View
1.304
Download
5
Category
Preview:
DESCRIPTION
Peter Blišťan a Julián Kondela ZÁKLADY BANSKEJ GEOLÓGIE A VÝPOČTU ZÁSOB KOŠICE, 2001
Citation preview
Peter Bliš ťan a Julián Kondela
ZÁKLADY BANSKEJ GEOLÓGIE
A VÝPOČTU ZÁSOB
KOŠICE, 2001
Ing. Peter Bliš ťan, PhD. a Mgr. Julián Kondela
ZÁKLADY BANSKEJ GEOLÓGIE
A VÝPOČTU ZÁSOB
KOŠICE, 2001
Dočasné vysokoškolské učebné texty (skriptá)
Ing. Peter Blišťan, PhD. a Mgr. Julián Kondela
Katedra geológie a mineralógie
Recenzenti: Prof. RNDr. František Zábranský, CSc.
Doc. RNDr. Michal Kaličiak, CSc.
Prof. Ing. Tibor Sasvari, CSc.
Technickí redaktori: Ing. Peter Blištan, PhD.
Mgr. Julián Kondela
Skriptá neprešli jazykovou úpravou
ISBN 80 – 88964 – 95 – 4
OBSAH:
ÚVOD .................................................................................................................................... 5
1 ÚLOHY BANSKEJ GEOLÓGIE (J. Kondela) ................................... .......................... 6
2 BANSKÉ PRÁVO A LEGISLATÍVA (P. Bliš ťan a J. Kondela) ................................ .. 7 2.1 Banské právo vo svete ....................... ...................................................................... 7 2.2 Banské právo na Slovensku ................... ................................................................. 7 2.3 Legislatíva v oblasti geologického výskumu a pr ieskumu ................................... 9
3 GEOLOGICKÁ DOKUMENTÁCIA (P. Bliš ťan) ........................................................... 9 3.1 Princípy a postupy pri bansko-geologickom mapov aní ....................................... 9 3.2 Prvotná geologická dokumentácia ............. ............................................................ 9
3.2.1 Dokumentácia vrtov ........................ ................................................................. 11 3.2.2 Dokumentácia rýh, šachtíc, šácht a komínov ................................................ 15 3.2.3 Dokumentácia banských diel ................ .......................................................... 15
Dokumentácia čelby ............................................ .............................................. 17 Mapovanie do horizontálnej roviny ............... ................................................... 17 Mapovanie do vertikálnej roviny ................. ..................................................... 17 Kombinovaná metóda mapovania .................... ............................................... 19 Technika banského geologického mapovania ........ ....................................... 19
3.2.4 Fotodokumentácia .......................... ................................................................. 20 Fotodokumentácia rýh, šachtíc a povrchových banskýc h prác ................... 20 Fotodokumentácia vrtných jadier ................. ................................................... 20 Fotodokumentácia banských diel .................. .................................................. 20
3.3 Súhrnná geologická dokumentácia ............. ........................................................... 22 3.3.1 Konštrukcia banských geologických máp a rezov ....................................... 22
Banské geologické mapy .......................... ....................................................... 22 Geologické rezy ................................. ................................................................ 25
3.3.2 Priestorový model ložiska ................. .............................................................. 26 3.3.3 Záverečná správa z bansko-geologického mapovania ....... .......................... 28
Štruktúra a náležitosti závere čnej správy geologickej úlohy .................... .... 28 3.3.4 Uchovávanie, evidencia a skartácia geologicke j dokumentácie ................. 29
Odovzdávanie závere čnej správy ...................................... .............................. 29 Uchovávanie geologickej dokumentácie ............ ............................................. 29 Evidencia a sprístup ňovanie geologickej dokumentácie ................. .............. 29 Skartácia geologickej dokumentácie .............. ................................................. 30
4 TECHNICKÉ PROSTRIEDKY PRIESKUMU (J. Kondela) ................................... ..... 32 4.1 Použitie technických diel pri prieskume ..... ........................................................... 32 4.2 Lokalizácia prieskumných diel .............. ................................................................ 34 4.3 Prieskumné systémy .......................... ..................................................................... 34
5 VZORKOVANIE (J. Kondela) ................................... ..................................................... 39 5.1 Ciele a význam vzorkovania .................. .................................................................. 39 5.2 Druhy vzorkovania ........................... ........................................................................ 40
5.2.1 Vzorkovanie vrtov ......................... ................................................................... 40 5.2.2 Vzorkovanie banských diel ................. ............................................................ 41 5.2.3 Vplyv textúry a štruktúry rudy na spôsob odb eru vzoriek ......................... 43
5.3 Hmotnos ť vzorky ......................................... ............................................................ 44 5.4 Hustota vzorkovania ......................... ....................................................................... 47 5.5 Zlučovanie základných vzoriek ....................... ....................................................... 47 5.6 Príprava vzorky na chemickú analýzu ......... .......................................................... 48 5.7 Kontrola vzorkovania ........................ ...................................................................... 51
6 OHRANIČENIE LOŽISKA (J. Kondela) ................................... .................................... 52
7 VÝPOČET ZÁSOB (P. Bliš ťan) .................................................................................... 55 7.1 Ciele výpo čtu zásob ........................................ ........................................................ 55 7.2 Ekonomicko-geologické princípy a problémy rieše né pri výpo čte zásob ........................................ ................................................................. 55 7.3 Základné parametre výpo čtu zásob pevných nerastných surovín ............. ........ 56
