Рударски истражни радови

Rudarski istražni radovi su radovi kojima se utvrđuje da li u ležištu postoji dovoljna količina jednog ili više korisnih minerala, koji se pri postojećem stanju tehnike mogu iskoristiti sa zadovoljavajućim ekonomskim uspehom. Zatim predstoje detaljna ispitivanja i otvaranje tog ležišta. Način otvaranja trebalo bi biti najpovoljniji i najjeftiniji.

Istorija

U prošlosti, stari rudari su obavljali samo najosnovnije rudarske radove, jer su raspolagali najprimitivnijim rudarskim alatom. Pored toga, ipak, su imali veliko iskustvo u pronalaženju ležišta mineralnih sirovina. Počev od kamenog doba, kada je čovek iz Zemljine kore krenuo da čupa komade kremena koje je koristio za izradu prvih oruđa i oružja, sticao je iskustvo iz koga je učio da se određena mineralna sirovina nalazi u određenoj prirodnoj sredini i da su pojedine stene nosioci odgovarajućih ruda. Upravo na ovom temelju baziraju se i rudarski istražni radovi. Za istraživanje mineralnih sirovina do XIX veka raskopavanje tla, najpre rukama, alatom, a zatim i strojevima, kopanje okana i hodnika, upotreba vilinih rašlji, predstavljale su glavne i jedine metode. Revolucionarnu promenu donosi bušilica (na parni pogon) sredinom XIX veka, kao i ideja za bušenje tvrdih stena upotrebom industrijskog dijamanta.

Načela prospektorskog rada

1556. godine Agrikola, rudarski pisac, objavio je svoju poznatu knjigu „O geologiji, rudarstvu i metalurgiji” (eng. „De re metallica”), u kojoj je objedinio celokupno dotadašnje rudarsko znanje i predočio kakve sposobnosti rudar mora da poseduje: „Pre svega rudar mora već unapred da zna proceniti koja planina pruža najviše izgleda za rudarske radove. On mora poznavati kako se javljaju različita ležišta, rudne žile, žilice i slojevi.”

Slika potiče iz Agrikolovog dela i prikazuje izvođenje srednjevekovnih istražnih radova pomoću rovova i čarobne palice, u čiju su moć verovali stari rudari.

Danas, svaki prospektor, za uspešno istraživanje mora da se rukovodi sledćim načelima, koji su svrstani u tri grupe: pridržavanje opštih geoloških činioca, uočavanje površinskih znakova i ostalim pomoćnim sredstvima.

Opšti geološki činioci

Značaj konfiguracije terena

Ležišta ruda pre svega treba tražiti u brdskim i planinskim predelima, a tek posle u ravničarskim. Razlog za to jeste činjenica da su masivi stena u tim delovima više poremećeni, odnosno izloženi jačim rasedanjima i jačem nabiranju, čime se stvaraju pukotine koje omogućavaju mineralizaciju. Planinski krajevi sadrže najviše magmatskih ili eruptivnih stena, koje predstavljaju osnov mnogih rudnih ležišta i izloženi su eroziji koja nosi mineralni materijal u reke, a on može da posluži kao putokaz za pronalaženje primarnih ležišta.

Genetsko srodstvo mineralnih ležišta i stena

Poznato je da su neki minerali vezani isključivo za određene vrste stena. Ultrabazične stene (olivinske i serpentinske) u sebi nose platinu, hromit, magnezit, azbest itd. Granit i druge kisele stene sadrže zlato, kasiterit, volframit, šelit, liskun i dr. Dok sedimentne stene nose slojeve uglja, kalijumove i kuhinjske soli, gipsa, u sedimentnim naslagama se nalazi i nafta u antiklinalama ispod nepropustljivih slojeva.

Sedimentna stena sa kristalima gipsa, nađena u Oklahomi

Geološka starost terena

Veću nadu za pojavu samih ležišta pružaju starije planine, ali ne izostavlja se ni mogućnost njihovog nastanka u planinama mlađe geološke formacije.

Površinski znaci

Tipični reljef terena

Stena i ruda u njoj mogu imati različitu tvrdoću što utiče na rezultat delovanja erozije. Ukoliko je stena mekša, a rudna žica tvrđa (zlatonosne kvarcne žice i pegmatitske žice s liskunom) ta žica će se izdizati iznad površine u vidu zida, a u obrnutom slučaju nastaće rovovi, udubljenja. Ovakvi oblici karakteristični su i za ležišta soli i gipsa.

