajaju se veličine

kako slijedi:

HR = 107 m - ukupna visina sustava radnih etaža,

BR = 4 m - minimalna radna širina etaže,

HZ = 118.5 m - ukupna visina sustava završnih etaža,

BZ = 5 m (10 m.) - širina završnih bermi,

αR = 700 - radni nagib kosine etaža,

αZ = 600 - završni nagib kosine etaža,

ϕR = 610 - generalni nagib sustava radnih kosina,

24

ϕZ = 480 - generalni nagib sustava završnih kosina,

γ = 2,568 t/m3 - obujamska težina sirovine,

σS = 103.25 MN / m2 - tlačna čvrstoća sirovine u suhom stanju,

σV = 91.15 MN / m2 - tlačna čvrstoća u vodom zasićenom stanju,

ϕtr. = 450 - kut unutarnjeg trenja,

C' = 100 do 400 kPa - kohezija.

Za analizu stabilnosti protiv klizanja po zamišljenoj ili pretpostavljenoj kliznoj

plohi, najkritičniji je slučaj klizne plohe kod koje, za ravnotežu pri istom kutu

unutarnjeg trenja treba najveća kohezija C. Faktor sigurnosti je prema tome

omjer kohezije ispitivane sirovine "C1" i izračunate kohezije "C" za kritičnu kliznu

plohu.

a) faktor sigurnosti radnih etaža:

C = (γ x h) / 2 x ( sin2 (αR − ϕ) / 2 ) / (sin ϕR x cos ϕ)

C = ( 2,568 x 20 / 2 x (sin2 (700 − 450) / 2 ) / (sin 700 x cos 450) = 1.87 t/m2

f = C1 / C = 4.9 / 1.87 = 2.62

b) Za generalni nagib sustava radnih etaža - bez transportnih puteva,

kohezija odnosno faktor sigurnosti iznose:

CR' = (2,568 x 107) / 2 x (sin2 (610 − 450) / 2) / (sin 610 x cos 450) = 4.30 t/m2

f'R = C1 / C'R = 4.9 / 4.3 = 1.14

c) Za generalni nagib kosina završnih etaža (sustava etaža) kohezija

odnosno faktor sigurnosti će biti:

CZ = (2,568 x 118.5) / 2 x (sin2 (480 − 450) / 2 ) / (sin 480 x cos 450) = 0.79 t/m2

fZ = C1 / CZ = 4.9 / 0.79 = 6.20

25

7. RAZRADA TEHNOLOŠKOG PROCESA

7.1. Općenito

U uvodnom dijelu i u poglavlju 6. ovog diplomskog rada, detaljno je opisano

trenutno stanje rudarskih radova (Prilog 3), te osnovna koncepcija projekta i

odabranih projektnih rješenja. Proračunate su i usvojene osnovne veličine, kao

što su broj etaža, širine radnih i završnih bermi, radni i završni nagibi kosina

etaža, i konačno visina svake pojedine etaže. Ovime su stvoreni osnovni

preduvjeti za konačno definiranje svih preostalih relevantnih veličina i

parametara, potrebnih za razradu tehnološkog procesa eksploatacije.

U poglavlju 6.1.1. općenito su razrađeni osnovni pravci razvoja kamenoloma

kako po površini, tako i po visini. Ovim diplomskim radom predviđa se nekoliko

faza, koje u logičnom slijedu prate jedna drugu, sve do konačnog prestanka

radova na eksploataciji kamenoloma, odnosno do njegove potpune sanacije i

dovođenja u stanje sigurnog početka izgradnje predviđene marine. U svakoj od

ovih faza, razrađeni su pravci napredovanja, visinske kote etažnih horizontalnih

radnih površina odnosno radnih platoa, redoslijed miniranja, gravitacijski

transport odminiranog materijala i konačno, tehnološki proces prerade te utovar

i transport prerađenih frakcija kamenog agregata do mjesta utovara u brod.

U ovom se dijelu daju svi relevantni tehnički parametri neophodni za planirani

nastavak rudarskih radova i faze razrade tehnološkog procesa eksploatacije

(otkopavanja) tehničko-građevnog kamena u kamenolomu "Sveti Mikula" –

Rakalj.

7.2. Faze rada na otkopavanju

7.2.1. Priprema - otkopavanje II. etaže

Faza pripreme zapravo predstavlja sanaciju postojećeg stanja i stvaranje

tehničkih uvjeta za ponovni nastavak radova višeetažnog razvoja kamenoloma i

otkopavanja do granice odobrenog eksploatacijskog polja, uz primjenu metode

26

gravitacijskog transporta odminiranog materijala na osnovni radni plato na koti

+15 m.n.m.

U tom smislu potrebno je izvršiti čišćenje već formiranog radnog platoa od

materijala i jalovine zaostale iz vremena donedavne eksploatacije. Slijede

radovi na bušenju i miniranju sjevernog krila II. a zatim III. etaže, uz

istovremeno dovođenje kuta nagiba etažnih kosina na projektiranu vrijednost,

αR = 700, poštujući pri tome projektom utvrđene visinske kote radnih nivoa

horizontalnih etažnih površina (etažnih bermi). Paralelno s ovim radovima

potrebno je izvršiti "sanaciju" centralnog dijela, na kojemu su II. i III. etaža

praktički spojene u jednu. Radovi započinju bušenjem i miniranjem sjevernog

dijela II. etaže (kota +35/15 m.n.m.) s postupnim zakretanjem otkopne fronte i

njenim dovođenjem u pravac sjever-jug. Nastavak napredovanja otkopavanja

usmjeren je generalno prema zapadu, sve dok se ne postigne uvjet za primjenu

metode gravitacijskog transporta, odnosno širina horizontalne berme između

etaža od 3.5 do 4 metra, tj. širina približno jednaka veličini projektirane

izbojnice. Radovi se izvode naizmjenično, na sjevernom a zatim na južnom

dijelu, u cilju stvaranja uvjeta za početak i intenziviranje radova na slijedećoj –

višoj etaži. Istovremeno se vrši korekcija kuta nagiba postojeće etažne kosine i

njeno dovođenje na vrijednost projektiranog radnog nagiba (Slika 6). U ovoj se

fazi izvođenja rudarskih radova paralelno vrši i sanacija centralnog dijela III.

etaže, te spajanje sjevernog i južnog etažnog krila u jednu jedinstvenu etažnu

kosinu.

Slika 6. Prosječni profil – otvaranje II. etaže

27

Dio miniranog materijala se kamionom ili kamion-damperom sa čela radilišta

odvozi direktno na brod, a dio se prerađuje (drobljenje i klasiranje) a zatim kao

prerađene frakcije odvozi na brod.

Slika 7. Prosječni profil – otkopavanje I. etaže

7.2.2. Nastavak radova - otkopavanje III. etaže

Kada se ranije opisanim radovima postigne uvjet za primjenu metode

gravitacijskog transporta, odnosno kada gornji rub II. etaže dosegne udaljenost

3.5 do 4 metra od podnožja III. etaže, započinje se sa bušenjem i miniranjem

uzduž postojeće linije gornjeg ruba III. etaže (Slika 8). Miniranje se izvodi u dva

reda. Dio odminirane mase će gravitacijski pasti na nivo osnovnog radnog

platoa (kota +15 m.n.m.). Preostali dio materijala, koji će zaostati na

horizontalnoj međuetažnoj ravnini, mora se buldozerom ili rovokopačem

prebaciti preko ruba etaže na osnovni radni plato. Na taj će se način moći u

potpunosti "očistiti" horizontalna radna površina povrh II. etaže i stvoriti uvjeti za

njeno ponovno miniranje po cijeloj dužini. Ovi se radovi moraju izvoditi

naizmjenično, najprije na sjevernom, a zatim na južnom dijelu, kako bi se

osigurali sigurni uvjeti izvođenja radova na utovaru i odvozu miniranog

materijala. S ciljem povećanja sigurnosnih uvjeta određen je minimalni

horizontalni "odmak" od 50 metara između radova na prebacivanju miniranog

materijala preko ruba etaže u odnosu na mjesto izvođenja radnih operacija

utovara i odvoza ili prerade. Poštivanjem ove minimalne horizontalne

sigurnosne udaljenosti, otklonjena je svaka opasnost eventualnog obrušavanja

28

materijala s visinskih etaža na ljude, strojeve ili opremu koja se nalazi na

osnovnom radnom platou.

Slika 8. Prosječni profil – otvaranje III. etaže

7.2.3. Nastavak radova - otkopavanje IV. etaže

U ovoj se fazi, u sjevernom dijelu odobrenog eksploatacijskog polja najprije

izvode radovi na izradi prilaznog puta na četvrtu etažu. Prilazni put izvodi se

bez miniranja, pomoću rovokopača s hidrauličkim čekićem, postupnim

zasijecanjem terena. Prilazni put mora imati širinu najmanje 4 metra i uzdužni

nagib (uspon) prilagođen mogućnostima radnih strojeva, ali ne veći od 25 %.

Kada se radovima iz prethodnih faza postigne mogućnost primjene

gravitacijskog transporta miniranog materijala sa više, četvrte etaže na osnovni

radni plato, postupno se započinje sa bušenjem i miniranjem. U sjevernom

dijelu ležišta se IV. etaža mora tek formirati, i to postupnim zasijecanjem terena

uzduž linije izohipse +55 m.n.m. (Slika 9). Napredovanjem rudarskih radova na

otkopavanju, ovo će se sjeverno krilo u centralnom dijelu spojiti sa dijelom već

postojeće etaže. Na taj će se način praktički formirati kontinuitet etažnih fronti u

pravcu sjever - jug, odnosno od sjeverne do južne granice odobrenog

eksploatacijskog polja ukupne dužine od približno 600 metara.