Zlatonosna kvarcna žica, Vajoming

Izvori

U zemljinoj kori postoje pukotine koje su ispunjene rudom i one predstavljaju put za kretanje podzemnih voda koje često izbijaju u vidu izvora na površinu i njihovim praćenjem sledi se rudna pojava. U tim vodama rastvorene su soli metala, a najviše sulfata, čije se prisustvo, čak i u malim količinama, može dokazati hemijskim putem pomoću vodenog rastvora barijevog hlorida koji se izdvaja u vidu belog taloga ili u slučaju veće koncentracije hidroksida gvožđa u vidu mrkocrvenog taloga. Ovakve vode su štetne za zdravlje i stoka ih izbegava i u njihovom okruženju skoro da nema biljnog sveta.

Boja površine terena

Površinski izdanci rudnih ležišta mogu biti jače obojeni. U mineralnim skupovima uvek ima pirita i drugih minerala koje sadrže gvožđe, pa se na površini može javiti sekundarni limonit (žuta boja), koji je poznat kao „gvozdeni šešir’’, i bio je dobar nagoveštaj rudarima za postojanje rudnog ležišta. Manganovo prisustvo izdanku daje crnu boju, bakrovo zelenu ili plavu, prisustvo nikla svetlozelenu, a kobalta crvenkastu.

Komadi ruda

Komadi ruda nalaze se neposredno uz izdanke mineralnih ležišta ili ispod njih, na padinama i u podnožijima brdovitih terena. Oni mogu gravitacijom ili vodom da budu odnešeni ili udaljeni od svog primarnog mesta nastanka. Komadi koji su u neposrednoj blizini ležišta su krupniji i sa oštrijim ivicama, za razliku od onih koji su bili transportovani, usled čega se zrno smanjilo, a ivice zaoblile. Ako je rudna žila paralelna sa potokom, onda komadi ruda mogu biti raspoređeni po čitavoj padini, a ako nije onda se nalaze samo u određenoj širini.

Aluvioni (nanosi)

Aluvioni su bogata sekundarna rudna ležišta u nizijama, koja nastaju transportovanjem komadića rude, odlomljenih iz svojih primarnih ležišta. U Srbiji su poznata nanosna ležišta zlata (Pek), platine, kasiterita, osmijuma, iridijuma itd. Treba uvek imati u vidu ove činjenice i ispitati da li široki tokovi reka sadrže korisne minerale u nanosima peska i šljunka.

Nanosno ležište zlata

Pomoćna sredstva

Stari rudarski radovi

U prošlosti narodi nisu poznavali sve metale koji su danas u upotrebi i primitivnim alatom nisu mogli da iscrpe ležište do kraja, pa su mnoga ležišta u većem delu ostala nedirnuta i danas predstavljaju velike rudarske komplekse (Trepča). Avala, Rudnik, Novo Brdo, Lece samo su neki od rudnika u kojima su postojali stari radovi,a koji su kasnije otvoreni i nastavljeno je sa dubljim iskopavanjima. Međutim, postoje i stari radovi koji su zarušeni i tu se nalaze sada uvale.

Ostaci zgure (šljake) starih topionica

Kao znak nekadašnje rudarsko-topioničarske delatnosti u potocima i rekama može da se nađe stara zgura. Ako je poznato da topionice nisu mnogo udaljene od tih rudarskih radova, onda ti ostaci mogu biti dobar znak za ispitivanje šire okoline i za otkrivanje na čemu tu se radilo.

Karakteristično rastinje

Izdanci ruda su uglavnom goli, bez vegetacije, jer nemaju puno hranljivih sastojaka ili mogu biti prekriveni biljkama koje se hrane solima izvesnih metala, pa su te biljke po njima dobile i ime (ležište cinka, olova i bakra).

Iskazi meštana

Korisni podaci mogu biti i informacije koje se dobijaju na terenu od samih meštana, jer postoji mogućnost da su pronašli rudu prilikom oranja, kopanja bunara, temelja, a možda postoji mogućnost i za dobijanje primerka. Oni takođe mogu uputiti i na neke stare istražne radove u okolini.

Stručna literatura

Svaki prospektor pre izlaska na teren mora da prouči literaturu te oblasti. Stare arhive predstavljaju bogatu riznicu podataka i o starim radovima u rudnicima, kao i stručne izveštaje koji mogu biti putokazi za otpočinjanje istražnih radova.