I u ovoj fazi izvođenja radova na eksploataciji – otkopavanju, svi strojevi,

oprema i utovarno - transportne jedinice koje izvode radne operacije na

osnovnom radnom platou, moraju biti raspoređeni na sigurnoj udaljenosti od

pozicije rada na visinskim etažama.

29

Slika 9. Prosječni profil – otvaranje IV. etaže

7.2.4. Nastavak radova - otkopavanje V. etaže

Na sjevernom krilu ležišta, unutar granice odobrenog

eksploatacijskog polja nastavlja se izrada pristupnog puta na petu etažu i to

zasijecanjem terena pomoću rovokopača. Završetak pristupnog puta projektiran

je na nivou kote +75 m.n.m. gdje uzduž linije istoimene slojnice započinje

zasijecanje terena bušenjem i miniranjem, odnosno započinje formiranje

sjevernog krila pete etaže. Početno zasijecanje izvodi se bušenjem i miniranjem

sa tri reda minskih bušotina, a odminirani materijal se gravitacijski prebacuje na

osnovni radni plato. Paralelno sa napredovanjem radova visina etaže se

postupno povećava, i ista na kraju (na svom najvišem dijelu) dosiže projektiranu

visinu od h5 = 20 m. Na opisani će se način izvođenja radova formirati i

sjeverno krilo, te spojiti sa već postojećom etažnom kosinom u jugozapadnom

dijelu ležišta. Slijede radovi na otvaranju šeste etaže i tako redom.

7.2.5. Zasijecanje i otkopavanje VI. etaže

Nakon stvaranja uvjeta za nastavak otkopavanja svih formiranih etaža na

njihovoj cjelokupnoj dužini s usmjerenjem napredovanja otkopnih fronti prema

zapadnoj granici odobrenog eksploatacijskog polja, započinje izrada pristupnog

puta na sjeverno krilo buduće šeste etaže, pomoću rovokopača s hidrauličkim

čekićem. Slijedi početno zasijecanje terena uzduž slojnice +95 m.n.m. i

30

formiranje posljednje, šeste etaže u ovom dijelu ležišta. Paralelno s

napredovanjem radova visina etaže se postupno povećava, i ista na kraju (na

svom najvišem dijelu) doseže projektiranu visinu od h6 = 15 m. Završne etažne

kosine svih etaža neposredno uz sjevernu i zapadnu granicu odobrenog

eksploatacijskog polja izvode se pod kutom od 600 prema horizontali. Završne

međuetažne površine (završne berme) su širine 5 metara i nagnute prema

podnožju kosine više etaže pod kutom od oko 50. Ovakvim će se načinom

izvođenja radova na formiranju završnih međuetažnih bermi u potpunosti

osigurati njihova drenaža i spriječiti eventualni nagli prodor oborinske vode u

otkopani prostor.

Između završnog ruba etažne kosine šeste etaže i zapadne granice

odobrenog eksploatacijskog polja koje je ograđeno propisanom žičanom

ogradom, predviđa se ostavljanje sigurnosnog pojasa širine oko 5 metara. Ovaj

se zaštitni pojas projektira iz razloga sigurnosti kao i eventualne potrebe

naknadne izrade sigurnosnog nasipa, odnosno obodnog kanala za odvodnju

oborinskih voda površinskog dijela, te sprječavanje prodora oborinske vode u

otkopani prostor.

7.2.6. Zasijecanje i otkopavanje VII. etaže

U ovoj se fazi konačnog oblikovanja gornjeg ruba jugozapadnog dijela

otkopanog prostora, paralelno sa zasijecanjem posljednje, sedme etaže uzduž

slojnice +110 m.n.m. izvode se i radovi na bušenju i miniranju svih nižih etaža.

Napredovanjem radova na otkopavanju, visina sedme etaže postupno se

povećava, da bi na najvišem dijelu dosegla projektiranu visinu od h7 = 10 m.

Između završnog ruba etažne kosine i zapadne granice odobrenog

eksploatacijskog polja, projektom se predviđa ostavljanje sigurnosnog pojasa

širine oko 5 metara i završna zaštitna berma prema gornjem rubu niže etaže

širine 10 metara. U ovom će slučaju širina svih preostalih (nižih) završnih

međuetažnih bermi iznositi 5 metara.

31

7.2.7. Otkopavanje završne etaže

Nakon potpunog formiranja otkopanog prostora u visinskom dijelu i završetka

radova na otkopavanju sedme etaže, stvoreni su svi uvjeti za otkopavanja prve

etaže i radove na formiranju završnog platoa kamenoloma na koti +1,5 m.n.m.

(Slika 10). Radovi se mogu izvoditi bez ikakvih ograničenja, bušenjem i

miniranjem preostalog dijela mineralne sirovine. Radna visina ove etaže će za

cijelo vrijeme trajanja otkopavanja iznositi oko 13.5 metara. Završne kosine

izvesti će se pod kutom od 600, a horizontalna završna berma povrh gornjeg

etažnog ruba iznositi će 10 metara. Ova se širina završne berme projektira iz

razloga stvaranja dovoljno velikog sigurnosnog pojasa i odmaka kosina

visinskih etaža u odnosu na konturni rub iskopa buduće marine. U završnom

dijelu ovih radova biti će formiran horizontalni plato površine od oko 90 000 m2 i

stvoreni svi preduvjeti za početak radova na dubinskoj etaži i izgradnji marine

sa 200 vezova.

Slika 10. Prosječni profil – otvaranje i otkopavanje završne etaže

7.2.8. Otkopavanje dubinske etaže

Iskop za predviđenu marinu započinje na nivou formiranog završnog -

horizontalnog platoa kamenoloma (kota +1,5 m.n.m.) izvođenjem početnog

bušenja i miniranja širokog raskopa.

Na iskolčenoj osnovnoj liniji započinje bušenje vertikalnih minskih bušotina i

miniranje, najprije do razine od – 3.5 metara ispod nulte vodne linije, a zatim

postupno sve dublje, do razine kote – 5 m. Kako se radi o bušenju i miniranju

32

ispod razine nulte vodne linije, bušotine će biti potrebno zaštititi laganom

obložnom plastičnom cijevi, u cilju sigurnog izvođenja postupka punjenja

bušotina vodootpornim eksplozivom.

Kod izvođenja bušenja pri izradi širokog raskopa ovim se projektom određuje

geometrija bušenja kako slijedi:

1. red: međusobni razmak bušotina = 1.5 m.

2. red: međusobni razmak bušotina = 2.0 m.

3. red: međusobni razmak bušotina = 3.0 m.

4. red: međusobni razmak bušotina = 4.0 m.

Na isti se način postupno povećava i međusobni razmak redova, počevši od

1.5 m. do maksimalno 3.5 metara. Nakon izvođenja početnog bušenja i

miniranja širokog raskopa slijedi "vađenje" izminirane stijenske mase i njeno

prebacivanje na nivo formiranog završnog platoa na koti +1,5 m.n.m. Ovi se

radovi izvode pomoću rovokopača, čija dužina grane mora iznositi najmanje 8

metara, uz posebne mjere zaštite i pojačani stalni nadzor. Zbog raspucanosti

osnovne stijenske mase i blizine morske obale, za pretpostaviti je da će iskop

izrađen ispod nulte vodne linije biti postupno "potopljen" i ispunjen morskom

vodom. Zbog toga će na rovokopač biti potrebno montirati posebno

pripremljenu, perforiranu korpu.

Kada se početnim otvaranjem širokog raskopa postigne dubina do nivoa kote

5 m ispod nulte vodne linije, započinje nastavak bušenja i miniranja preostale

površine predviđene za izgradnju marine (Prilog 4). Geometrija bušenja

određena je međusobnim razmakom bušotina u redu od 4 metra, i razmakom

između redova od 3.5 metara. Kod izvođenja radova na bušenju obavezno

treba voditi računa o probušenju koje mora iznositi minimalno 1.00 metar.

7.3. Otkrivka

U ranijim razmatranjima problematike razrade tehnološkog procesa

eksploatacije spomenuto je da, u praktičnom smislu, na kamenolomu "Sveti

Mikula", na prostoru obračunatih i priznatih rezervi tehničko-građevnog kamena,

33

zapravo i ne postoji potreba "skidanja" površinske jalovine. U iznimnim

slučajevima, kod eventualne pojave manjih zona jalovinskog tankog pokrivača,

"otkrivati" će se paralelno sa izvođenjem radova na eksploataciji, koristeći pri

tome raspoložive strojne kapacitete. Jalovinski će se materijal deponirati uz

granicu odobrenog eksploatacijskog polja i koristiti u fazi završnih radova i

sanacije kao materijal za izradu zaštitnog nasipa ili za nasipavanje i ravnanje.

7.4. Parametri bušenja i miniranja

Polazeći od osnovnog uvjeta što boljeg ekonomskog efekta, kojeg je

potrebno postići kod izvođenja radova na eksploataciji, učinkovitosti miniranja,

odnosno bušačko-minerskih radova, te zahtijevane kvalitete sirovine, ova

problematika zaslužuje i poseban pristup.

O optimalno odabranim parametrima bušenja i miniranja najdirektnije ovise

troškovi utovara i transporta, kao i troškovi daljnje manipulacije s odminiranom

stijenskom masom kod njene prerade na separacijskom postrojenju. Parametri

bušenja i miniranja čine osnovne elemente minskog polja, definiranog njegovom

dužinom, dubinom i promjerom bušotina te linijom najmanjeg otpora -

izbojnicom. Pored toga za potpuno definiranje minskog polja potrebno je

poznavati i veličine koje jednoznačno određuju razmak između bušotina,

razmak između redova bušotina, nagib bušotina prema horizontali i konačno

visinu etaže.

Dužina minskog polja: određuje se za svako miniranje posebno,

dokumentacijom pod nazivom "Plan miniranja", poštujući pri tome važeće

tehničke propise.

Dubina bušotina: određuje se ovisno o namjeni i zadatku odnosno efektima

koji se žele postići predstojećim miniranjem, a ograničena je projektiranom

visinom etaže, nagibom minskih bušotina prema horizontali, probušenjem i

konačno, maksimalno dozvoljenom količinom eksplozivnog punjenja po jednom

vremenskom intervalu.

34

Promjer minskih bušotina: određen je izborom garniture kojom će se vršiti

bušenje, a ograničen indirektno visinom etaže, maksimalno dozvoljenom

količinom eksploziva po jednom vremenskom intervalu odnosno, ukupno

dozvoljenom količinom eksploziva koja se može aktivirati u jednom minskom

polju (seizmika). Promjer minskih bušotina također indirektno ovisi i o izboru

tipa i vrste eksploziva s kojim će se izvoditi radovi na masovnom miniranju.

Linija najmanjeg otpora - izbojnica: određuje se empirijskim formulama -

obrascima, a u praksi eventualno korigira, ovisno o rezultatima i zahtjevima koje

je potrebno postići kod miniranja, jer stupanj drobljivosti stijenske mase direktno

ovisi o ovom parametru.

w1 = 53 x kRS x de x √ ρe / γ (m)

w2 = db / 33 x √ (gb x QE ) / (fm x ku x m) (m)

kRS = 1,0 do 1,4 - koeficijent raspucanosti stijenske mase,

de = 0,07 m - promjer odabranog eksploziva (φ = 70 mm.),

ρe = 1,206 kg/m3 - gustoća eksploziva u bušotini (1/3 ρM + 2/3 ρA ),

γ = 2.568 kg/dm3 - volumna težina minirane stijene,

db = 0,085 m - promjer minske bušotine (φ =85 mm.),

gb = 0,85 kg/dm3 - gustoća eksplozivnog punjenja u bušotini,

QE = 1/3 QM + 2/3 QA - relativna težinska snaga eksploziva u bušotini,

fm = 0,3 do 0,5 - faktor minirljivosti stijene (vapnenca),

ku = 0,9 - faktor ukliještenosti stijene,

m = 1,25 do 1,35 - koeficijent gustoće minskih bušotina.

w1 = 53 x 1,35 x 0,07 x √ 1,206 / 2,568 = 3,43 m

w2 = 0.085/33 x √ (0,85 x 0,80) / (0.3 x 0,9 x 1,25) = 3,98 m

Usvaja se................ w = 4,00 m

Dužina bušotine: određuje se ovisno o namjeni i zadatku odnosno efektima

koji se žele postići predstojećim miniranjem, a ograničena je projektiranom

visinom etaže; nagibom minskih bušotina; probušenjem i maksimalno

35

dozvoljenom količinom eksplozivnog punjenja po jednom vremenskom

intervalu.

L20 = (H / sin α) + lp = (20 / sin 700) + 1,00 = 21,28 + 1.00 ≈ 22,30 m

L10 = (10 / sin700) + lp = 10,64 + 0,65 ≈ 11,30 m

H = 20 m - maksimalna visina etaže,

α = 700 - nagib radne kosine etaže,

lp = (10 do 12) x db - dužina probušenja,

db = 0,085 mm - promjer minske bušotine.

Dužina čepa:

lČ = (0,6 do 0,9) w = 0,6 x 4,oo = 2,40 m Usvaja se...... lč = 2,60 m

Razmak minskih bušotina :

a = (0,8 do 1,3) w = 3,2 do 5,2 m Usvaja se...... a = 3,50 m

Razmak izme đu redova: direktno utječe na veličinu negabarita, koji mogu

biti jedan od ograničavajućih faktora kod utovara i transporta ili kod eventualne

prerade odminirane mase materijala u postrojenju za drobljenje i klasiranje. U

inženjerskoj se praksi, kod milisekundnog aktiviranja minskog polja uz primjenu

usporivača, obično uzima da je b = w. U projektu se usvaja horizontalni razmak

između redova b = 4, 25 m.

7.5. Određivanje maksimalne visine etaže

Maksimalna visina etaže neposredno je određena ograničenjima seizmičkih

efekata nastalih kod izvođenja masovnih miniranja, odnosno maksimalnom

količinom eksplozivnog punjenja, koje se smije aktivirati u jednom vremenskom

milisekundnom intervalu. Maksimalna visina etaže proračunata je temeljem

poznatih relacija iz "KDT RICHTLINIE". Ovi kriteriji za sada predstavljaju jedan od

mogućih najstrožih sigurnosnih uvjeta utvrđivanja sigurnosne udaljenosti kod

izvođenja masovnih miniranja. Polazeći od spomenutih kriterija, za zaštitu

objekata i/ili opreme od negativnog utjecaja vibracija nastalih kod masovnog

36

miniranja, za pretpostavljenu udaljenost od minskog polja d = 200 m ,

maksimalna količina eksplozivnog punjenja po jednom vremenskom intervalu

smije iznositi 152,72 kg .

Iz ovih podataka, indirektno se može doći do veličine za maksimalnu visinu

etaže tj.

Lb = (H / sinα) + lp ; odnosno,

Qmax. = ((db x π x Lb) /4 − (db x π x lČ) /4) x ρE x k (kg)

ρE = (ρG/3) + (2ρP/3) = 3.62/3 = 1.206 (kg/dm 3) - gustoća ekspl. u bušotini.

Metodom supstitucije dolazi se do konačnog obrasca za izračunavanje

maksimalne visine etaže, koja smije iznositi:

Hmax. = (12Qmax. x sinα) / (db2 x π x (ρA + 2ρN) x k) + lČ x sinα − lp x sinα

Hmax. = (12 x 152,72 x sin700) / (0,0852 x π x 3.62 x 0,85) + 2,6 x sin700 −

- 1.02 x sin700

Hmax. = (1.722,12 / 69.50) + 2,44 − 0,95 ≅ 26 m

Lb - dužina minske bušotine (m)

α - kut nagiba minske bušotine prema horizontali (0)

lČ - dužina začepljenja ušća minske bušotine (m)

lp - probušenje (m)

Qmax. - maksimalno dozvoljena količina eksploziva u bušotini (kg)

ρE - gustoća eksploziva u bušotini (kg/dm3)

db - odabrani promjer minske bušotine (mm)

k - koeficijent ispune minske bušotine

Iz gornjih veličina vidljivo je da određena maksimalna visina etaže od 20

metara u potpunosti zadovoljava najstrože moguće uvjete, norme i kriterije

seizmičkih utjecaja masovnog miniranja na okolne objekte, ljude i opremu. S

obzirom da su građevinski objekti (gospodarske kuće i restoran, kao i crkvica

Sv. Agneza) od kamenoloma udaljeni mnogo više od pretpostavljene

37

udaljenosti (200 m), na bazi koje je izveden gornji proračun, a maksimalna

količina eksplozivnog punjenja po jednoj bušotini neće iznositi više od 110 kg

proizlazi da je maksimalna visina etaže od H = 20 m projektirana sa dovoljno

velikim koeficijentom sigurnosti.

7.6. Bušenje minskih bušotina

Prema projektnom zadatku, ukupan maksimalni godišnji kapacitet

kamenoloma iznosi 1 000.000 m3 materijala u sraslom stanju. Na osnovu tako

zadane veličine godišnje proizvodnje i proračunatih parametara minskog polja,

određuje se i ukupna dužina bušenja godišnje i to:

- obujam izbijene stijene - po jednoj bušotini:

V1 = (H / sinα) x w x a = (20 / sin700) x 4.0 x 3,5 = 298 m3

V2 = (10 / sin700) x 4.0 x 3,5 = 149 m3

- obujam izbijene stijene - po 1 m bušotine:

V1' = V1 / L20 = 298 / 22,3 = 13.4 m3

V'2 = V2 / L10 = 149 / 11,5 = 12.9 m3

- ukupna dužina bušenja - godišnje:

NL = Q / V2' = 1 000.000 / 12.9 = 77.520 ≅ 80.000 m'

Izračunati podatak ukupne dužine bušenja godišnje, zaokružen je na veličinu

od 80.000 m', zbog eventualnog pomoćnog bušenja i raznih korekcija potrebnih

zbog tehničkih pogreški kod izvođenja bušačkih radova. Isto tako, obujam

izbijene stijene kod radova na zasijecanju etaža biti će manji od teoretski

dobivene veličine, te je i to jedan od razloga za povećanje i zaokruživanje

gornje veličine ukupne godišnje dužine bušenja.

Ostali normativi bušenja prikazani su kako slijedi:

- mjesečni učinak: Nmj. = NL / 12 = 80.000 / 12 ≅ 6.670 m'/mj.

- smjenski učinak: NS. = NL / 294 = 272.1 ≅ 270 m'/smj.