Postupak pri pronalaženju ležišta

Ležišta se uglavnom nalaze namerno, ali ponekad to može biti i slučajno, u nepoznatim krajevima ili u krajevima koji su od ranije poznati. Najlakši način jeste praćenjem komada ruda uzvodno, u nanosima reka i potoka. Što su komadi veći i intezivniji, to znači da je primarno ležište blizu, a kada se dođe do dela gde prestaje pojava komada rude, dolazi se do cilja. Po padinama doline razlikuju se dva vida pojave komada rude: pružanje naviše celom širinom padine (rudna žila paralelna sa dolinom ili rudno telo magmatskog ili kontaktnometamorfnog postanka), ili se većim delom širina u reci, potoku naviše sužava i isklinjava (rudna žila upravna na pružanje padine). Za praćenje komada rude po padinama doline treba se poslužiti kopanjem raskopa, useka, zaseka, rovova, izradom potkopa i niskopa, ali i ručnim burgijama. Kada se prvi put dođe do rudnog ležišta, nastavlja se pretraga, kako po širini tako i po dužini, kako bi se upotpunila slika o pružanju tog rudnog tela. Rudno telo se preseca poprečno i uzdužno pomoću više paralelnih istražnih rovova i u izvesnim slučajevima kopanjem istražnih okana u vidu šahovske table. Tokom izvođenja tih radova uzimaju se uzorci za hemojsku analizu, a na planu se označavaju mesta njihovog uzimanja prema rednom broju. Na osnovu dobijenih rezultata analize radi se plan mineralizacije sa izdvajanjem bogatih i siromašnih zona, ali i poprečni i uzdužni profil površinskog dela. Rečni nanosi se pomoću bušotina i okana ispituju na sadržaj plemenitih metala i drugih otpornih minerala, uzimanjem proba. Iz njih se izdvaja koncentrat i dobijeni podaci se unose na plan. Ako na nekim barama i izvorima postoje pojave masnih mrlja, to ukazuje na mogućnost nalaženja nafte. Takva mesta treba izbušiti, čime se postiže izbijanje nafte na površinu.

Istražni radovi

Pri izvođenju istražnih radova treba izbegavati podzemne radove, jer su skuplji i zahtevaju kvalifikovanu radnu snagu, koja ne može uvek da se dobije.

Raskop

Raskopi su najjednostavniji radovi kojima se čiste izdanci i njihove kontaktne zone. Oni se obično ne održavaju, ali moraju da omoguće pravilno uzorkovanje i merenje azimuta pružanja i nagiba stena.

Rov

Istražni rov se kopa kroz materijal koji pokriva rudno ležište, trapezastog je profila. Treba izbegavati dubinu koja je veća od 1,5 metara i širinu veću od 1 metra. Strane rova moraju imati određeni nagib zbog odronjavanja, a ponekad se vrši i njegovo podgrađivanje.

Okno

Istražna okna, vertiklane rudarske prostorije, mogu biti plitka, do 20 metara, ali i dublja preko 100 metara. Primenjuju se u istraživanjima, u otvaranju rudnih tela sa strmim padom, ali i u istraživanju aluviona plemenitih metala i dragog kamenja. Najprikladnije dimenzije jesu od 1,00x1,40 m do 1,20x1,80 m. Do dubine 2-3 metra materijal se može izbacivati i lopatom, ali za veće dubine neophodno je koristiti vitlo. Okna se podgrađuju, eventualno za plitka nekad nije potrebna podgrada.

Usek i zasek

Usek je površinski rad, nešto veće zapremine, koji se horizontalno useca u brdo, upravno na pružanje padine doline.Zasek je takođe površinski istražni rad, ali on ide paralelno sa pružanjem padine doline.

Potkop i niskop

Istražni potkop je horizontalna prostorija koja se podgrađuje i ima mali uspon zbog oticanja vode (3—4%). Profil je obično 1,40x1,80 m. Istražni niskop je prelaz od okna ka potkopu, ima izvesni nagib i najveću primenu kod slojevitih rudnih ležišta. Podgrađuje se po potrebi i profil mu je obično 1,40x1,80 m.

Okna, potkopi i niskopi treba da dovedu samo do rudnog tela, tako da njihova dubina ne treba da bude velika, ali moraju biti na pravo mesto postavljeni, kako bi dobili najbolje rezultate istraživanja

Hodnici

Istražni hodnici mogu da se izrađuju ručno i tada se otkopani materijal izvozi ručno i profil ima površinu približno 3 m², a u slučaju profila sa jednim kolosekom površina iznosi 3,8 m². Za ove veće hodnike koristi se mehanizacija sa motornim bušilicama i odvozom materijala vagonetima. U hodnicima se rade i bočni kanali za oticanje vode, zbog čega se hodnici rade sa malim usponom, što olakšava i izvoz materijala punim kolicima niz padinu.