- satni učinak: Nh = NL / 2 058 = 38.8 ≅ 39 m'/sat ef.

38

Izračunati normativi o potrebnoj godišnjoj, mjesečnoj odnosno smjenskoj

količini bušenja, u konkretnom bi slučaju trebali poslužiti tehničko -

rukovodećem osoblju za lakši izbor bušaće garniture i izvođača radova.

Radove bušenja minskih bušotina za „Maškun“ izvodi tvrtka „GEOMIN“ d.o.o.

iz Zagreba s bušaćom garniturom BPI titon 100 (Slika 11). Ove bušaće

garniture izrađene su od strane BPI Sandvik. Titon 100 je mobilna hidraulična

bušilica namijenjena za DTH (engl. down the hole) bušenje bušotina promjera

89 – 115 mm i dubine do 39 m. Osmišljen je za 3" i 4" DTH čekiće i cijevi

promjera 70 ili 76 mm i 3000 ili 4000 mm dužine. Dimenzije bušaće garniture

su: visina 2900mm, dužina 8600 mm, širina 2430 mm, a masa je 8500 kg.

Slika 11. Bušača garnitura BPI titon 100

Titon je opremljen četverotaktnim Deutz diesel-motorom sa direktnim

ubrizgavanjem. To je ekološki motor koji se odlikuje malom potrošnjom, niskom

razinom buke i dugim vijekom trajanja. Motor ima 6 cilindara i obujam od 6128

cm³. Razvija snagu od 125 kW pri 2300 okretaja/min, a okretni moment mu je

620 Nm pri 1650 okretaja/min.

Titon 100 ima hidraulične pumpe tipa Sauer koje razvijaju tlak i do 200 bara,

a pokreću gusjenice, cilindre za namještanje tornja, motor za rotaciju, motor za

vertikalni pomak pribora, kliješta za odvijanje pribora, itd. Tu je i niskošumni

39

vijčani kompresor koji vrši operacijski pritisak od 14 bara, a kapacitet mu je 11

m³/min. Komprimirani zrak kojeg proizvodi služi za pokretanje DTH čekića i

ispuhivanje razdrobljenih čestica stijene iz bušotine.

7.7. Proračun količine eksploziva u bušotini

U ranijim je razmatranjima pokazano, da je količina eksploziva u bušotini

ograničena normama i kriterijima seizmičkih utjecaja nastalih masovnim

miniranjem, promjerom minskih bušotina, svojstvima odabranih eksploziva,

dubinom minske bušotine i konačno, sigurnosnim uvjetima zaštite okolnih

objekata, opreme i ljudi.

Kako je fragmentacija odminirane mase u direktnoj vezi s maksimalnim

plinskim pritiskom upotrebljenog eksploziva, za miniranje u kamenolomu "Sveti

Mikula"- Rakalj, koristiti će se "kombinirano" eksplozivno punjenje, eksplozivima

dostupnim danas na tržištu.

1. Masa eksplozivnog punjenja - po bušotini:

G = [(Lb − lČ) x (d2b x π) /4] x (de / db) x ρE (kg)

G = [(22.3 − 2.60) x (0.0852 x π) /4] x (0.07 / 0.085)x1206 ≅ 111 (kg)

2. Specifični utrošak eksploziva:

qe = G / V = G / a x b x H = G /((H/sinα) x w x a)

qe = 110.96 / 297.9 = 0.372 ≅ 0.40 (kg/m 3)

3. Koncentracija eksplozivnog naboja u bušotini:

ge = (db2 x π ) /4 x ρe x ki (kg/m' bušotine)

ge = (0.0852 x π) /4 x 1206 x 0.80 = 5.47 kg/m'

ki = 0.80 - koeficijent ispune minske bušotine eksplozivom

4. Koncentracija glavnog eksplozivnog naboja u bušotini:

gg = (db2 x π) /4 x ρG x ki (kg/m')

gg = (0.0852 x π) /4 x 1500 x 0.80 = 6.81 kg/m'

40

5. Koncentracija pomoćnog eksplozivnog naboja u bušotini:

gp = (db2 x π) /4 x ρP x ki (kg/m')

gp = (0.0852 x π) /4 x 1060 x 0.80 = 4.81 kg/m'

6. Ukupna količina eksploziva u bušotini (stvarna):

G = (Lb − lČ) x (1/3 gg + 2/3 gp) = 19,4 x (6,81/3 + 2 x 4,81/3)

G = 19.7 x (2.27 + 3.21) = 107.96 kg

G = 108 kg

Specifični utrošak koji je u rudarskom projektu proračunat i iznosi 0.40 kg/m³,

ne slaže se s stvarnim specifičnim utroškom eksploziva koji, prema podacima

tvrtke Geomin d.o.o., u prosjeku iznosi 0.26 kg/m³.

Tablica 4. Parametri odnosa visine etaže i količine eksplozivnog naboja u bušotini

Visina etaže

Kosa dužina etaže

Dužina bušotine

PUNJENJE MINSKE BUŠOTINE Ukupna

količina eksploziva

Dužina eksploziv.

naboja

Korigir. dužina čepa

Količina odloma

po bušot.

Glavni eksplozivni

naboj

Pomoćni eksplozivni

naboj

m m m kg kg kg m' m m3

4 4.25 4.70 7.50 13.50 21.00 3.80 0.90 59.6

5 5.32 5.80 9.00 16.50 25.50 4.65 1.15 74.5

6 6.38 6.90 10.50 21.00 31.50 5.75 1.15 89.4

7 7.45 8.00 12.00 24.00 36.00 6.55 1.45 104.3

8 8.51 9.10 13.50 28.50 42.00 7.65 1.45 119.2

9 9.58 10.20 16.50 31.50 48.00 8.75 1.45 134.1

10 10.64 11.30 18.00 34.50 52.50 9.60 1.70 148.9

11 11.71 12.40 19.50 39.00 58.50 10.65 1.75 163.9

12 12.77 13.50 21.00 43.50 64.50 11.75 1.75 178.8

13 13.83 14.60 22.50 46.50 69.00 12.60 2.00 193.7

14 14.90 15.70 22.50 49.50 75.00 13.65 2.05 208.6

15 15.96 16.80 27.00 54.00 81.00 14.80 2.00 223.5

16 17.03 17.90 28.50 57.00 85.50 15.60 2.30 238.4

17 18.09 19.00 30.00 61.50 91.50 16.70 2.30 253.3

18 19.16 20.00 33.00 64.50 97.50 17.80 2.30 268.2

19 20.22 21.20 34.50 67.50 102.00 18.60 2.60 283.1

20 21.28 22.30 36.00 72.00 108.00 19.70 2.60 297.9

41

Slika 12. Konstrukcija minske bušotine (H - visina etaže (m); w - izbojnica (m); Lb – dužina bušotine (m); lČ - dužina čepa (m); lp - dužina probušenja (m); α - nagib kosine etaže (m);

b - horizontalni razmak između redova (m); LG - dužina glavnog eksploziv. naboja (m); LP - dužina pomoć. eksploziv. naboja (m); LE - dužina eksplozivnog. naboja (m))

7.8. Miniranje

7.8.1. Izbor eksploziva za miniranje

U tehnici izvođenja masovnog miniranja, izbor eksploziva uglavnom ovisi o

fizičko-mehaničkim karakteristikama mineralne sirovine, ležišnim prilikama,

geološkoj građi ležišta, odnosno o seizmoakustičkoj impedanciji stijene i

eksploziva, i konačno, o eventualnim ograničenjima vezanim za očekivane

štetne seizmičke pojave.

U inženjerskoj praksi, općenito se koristi relacija:

CZ = (vd x ρE) / γ (m/s)

CZ = 1.500 do 3.000 m/s - brzina rasprostiranja valova u stijeni,

γ = (kg/dm3) - volumna težina radne sredine,

vd = (m/s) - brzina detonacije odabranog eksploziva,

ρE = (kg/dm3) - gustoća odabranog eksploziva.

42

Izjednačenjem gornjih odnosa, dolazi se do osnovnog (praktičnog) pravila za

izbor eksploziva tj.:

vd = (γ x CZ) /ρE = 2,568 x (1.500 do 3.000) / (1/3ρG + 2/3ρP)

vd ≅ 3.200 do 6.400 (m/s)

Iz gornjih podataka proizlazi, da u konkretnom slučaju za izvođenje

masovnog miniranja u kamenolomu "Sveti Mikula"- Rakalj, u obzir mogu doći

uglavnom praškasti eksplozivi tipa kamex, amonal, amonal (pojačani), amonex,

nitrol, an-fo i sl., s detonirajućom brzinom koja je u granicama gore izračunate

vrijednosti.

7.8.2. Tehnički podaci odabranih eksploziva

Glavnim rudarskim projektom su za izvođenje masovnog miniranja na

kamenolomu "Sveti Mikula"- Rakalj, odabrani:

a) Glavno eksplozivno punjenje:

KAMEX- M15

- gustoća eksploziva ......................... ρK-M15 = 1,500 kg/dm3

- detonacijska brzina ...........…........... vd = 5.000 m/s

- energija eksplozije ......................... EK-M15 = 5.400 kJ/kg

- relativna težinska snaga ................ NK-M15 = 0,95

b) Pomoćno eksplozivno punjenje:

AMONAL-pojačani:

- gustoća eksploziva .......................... ρA = 1,060 kg/dm3

- detonacijska brzina ........................... vd = 4.300 m/s

- energija eksplozije ........................... EA = 4.180 kJ/kg

- relativna težinska snaga .................. NA = 0,85

Tako je na bazi gore odabranih eksploziva u projektu i izvršen kompletan

proračun svih parametara miniranja, uz primjedbu da se kod izvođenja radova u

43

praksi mogu koristiti i drugi eksplozivi sličnih ili jednakih tehničkih karakteristika.

Kod dosadašnjih miniranja se u kamenolomu koristilo i eksplozive tipa Vitezit,

Anfo-1, Amonal i Amonal-ojačani, Goma 2, Riogel Troner i drugi, sukladno

izrađenom "Planu miniranja" za svako minsko polje.

7.8.3. Sigurnosni uvjeti i udaljenosti

U Hrvatskoj za sada još uvijek ne postoje posebni zakonski propisi za

određivanje kriterija seizmičkog utjecaja masovnog miniranja na okolne objekte.

U inženjerskoj praksi uglavnom se koriste norme ili smjernice zapadnih zemalja.

Među kriterijima danas poznatih normi najčešće se koriste kriteriji sadržani u

"KDT-Richtlinie 046/72. Ove norme definiraju dozvoljenu udaljenost objekata od

minskog polja, obzirom na nastale potrese prouzročene aktiviranjem određene

količine eksploziva u milisekundnom vremenskom intervalu, tj:

LS = kS x T x Q2/3max (m) → Qmax =√(LS / kS x T)3 (kg)

LS = (m) - dozvoljena udaljenost objekta od minskog polja,

kS = 7 do 7,5 - koef. tvrdoće stijenske mase koja se minira,

Qmax.= (kg) - dozvoljena količina eksploziva koja se smije aktivirati

po jednom milisekundnom vremenskom intervalu,

T = 1; 1,5; 2; - korekcijski faktor s obzirom na građevinske razrede

okolnih objekata,

Intenzitet potresa u osnovi zavisi od količine eksplozivnog punjenja,

udaljenosti od mjesta miniranja, sastava tla i načina miniranja. Na temelju

višegodišnjeg – kontinuiranog mjerenja brzine oscilacije tla i navedenih

parametara utvrđena je njihova međusobna ovisnost, koja se može izraziti

Langefors-ovom formulom, odnosno formulom iz USBM (United States Bureau

of Mines) kriterija tj:

5.1R RQ

KV = prema Langefors-u 6.1

RQ

RKV

−

= prema (USBM)

44

VR - rezultantna brzina oscilacije tla (mm/s)

R - udaljenost mjesta opažanja od minskog polja (m)

Q - količina eksploziva koji detonira trenutno (kg)

K – koeficijent transmisije i načina miniranja.

Gornji se izrazi uglavnom koriste u praksi, kod izvođenja seizmičkih mjerenja

za utvrđivanje koeficijenta transmisije K, mjerenjem maksimalne vrijednosti

rezultante brzine VR, uz poznavanje podatka za količinu trenutno aktiviranog

eksploziva Q i udaljenosti R mjernog mjesta s geofonom od mjesta miniranja.

Objekti koji se nalaze u neposrednoj blizini kamenoloma i općenito u blizini

nekog radilišta na kojemu se izvode masovna miniranja, moraju biti zaštićeni od

štetnog utjecaja miniranja s određenim ograničenjima.

a) ograničenje intenziteta vibracije

Tablica 5. "KDT" smjernice o maksimalnoj količini eksploziva koja se smije aktivirati u jednom milisekundnom vremenskom intervalu

Udaljenost objekta (m) Korek. faktor Faktor građ. razreda

Maksimalno dozvoljena količina eksploziva

(kg)

100 7 1 53.99 150 7 1 99.20 200 7 1 152.72 250 7 1 213.43 300 7 1 280.57 350 7 1 353.55 400 7 1 431.96 450 7 1 515.43 500 7 1 603.68

Prema podacima iz gornje tablice proizlazi da će za maksimalnu

(projektiranu) količinu eksploziva Qmax.= 108 kg sigurnosna udaljenost iznositi

približno 160 metara.

b) Razbacivanje materijala i zračni udar

Razbacivanje materijala kod izvođenja masovnog miniranja moguće je

ograničiti pravilnim usmjerenjem bušotina i njihovim strogo kontroliranim

punjenjem do nivoa predviđene dužine čepljenja. Općenito se prema "KDT"

smjernicama sigurnosna udaljenost može približno odrediti prema jednadžbi:

Rv = 20 x η2 x w (m)

45

η = 2 - faktor sigurnosti kod zaštite objekata i ljudi,

w = 4.0 - linija najmanjeg otpora – izbojnica (m)

Rv = 20 x 22 x 4 = 320 m

Imajući u vidu uvijek moguće pogreške, koje se mogu javiti kod izvođenja

bušačko minerskih radova, a u cilju što veće sigurnosti objekata, opreme i ljudi,

projektom se sigurnosna zona određuje sa Rv ≥≥≥≥ 350 m.

Izvođač radova na masovnom miniranju, u suradnji sa rukovodno tehničkim i

nadzornim osobljem kamenoloma, dužan je u cilju zaštite ljudi objekata i

opreme poštivati spomenute veličine sigurnosne zone.

Zračni udar nastao kao posljedica detonacije kod izvođenja masovnog

miniranja, također može, kod većih količina eksplozivnog naboja izazvati

oštećenja opreme, objekata ili ljudi. Sigurnosni pojas zaštite od zračnog udara

određuje se po uobičajenoj jednadžbi:

RZU = kV √ Qmax (m)

kV = 7,5 - koeficijent rasporeda eksploziva u bušotini

Qmax = 108 kg - maksimalna količina eksploziva aktivirana po

jednom milisekundnom intervalu

Tablica 6. Sigurnosni pojas zaštite od zračnog udara za nekoliko projektiranih količina punjenja minskih bušotina

Qmax(kg) 52.5 58.5 64.5 69.0 75.0 81.0 85.8 91.5 97.5 102.0 108.0 kv 7.5

Rzu (m) 54.34 57.36 60.23 62.30 64.95 67.50 69.47 71.74 74.06 75.75 77.94

Zračni udar izazvan detonacijom određene količine eksploziva u minskoj

bušotini posljedica je veoma naglog povećanja tlaka novonastalih plinova u

centru eksplozije. Ovaj zračni udar ima dvojaki karakter:

- širenje zračnog udara u vidu kompresije, stvaranje predtlaka,

- širenje zračnog udara u vidu dekompresije, stvaranje podtlaka.

Na putu kompresijskog vala, zračni udar širi se slično kao "P" valovi u čvrstim

sredinama. Ovisnost tlaka, brzine širenja zračnog udarnog vala, brzine kretanja

zraka u valnoj fronti i gustoće zraka, može se odrediti relacijom:

46

ρρ−ρ=

1

020 1D*P odnosno 3 Q*kP =

P - tlak zračnog udara (mbar)

ρ0 - gustoća zraka,

ρ1 - gustoća zraka u fronti vala,

D - brzina širenja zračnog udarnog vala (m/s)

k - koeficijent proporcionalnosti sigurnosti od štete,

Q - količina trenutno detoniranog eksploziva (kg)

Tablica 7. Štete koje mogu nastati djelovanjem zračnog udara određenog intenziteta

TLAK UDARNOG VALA O P I S Š T E T E

(mbar) (Pa)

2 *10-7 2 *10-5 Prag čujnosti 0.14 14 Staklo i kuhinjsko posuđe vibrira 0.21 21 Uznemirenje ljudi 2.1 210 Granica oštećenja na objektima 7 700 Lom slabo učvršćenog stakla 21 2 100 Lom dobro učvrčćenog prozorskog stakla 210 21 000 Oštećenje građevina, pucanje ušne opne

1 000 100 000 Rušenje zidova od cigle, pukotine u betonu 2 000 200 000 Velike štete, rušenje betonskih konstrukcija, povrede unutarnjih organa ljudi 2 500 250 000

Smrtno stradavanje ljudi i životinja, velika rušenja i materijalne štete 4 000 400 000

Kako bi se što je moguće više ublažilo djelovanje zračnog udara nastalog kod

izvođenja masovnog miniranja, preporučuje se da vremenski odmak aktiviranja

eksplozivnog punjenja u svakoj pojedinoj bušotini (usporenje između bušotina)

zadovolji uvjet:

ms20s02.0333

5.32

VS

2T ≥≥

≥

≥

T - vrijeme između detonacije svake pojedine bušotine (s)

S - razmak bušotina (m)

V - brzina zvuka (m/s)

47

7.8.4. Postupak izvo đenja masovnog miniranja

Masovno miniranje na kamenolomu mora se izvoditi shodno odredbama

Pravilnika o tehničkim normativima pri rukovanju eksplozivnim sredstvima i

miniranju. Za svako masovno miniranje izrađuje se "Plan miniranja", koji pored

ostaloga mora sadržavati:

- mikrolokaciju minskog polja,

- podatke o minskom polju (dužina, širina, visina etaže, obračun masa,

specifični utrošak eksploziva, ukupnu dužinu bušotina, utrošak eksploziva),

- podatke o bušotinama (promjer, nagib, razmak, broj bušotina, izbojnicu.....),

- podatke o eksplozivnim sredstvima (vrsta, količina, pakovanje........),

- podatke o sredstvima za paljenje i usporenje,

- shematski prikaz minskog polja s detaljima vezivanja,

- shematski prikaz konstrukcije bušotine i način čepljenja,

- organizaciju radilišta i mjere zaštite.