Istražno bušenje

Istražno bušenje je najbrži i najjeftiniji, a često i jedini primenljivi postupak kod ležišta koja su prekrivena krovinom i za dublje delove rudišta. Danas se uglavnom buši strojevima, ali retko i ručno. Ručno bušenje se primenjuje kao uvodno bušenje dubokih bušotina i u tehnički nerazvijenim krajevima za bušenje bunara. Ovi radovi se sprovode u svim fazama istraživanja mineralne sirovine, ali i za vreme eksploatacije za potrebe otvaranja novih delova ležišta . Plitke bušotine se izrađuju pomoću tzv. geoloških garnitura za bušenje (svrdla, bušaće šipke i prečage za okretanje). Kod ispitivanja rastresitog materijala (zlatonosni nanosi peska i šljunka) neophodno je da se bušotina obloži zaštitnim cevima kako bi se izbeglo obrušavanje. I za ovakve slučajeve koriste se sistemi Empajer, Banka i dr. za dubine od 15-20 m. Za veće dubine koriste se garniture udarnog ili obrtnog sistema velike pokretljivosti i brzine. Veliki značaj imaju bušaće krune, kojima se dobijaju jezgra bušenog terena, čime se može pratiti njegov sastav. Kada se teren izbuši krunom, u cevima za vađenje jezgra ostaje njegov deo, koji se izvlači napolje. Važno je da ovi radovi mogu da se izvode i iz podzemnih prostorija i to u svim pravcima, ali je svakako najpoželjniji vertikalni.

Bušenje iz podzemnih prostorija rudnika

Oprema

Oprema za izvođenje istražnih radova danas je veoma raznovrsna, ali svaki prospektor, pre početka, mora izvršiti određena ispitivanja terena. To može učiniti pomoću sledećeg pribora koji je predstavljao, do pre pedesetak godina, obavezno sredstvo svakog prospektora:

Oprema prospektora

Topografska i geološka karta, manje razmere	Geološki čekić i dva sekača
Geološki kompas	Mineraloško-petrografska lupa
Boca sa sonom kiselinom	Boca sa baritnom vodom (VaSI)
Ručna burgija za dubinu 2-3 metra	Džepni nož
Porcelanska pločica za probu ogrebotina	Džepna pantljika do 20 metara
Džepni metar dužine 1-2 metra, sa santimetarskim podelom	Daljinomer
Fotografski aparat	Dvogled
Olovka u boji	Materijal za pisanje i crtanje
Materijal za etiketiranje i pakovanje	Torba
Za slučaj da se radovi obavljaju u nenaseljenom kraju potrebni su šator i oprema za spavanje, kao i namirnice

Ispitivanje pronađenog ležišta

Na osnovu rezultata prospektorskog rada, dalje se pristupa detaljnom istraživanju samog ležišta kako bi se otkrio njegov stvarni oblik, sadržina i proračunale rezerve koje su moguće za eksploataciju. Za procenu nekog ležišta neophodno je izvršiti detaljne istražne radove, uzimati redovno probe za hemijske analize i proračunati rezerve mineralne sirovine.<

Detaljni istražni radovi

Obim i izgled detaljnih istražnih radova zavise od same prirode ležišta, da li je ono pravilnog oblika, tektonski poremećeno, ili ne. Kod sedimentnih i žičnih rudnih ležišta primenjuju se najjednostavniji načini istraživanja, po pružanju i padu, dok se metasomatska ležišta istražuju oknima sa otvaranjem hodnika kojima se sledi ležište u svim pravcima. Ovi radovi treba da se izvrše u što kraćem roku, pa se pristupa mašinskom radu.

Uzimanje proba

Uzimanje proba je najvažniji zadatak koji se mora poveriti osobi koja ima dovoljno prakse i iskustva, ali i posvećenosti. Od sposobnosti te osobe zavise rezultati ispitivanja, jer može doći do toga da ležište bude precenjeno ili što je još gore napušteno, zbog pogrešne ocene da sadrži nizak procenat metala. Probe se mogu uzeti na više načina: zasekom, miniranjem, proba s vrećom, proba s prašinom iz minskih rupa i probe koncentrata u rudnom nanosu.

Proračun rudnih rezervi

Prema stanju izvršenih istražnih radova Rudarski i metalurgijski institut u Londonu dao je podelu rudnih rezervi na vidljive, verovatne i moguće rezerve. Vidljive rezerve su one koje su rudarskim radovima potpuno otvorene i mogu odmah da se eksploatišu. Verovatne rezerve se ustanovljavaju kopanjem dodatnih okana i hodnika, dok se o mogućim rezervama odlučuje proizvoljno i zato se ne daju u ciframa.

Računanje zapremine otvorenog ležišta se vrši po delovima, između pojedinih horizonata, odbijanjem količine koja je izvađena pri izradi prostorija i sabiranjem tih pojedinačnih zapremina. Ukoliko se zapremina pomnoži sa prosečnom specifičnom težinom rude i jalovine, dobija se količina mineralne mase u tonama.

Vidi još

• Površinski istražni radovi
• Eksploatacija uglja
• Mašine za unutrašnji transport
• Rudarski eksplozivi
• Rudničke prostorije

Spoljašnje veze

• Zvanična stranica Instituta za materijale, minerale i rudarstvo u Londonu
• Zvanična stranica ministrastva rudarstva i energetike