Prije izvođenja masovnog miniranja mjeri se dubina i "prohodnost" bušotina i

vodi poseban Zapisnik o količini eksplozivnog punjenja svake pojedine

bušotine, o dužini čepa te o potrošnji ostalih sredstava potrebnih za izvođenje

miniranja. Shema vezivanja minskog polja mora biti sastavni dio svakog Plana

miniranja (Slika 13).

Slika 13. Plan minskog polja – shema vezivanja, paljenja i usporenja

48

7.8.5. Normativi utroška eksploziva i eksplozivnih sredstava

a) Specifični utrošak - teorijski:

qe' = G / ((H/sinα) x w x a)

q'e = 110.96 / ((20 / sin700) x 4.o x 3.5) = 0.37 kg/m3

b) Specifični utrošak - stvarni:

qe = 108.0 / (20 / sin700 x 4.o x 3.5) = 0.36 kg/m3

c)Utrošak detonirajućeg štapina po jednoj bušotini iznosi:

LŠ = Lb + a + 0.30 = 22.30 + 3.5 + 0.50 = 26.3 m' ≈ 0.09 m'/m3

d) Utrošak usporivača biti će:

Nusp. = 1 kom po bušotini = 1 /297.9 ≈ 0.003 kom/m3

Za projektiranu godišnju proizvodnju od 1 000.000 m3 tehničko-građevnog

kamena u čvrstom stanju, biti će prema gornjim normativima ukupno utrošeno:

- eksploziv (0.36 kg/m3) .................................................. 360 000 kg.

- det. štapin (0.09 m'/m3) ................................................ 90 000 m'

- usporivači (0.003 kom/m3) + 10% ................................... 3 300 kom.

- rud. kapica br. 8 (100 miniranja + 10%) ......................... 110 kom.

- sporogoreći štapin (100 miniranja x 2 m') ........................ 200 m'

7.8.6. Usitnjavanje "negabarita"

Proračun parametara bušenja i masovnog miniranja, u idealnim uvjetima,

morao bi rezultirati ostvarenjem maksimalno mogućih sigurnosnih uvjeta i

minimalnom količinom "negabarita". Kako u praksi nema idealnih uvjeta, realno

je očekivati i pojavu određene količine vangabaritnih komada odnosno blokova,

i to približno 3 do 5%. Prema tim predviđanjima, godišnje treba očekivati oko

30 000 do 50 000 m3 blokova.

S obzirom da postoji realna mogućnost realizacije većih blokova na vanjsko

tržište, isti se neće sekundarno usitnjavati. Za slučaj da se ipak ukaže potreba

49

usitnjavanja "negabarita", tada bi se to izvodilo uz upotrebu rovokopača sa

hidrauličkim čekićem i to na posebno izdvojenom mjestu osnovnog radnog

platoa.

8. UTOVAR, TRANSPORT I NORMATIVI

8.1. Utovar

Kako će prema postavljenom projektnom zadatku, ukupna godišnja

proizvodnja na kamenolomu iznositi 1 000 000 m³ u čvrstom stanju odnosno

približno 1 450.000 m3 u rastresitom stanju, izbor utovarno transportne

mehanizacije mora biti takav da zadovoljava postavljene uvjete. "Maškun"

d.o.o. raspolaže dovoljnim brojem radnih strojeva (rovokopača, utovarivača i

kamion-dampera), koji prema svojim tehničkim karakteristikama i kapacitetima

sasvim sigurno mogu udovoljiti svim zahtjevima na utovaru i transportu.

- Utovarivač "Cat. 980-c" 240KS, volumen korpe 4 m3, 2 kom.

- Utovarivač "Cat. 980-f" 240KS, volumen korpe 4 m3, 1 kom.

- Utovarivač "Cat. 966-f" 220KS, volumen korpe 3 m3, 1 kom.

- Rovokopač "Hitachi" EX 600 350KS, volumen korpe 2.5 m3, 1 kom.

Ugovor s kooperantima:

- Rovokopač "Cat. 330-LN" 220KS, volumen korpe 1.8 m3, 1 kom.

- Rovokopač "Daewoo 340" 220KS, volumen korpe 2.2 m3, 1 kom.

- Rovokopač "O&K RH-9" 180KS, volumen korpe 1.0 m3, 1 kom.

- Rovokopač "Hitachi" FH 200 160KS, volumen korpe 0.8 m3, 1 kom.

Na bazi projektom predviđene ukupne godišnje količine odminiranog

materijala i poznatih tehničkih karakteristika utovarivača "Cat"- 980, zapremine

utovarne korpe od 4 m3, može se izračunati da će eksploatacijski kapacitet

utovara iznositi kako slijedi:

QUexpl. = 60 / tcu x VK x KP / KR x kV (m3/sat)

50

tcu ≅ 60 s - vrijeme jednog ciklusa utovara,

VK = 4 m3 - zapremina korpe utovarivača,

KP = 0,85 - koeficijent punjenja korpe utovarivača,

KR = 1,0 - koef. rastresitosti materijala u korpi utovarivača,

kV = 0,875 - koeficijent iskorištenja radnog vremena.

QUexpl = 60/1 x 4 x 0.85/1 x 0.875 = 233.1 ≅ 230 m3/sat

QU/god. = 230 m3/sat x 294 smjene x 7 sati = 473 340 m3/god.

Projektirani kapacitet utovara - za godišnju proizvodnju od približno

1 450.000 m3 miniranog materijala u rastresitom stanju iznosi:

- utovar ukupne količine odminiranog materijala 1 450 000 m3/ god.

- utovar frakcija prerađenog kamenog agregata 725 000 m3/ god.

Ukupno: 2 175 000 m3/ god.

Potreban broj utovarivača:

NU = Qgod./ QUgod. = 2 175 000 / 473 340 = 4.59 ≈ 5 utovariva ča

8.2. Transport

Poduzeće "Maškun" trenutno ne raspolaže vlastitim transportnim jedinicama,

već za potrebe odvoza miniranog materijala na usipni bunker postrojenja za

preradu ili direktan odvoz materijala na brod koristi transportne jedinice trećih

lica. Planom ukupne godišnje proizvodnje, Investitor predviđa da će se 50 %

ukupne količine miniranog materijala direktno plasirati na tržište, dok će se

preostalih 50 % preraditi na postrojenju za drobljenje i klasiranje, a tek potom

plasirati na tržište u vidu različitih frakcija kamenog agregata. Prema ovako

postavljenim planskim veličinama proračunati su i osnovni kapaciteti prijevoza.

- vrijeme vožnje kamiona-dampera:

tVP = L / vP = (L / 15) x 60 = 4L (min.)

vP = 15 km/sat - brzina vožnje punog kamiona-dampera

51

tVPr = L / vPr = (L / 20) x 60 = 3L (min.)

vPr = 20 km/sat - brzina vožnje praznog kamiona-dampera

- eksploatacijski kapacitet kamiona-dampera:

Qexpl = 60 / tck x Vd x kn x kv (m3/sat)

tck - vrijeme jednog ciklusa kamiona-dampera

Vd = 15 m3 - zapremina sanduka kamiona-dampera

kn = 0.9 - koef. iskorištenja volumena sanduka

KP = 0,85 - koef. iskorištenja volumena korpe utovarivača

n1 = 4 - broj korpi utovarivača, koji stane u sanduk kamiona

VK = 4,0 m3 - zapremina korpe utovarivača

tck = n1 x tcu + tVP + tVPr + ti + tm = 4 + (4L) + (3L) + 2 ( minuta)

tcu = 1,00 min. - vrijeme jednog ciklusa utovarivača

ti = 1,00 min. - vrijeme istresanja korpe utovarivača

tm = 1,00 min. - vrijeme manevra kamiona-dampera

Kako je u projektnom zadatku naglašena potreba razrade tehnološkog

procesa eksploatacije tehničko-građevnog kamena u kamenolomu "Sveti

Mikula"- Rakalj, metodom višeetažnog otkopavanja uz primjenu metode

gravitacijskog transporta, cijeli ciklus utovara i transporta odminirane mineralne

sirovine odvijati će se samo na osnovnom radnom platou kamenoloma, na koti

+15 m.n.m. (Slika 14).

Srednja vrijednost dužine transporta od "čela" radilišta do usipnog bunkera

pokretnog postrojenja za drobljenje i klasiranje, odnosno do "tamponskog" veza

za utovar u brod iznosi približno 300 m (Lmin = 50 m; Lmax = 450 m).

Vrijeme trajanja jednog ciklusa vožnje, odnosno eksploatacijski kapacitet

kamiona-dampera, za različite udaljenosti biti će:

L = 50 m (0,05 km), tck = 6.35 ≅ 6.5 minuta

Qexpl = 60 / 6.5 x 15 x 0.9 x 0.85 = 105.9 ≅ 105 m3/sat

Qexpl = 105 x 294 x 7 = 216 090 m3/god.

52

L = 100 m (0,1 km), tck = 6.7 ≅ 7 minuta

Qexpl = 60 / 7 x 15 x 0.9 x 0.85 = 98.35 ≅ 98 m3/sat

Qexpl = 98 x 294 x 7 = 201 684 m3/god .

L = 200 m (0,2 km), tck = 7.4 ≅ 7.5 minuta

Qexpl = 60 / 7.5 x 15 x 0.9 x 0.85 = 91.8 ≅ 92 m3/sat

Qexpl = 92 x 294 x 7 = 189 336 m3/god.

L = 300 m (0,3 km), tck = 8.1 ≅ 8 minuta

Qexpl = 60 / 8 x 15 x 0.9 x 0.85 = 86.06 ≅ 86 m3/sat

QK.expl = 86 x 294 x 7 = 176 988 m3/god.

L = 400 m (0,4 km), tck = 8.8 ≅ 9 minuta

Qexpl = 60 / 9 x 15 x 0.9 x 0.85 = 76.5 ≅ 76 m3/sat

Qexpl = 76 x 294 x 7 = 156 408 m3/god.

L = 450 m (0,45 km), tck = 9.15 ≅ 9.5 minuta

Qexpl = 60 / 9.5 x 15 x 0.9 x 0.85 = 72.5 ≅ 72 m3/sat

Qexpl = 72 x 294 x 7 = 148 176 m3/god .

Budući da proračunati kapacitet prijevoza za jednu transportnu jedinicu

zapremine sanduka od 15 m3 (na srednjoj udaljenosti Lsr. = 300 m) iznosi

Qsr. = 176 988 m3/god., proizlazi zaključak da će za ostvarenje planirane

dinamike transporta od ukupno 2 175 000 m3 materijala u rastresitom stanju biti

potrebno angažirati:

NK = Qgod./ QKgod. = 2 175 000 / 176 988 = 12.2 ≈ 13 transportnih jedinica

53

Slika 14. Shematski prikaz utovara i transporta (1-kamion,damper; 2-utovarivač: 3-buldozer: 4-

pneumatska bušilica; 5- kompresor)

Minirani materijal koji nakon miniranja viših etaža zaostane na međuetažnim

bermama mora se rovokopačom ili buldozerom, prebacivati - gurati, preko ruba

etaže na osnovni radni plato na koti +15 m.n.m. (Slika 15 i 16).

Predviđa se upotreba buldozera s kosom ralicom, srednje klase, čije su

tehničke karakteristike slijedeće:

- instalirana snaga: ≥ 150 kW (200 KS)

- ukupna težina: 25 do 30 Mp

- specifični pritisak na tlo: 0.55 do 0.70 kp/cm2

- širina ralice: L = 4.27 m

54

- visina ralice: h = 0.97 m

- maksimalna sila na nožu: F = 35 do 40 Mp

- maksimalna brzina: v1 = 5 km/sat - naprijed

v2 = 8 km/sat - natrag

S obzirom na specifične uvjete rada na etažama, kao i dosadašnja iskustva,

može se pretpostaviti, da će se u fazi "guranja" materijala buldozer kretati

brzinom od v1 = 3 km/sat (0.83 m/s). U povratnom hodu, buldozer će se kretati

brzinom od v2 = 6 km/sat, (1.66 m/s). Kako je prosječna dužina puta buldozera,

za jedan ciklus oko 50 m, u jednom smjeru, vrijeme trajanja ciklusa iznositi će:

Tc = ln / tn + lR / tR = 50/0.83 + 50/1.66 = 60.24 + 30.12 = 90.36 ≅≅≅≅ 90 s

U inženjerskoj praksi postoji više različitih načina za proračun kapaciteta

buldozera. U ovom slučaju, koristiti će se najjednostavniji i u praksi najčešće

upotrebljavan obrazac, odnosno relacija:

Q = (π x h2 x L x 3600 x KE x KR) / 4 x TC x kR m3/sat

Q = (π x 0.972 x 4.27 x 3600 x 0.875 x 0.80) / 4 x 90 x 1.45

Q = 60.9 ≅ 60 m3/sat

Qgod. = 60.9 x 294 x 7 ≅ 125 000 m3/god .

h = 0.97 m - visina ralice - noža

L = 4.27 m - širina ralice - noža

KE = 0.85 - koef. ef. iskorištenja radnog vremena buldozera

KR = 0.875 - opći koef. iskorištenja vremena na radilištu

TC = 90 s - vrijeme trajanja jednog ciklusa

kR = 1,5 - koeficijent rastresitosti materijala

Prema projektnom zadatku, ukupna godišnja proizvodnja na kamenolomu

iznosi približno 1 450 000 m3 materijala u rastresitom stanju. Količina materijala

koja će nakon miniranja i gravitacijskog transporta "zaostati" na horizontalnim

radnim bermama svake pojedine etaže iznositi će prema podacima iz

dosadašnje prakse približno 15 do 20 % ukupno minirane mase, tj. oko 217 500

do 290 000 m3.

55

Proizlazi da buldozer srednje klase neće moći zadovoljiti potrebe rada na

guranju materijala preko ruba etaža na donji - osnovni plato. Zbog toga će se na

istom poslu morati angažirati i jedan od raspoloživih rovokopača.

Slika 15. Shematski prikaz rada buldozera na etaži – frontalni način rada

Slika 16. Shematski prikaz rada bagera na etaži – bočni način rada

56

8.3. Normativi potrošnje

U slijedećem prikazu normativa potrošnje uzete su u obzir sve angažirane

radne jedinice. Dati su samo približni normativi, neophodni za utvrđivanje

godišnjeg plana nabave. Približno se može uzeti da će godišnji nivo utroška

materijala u konkretnom slučaju iznositi:

- diesel gorivo: ............................................... 985 000 kg/god.

- motorno ulje: ......................................…..... 22 550 kg/god.

- ATF-ulje: ...................................................... 1 180 kg/god.

- HIDRAOL-ulje ............................................... 3 050 kg/god.

-HIPENOL-ulje: ................................................ 860 kg/god.

- potrošnja masti: ............................................ 860 kg/god.

- utrošak guma: utovarivači ………….…... 6 kom/god.

kamion-damper ……….... 50 kom/god.

8.4. Radna snaga

Za potrebe normalnog odvijanja procesa otkopavanja, pripreme i tehnološke

prerade miniranog materijala u kamenolomu "Sveti Mikula"- Rakalj, te za

potrebe posluživanja svih strojeva u proizvodnom procesu biti će neophodan

slijedeći broj izvršitelja:

- tehnički rukovoditelj kamenoloma ……………………………… 1 izvršitelj

- poslovođa ……………………………………………………… 5 izvršitelja

- geodetski tehničar ………………………………………………. 1 izvršitelj

- VKV - bušač ……………………………………………………. 2 izvršitelja

- KV - pomoćni bušač ……………………………………………. 2 izvršitelja

- VKV - vozač, rukovatelj rud. strojevima……..................……. 8 izvršitelja

- KV - vozač, rukovatelj rud. strojevima.................…………… 4 izvršitelja

- VKV - mehaničar na održavanju ………………………………3 izvršitelja

57

- KV - mehaničar na održavanju ……………………………... 2 izvršitelja

- PKV radnik-signalist …………………………………………… 1 izvršitelj

- VKV - strojar na postrojenju za drobljenje i klasiranje ………6 izvršitelja

- KV - strojar na postrojenju za drobljenje i klasiranje ……… 6 izvršitelja

- pomoćni radnik ………………………………………………… 4 izvršitelja

U k u p n o : ...............…………....................... 45 izvršitelja

Prikaz ukupnog broja potrebne radne snage podrazumijeva zaposlenike u

procesu otkopavanja (eksploatacije) i tehnološke prerade. U gornjem prikazu

nisu obuhvaćeni radnici na transportu minirane stijenske mase na usipni bunker

pokretnog postrojenja za drobljenje i klasiranje, kao ni radnici na prijevozu

materijala radi utovara na brod. Investitor naime ne raspolaže vlastitim

transportnim jedinicama, već će za potrebe odvoza miniranog materijala na

usipni bunker postrojenja za preradu ili direktan odvoz materijala na brod koristi

transportne jedinice trećih lica. Svi zaposleni radnici u procesu proizvodnje i

tehnološke prerade moraju u smislu svoje stručnosti u cijelosti udovoljavati

odredbama Pravilnika o stručnoj osposobljenosti za obavljanje određenih

poslova u rudarstvu.

9. ZAVRŠNI RADOVI I SANACIJA KAMENOLOMA

9.1. Tehnička sanacija

U završne radove kamenoloma spadaju radovi na konačnom oblikovanju

otkopanog prostora kao što su: granica otkopavanja, završne kosine (oblik i

nagib), završna kota nivelete, oblik i veličina završnog platoa i završnih bermi i

konačno, uređenje i namjena otkopanog prostora. Granica otkopavanja

određena je točkama omeđivanja eksploatacijskog polja, a iste moraju biti vidno

obilježene i stabilizirane na terenu propisanim betonskim stupićima, te vezane

na državnu triangulacionu mrežu.

Tehnička sanacija otkopanog prostora biti će provedena na način da završne

kosine budu nagnute prema horizontali pod kutom od 600 i "lomljene" na

58

kotama projektiranih visina završnih bermi pojedinih etaža (+110, +95, +75, +55

+35 +15 i +1,5 m.n.m.). "Horizontalne" završne berme na prijelomima između

etaža imaju projektiranu širinu od 10, odnosno 5 m i nagnute su približno 5%

prema kosini čela više etaže. Završni plato kamenoloma projektiran je na koti

+1,5 m.n.m. i horizontalan je, a s ciljem stvaranja prostora za uređenje

"šetnice", atraktivnih zelenih i rekreacijskih površina te izgradnju pratećih

turističkih sadržaja u sklopu buduće marine.

Dovršetkom iskopa dubinske etaže u granicama zadanih koordinata vršnih

točaka iz Idejnog rješenja tvrtke "AD" d.o.o. Pula, praktično su u cijelosti

realizirani svi predviđeni preduvjeti tehničke sanacije i završnog otkopavanja

preostalog dijela rezervi mineralne sirovine unutar odobrenog eksploatacijskog

polja "Podrola"- Rakalj.

9.2. Biološka sanacija

U cilju uspješnog provođenja biološke sanacije, otkopani je prostor potrebno

urediti i privesti planiranoj namjeni. Prema osnovnim odrednicama iz prihvaćene

Studije utjecaja na okoliš, biološka sanacija otkopanog prostora izvesti će se u

nekoliko faza:

- priprema terena za biološku sanaciju,

- ozelenjavanje,

- održavanje saniranih površina.

U fazu pripreme otkopanog prostora za biološku sanaciju svakako spada

projektom određeno izvođenje završnih radova te formiranje završnih etažnih

kosina i etažnih bermi. Po izvršenim radovima konačnog formiranja završnih

kosina i završnih bermi slijede radovi na dovozu humusnog jalovinskog

materijala i zemlje na završne berme, debljine minimalno 5 do 45 cm., a potom

razastiranje i sabijanje. Također je potrebno izvršiti iskopavanje jama za sadnju

grmolike autohtone vegetacije i stablašica sukladno idejnom rješenju

hortikulturnog uređenja okoliša buduće marine.

59

Ozelenjavanje (osobito rubnih dijelova otkopanog prostora) i svih površina

pripremljenih završnih bermi izvesti sadnjom grmolike i visoke vegetacije, koja

mora biti kompatibilna pedološkim i ekološko-vegetacijskim uvjetima šireg

područja. U tom će se smislu izvršiti sadnja mladica submediteranske

vegetacije, koju predstavlja bijeli grab, smreka, akacija, dren i hrast medunac.

Uzduž podnožja etažnih kosina potrebno je zasaditi posebnu vrstu biljaka

penjačica, a površine završnih bermi ozeleniti travom, što će u konačnici

sigurno u mnogome poboljšati kvalitetu estetskog izgleda pejzaža.

Završni plato kamenoloma, na koti +1,5 m.n.m. ostavlja se u izvedenom

obliku, uz uvjet, da je površina platoa potpuno očišćena od eventualno

zaostalog izminiranog materijala, većih blokova ili nekih drugih neprirodnih

nečistoća. Ovaj će se prostor konačno urediti tek u fazi izgradnje buduće

marine (Prilog 4), sukladno rješenju iz Glavnog i Izvedbenog projekta izgradnje

turističko-rekreacijskog centra "Sv. Agneza"- Rakalj (Slika 17).

Slika 17. Izgled kamenoloma „Sv. Mikula“ nakon sanacije i izgradnje turističko-rekreacijskog centra „Sv.

Agneza“ – Rakalj

60

10 . ZAKLJUČAK

Analizom podataka dobivenih geološkim kartiranjem, ostalim opisanim

istražnim radovima, ispitivanjem kakvoće fizičko-mehaničkih svojstava i

konačno kemijskim i petrografskim analizama vapnenca na lokalitetu "Rakalj",

dobiveni su svi relevantni podaci potrebni za definiranje ležišnih prilika,

gospodarsko-eksploatacijskih uvjeta te mogućnosti tehnološke prerade

mineralne sirovine.

Na bazi podataka dobivenih ispitivanjem i petrografskim analizama,

mineralna sirovina je klasificirana kao kalkarenitni vapnenac s više litološki

različitih varijeteta. Stijensku masu zapravo izgrađuju karbonatni sedimenti

gornje krede (conijak 1K23).

Poznavanjem fizičko-mehaničkih i geomehaničkih osobina osnovne stijenske

mase, određeni su parametri potrebni za projektiranje radnog i završnog nagiba

kosina te podaci za izračun faktora sigurnosti. Analiza stabilnosti kosina

pokazala je da sve (odabrane) projektirane veličine u potpunosti udovoljavaju

zahtjevima "Pravilnika".

Ležište je slojevitog tipa s monoklinalnim položajem slojeva, blago nagnutim

prema istoku. Disperzija položaja slojeva je veoma mala.

Tektonika je izražena s vidljivom prisutnošću nekoliko uzdužnih i dijagonalnih

rasjeda i dijaklaza, duž kojih su konstatirani kontakti pločastih i deblje uslojenih

vapnenaca. Utvrđeno je da njihova prisutnost nema utjecaja na promjenu

ležišnih uvjeta u smislu zalijeganja, prostiranja, veličine, oblika i kvalitete

mineralne sirovine.

Prema hidrogeološkoj kategorizaciji okolnog terena ležište je svrstano u

grupu ležišta sa vodonosnicama kavernozno-pukotinske poroznosti, koje čine

masivni i slojeviti, intenzivno okršeni vapnenci. Stijenska masa ležišta je

raspucana i površinski ogoljela, bez gotovo ikakve značajne vegetacije. Imajući

u vidu činjenicu da na širem prostoru nema površinskih vodenih tokova, izuzev

rijeke Raše, koja ne može imati utjecaja na eksploataciju u kamenolomu može

se ustvrditi, da površinska oborinska voda nema nikakve mogućnosti

61

zadržavanja na prostoru kamenoloma. Ista, naime, sustavom pukotina vrlo brzo

nestaje i otiče u more.

Rezultati ispitivanja kemijskog sastava karakterističnih varijeteta upućuju na

zaključak da je vapnenac vrlo čist i sadrži više od 95 % kalcijeva karbonata

(CaCO3) i veoma neznatan udio ostalih komponenata uobičajenih za vapnence.

Ocjena mogućnosti upotrebe stijenske mase bazirana je na rezultatima

dobivenim ispitivanjem fizičko-mehaničkih svojstava, mineraloško-petrografskog

i konačno kemijskog sastava uzoraka stijenske mase. Temeljem analize svih

ispitivanih parametara ocjenjeno je da stijensku masu lokaliteta "Podrola"-

Rakalj, čine veoma čisti vapnenci, povoljnih svojstava za proizvodnju:

• drobljenog kamena za izradu donjih nosivih tamponskih slojeva,

mehanički ili kemijski stabiliziranih (HRN U.E9.020 i U.E9.024)

• drobljenog nesepariranog kamena za izgradnju i održavanje

gospodarskih cesta,

• lomljenog kamena za zidanje potpornih zidova i obaloutvrda

• miniranog i drobljenog kamenog materijala za izradu nasipa i

posteljica cesta svih prometnih razreda (HRN U.E1.010 i HRN

U.E8.010).

Geometrija minskog polja kao i visine projektiranih etaža određeni su na bazi

proračuna stabilnosti kosina, polazeći pri tomu od uvjeta što boljeg ekonomskog

efekta i što je moguće manjeg utroška minsko-eksplozivnih sredstava.

Utovar i transport odminiranog materijala na kamenolomu "Rakalj", izvoditi će

se sredstvima i opremom poduzeća, uz korištenje transportnih jedinica trećih

lica. Obrađena problematika i proračunate veličine u potpunosti se poklapaju s

podacima iz dosadašnje prakse. Za izvođenje radova na prebacivanju

izminiranog materijala sa viših etaža na osnovni radni plato na koti +15 m.n.m.

koristiti će se naizmjenično, rovokopač i buldozer. Tehnološki proces

eksploatacije na kamenolomu "Sv. Mikula"- Rakalj, uz primjenu odabrane

metode površinskog višeetažnog otkopavanja i gravitacijskog transporta

prikazan je kronološkim redom po fazama rada i po načinu izvođenja pojedinih

operacija. Rudarske radove na eksploataciji potrebno je izvoditi u skladu sa

62

obrađenim projektnim rješenjima, s tim da se u ekonomici rada, uz primjenu

novih saznanja i tehnologije, stvaraju i novi uvjeti za ostvarivanje boljih učinaka,

veće sigurnosti rada i boljih ekonomskih efekata poslovanja na razini tvrtke.

Izvođenjem radova sukladno tehničkim parametrima obrađenim u ovom radu

biti će stvoreni svi preduvjeti za završno oblikovanje i prenamjenu otkopanog

prostora te izgradnju marine za 200 vezova (Slika 17), predviđenu prostornim i

provedbenim planom Općine Marčana.

63

11. LITERATURA

1. Božić, B. (1998.) : Miniranje u rudarstvu, graditeljstvu i geotehnici,

Sveučilište u Zagrebu, Zagreb

2. Elaborat o rezervama tehničko - građevnog kamena na eksploatacijskom

polju "Podrola"- kod Raklja (ožujak, 2005. god.),

3. Mesec, J. (2009.) : Mineralne sirovine – vrste i načini dobivanja, Sveučilište

u Zagrebu, Geotehnički fakultet, Varaždin

4. Miščević, P. (2004.) : Uvod u inženjersku mehaniku stijena, Građevinsko-

arhitektonski fakultet Sveučilišta u Splitu, Split

5. Studija o utjecaju na okoliš i prenamjena kamenoloma "Podrola" u turističku

zonu "Rakalj – Sv. Agneza" (ožujak, 2002. god.),

6. Zakon o rudarstvu (Narodne novine 190/03)

7. Zelenika, M. (1995.) : Tehnologija izrade bušotina, Geotehnički fakultet

Varaždin, Varaždin

8. Zuban, J. (2005.) : Dopunski rudarski projekt sanacije kamenoloma Sv.

Mikula – Rakalj, Topcon d.o.o. Pula, Pula