7.3.1 Plocha .................................... ........................................................................... 56 7.3.2 Mocnos ť ............................................................................................................ 58 7.3.3 Objem ..................................... ........................................................................... 61 7.3.4 Objemová hmotnos ť ........................................................................................ 63 7.3.5 Obsah úžitkovej zložky (J. Kondela) ............................................................ 64
Výpo čet priemerného obsahu úžitkovej zložky .......... .................................... 64 Kontrola chemických analýz ...................... ...................................................... 65 Minimálny priemerný obsah úžitkovej zložky ...... ........................................... 67 Extrémne obsahy úžitkovej zložky a ich definícia ......................................... 68
7.4 Metódy výpo čtu zásob pevných nerastných surovín ............. .............................. 70 7.4.1 Metóda geologických blokov ................ .......................................................... 70 7.4.2 Metóda ťažobných blokov ................................. ............................................. 72 7.4.3 Metóda geometrických obrazcov ............. ...................................................... 73
Metóda mnohouholníkov ........................... ....................................................... 73 Metóda trojuholníkov ............................ ............................................................ 74 Metóda štvoruholníkov ........................... .......................................................... 74
7.4.4 Metóda geologických rezov ................. ........................................................... 75 Rovnobežné horizontálne alebo vertikálne rezy ... ......................................... 75 Nerovnobežné rezy ............................... ............................................................ 76 Výpo čet na základe jedného rezu ...................... .............................................. 77
7.4.5 Metóda izolínií ........................... ....................................................................... 77 7.4.6 Metóda izohyps ............................ .................................................................... 78 7.4.7 Geoštatistické metódy ..................... ............................................................... 78
Konštrukcia experimentálneho modelu semivariogramu ............................. 79 Krigovanie ...................................... .................................................................... 81
7.5 Metódy výpo čtu zásob ropy a zemného plynu (J. Kondela) ...... .......................... 82 7.5.1 Parametre na výpo čet zásob ropy a zemného plynu ................... ................ 83 7.5.2 Výpo čet zásob ropy ................................... ...................................................... 84
Objemová metóda ................................. ............................................................ 84 Metóda materiálových bilancií ................... ...................................................... 85
7.5.3 Výpo čet zásob plynu .................................. ..................................................... 85 Objemová metóda ................................. ............................................................ 85 Metóda poklesu ložiskového tlaku ................ .................................................. 85
7.6 Variantný výpo čet zásob a jeho vplyv na cenu ložiska ........... ............................ 85 7.7 Presnos ť výpo čtu zásob ........................................ ................................................. 91 7.8 Modelovanie geologických objektov a ich paramet rov (P. Bliš ťan a J. Kondela) ................................ ......................................................... 93
7.8.1 Tvorba digitálnych modelov ................ ........................................................... 93 7.8.2 Matematické modely ........................ ................................................................ 94 7.8.3 Deterministické a dynamické modely ........ .................................................... 94
8 KATEGÓRIZÁCIA ZÁSOB A ZDROJOV (P. Bliš ťan) .............................................. 95 8.1 Kategórie zásob výhradných ložísk ........... ............................................................ 95 8.2 Hodnotenie prognóznych zdrojov nerastov ..... ..................................................... 96 8.3 Princípy klasifikácie zásob a zdrojov pod ľa OSN ................................................. 97 Porovnanie terminológie zásob a zdrojov v SR a OSN ........................................ 98
9 ZÁVEREČNÁ SPRÁVA VÝPOČTU ZÁSOB (P. Bliš ťan) ......................................... 100 9.1 Posudzovanie a odsúhlasovanie závere čných správ ...................................... .... 100 9.2 Obsah závere čnej správy k výpo čtu zásob ložiska nerastov ....................... ....... 100 9.3 Osobitné náležitosti závere čnej správy ...................................... ........................... 101 9.4 Prílohy k závere čnej správe a výpo čtu zásob ........................................ ............... 101
LITERATÚRA ..................................................................................................................... 102
5
ÚVOD
Práve sa Vám dostali do rúk vysokoškolské skriptá Základy banskej geológie a výpočtu
zásob. Ich cieľom je priniesť stručnú informáciu o základných metódach a princípoch, používaných v
banskej geológii a pri výpočte zásob. Veríme že text, ktorý ste sa práve rozhodli prečítať nebude pre
Vás len klasickým učebným textom. Dúfame, že sa stane aj príručkou, po ktorej siahnete vždy, keď
Vás riešenie študijných alebo pracovných úloh postaví pred potrebu použiť niektorú z opísaných
metód. Skriptá by mali poskytnúť návody na riešenie základných problémov, s ktorými sa ako riešiteľ
môžete stretnúť v banskej geológii a pri výpočte zásob.
Učebný text je písaný s dôrazom na to, že s rozvojom geovedných disciplín je spojená aj
potreba neustálej modernizácie metodiky geologického prieskumu a výpočtu zásob nerastných
surovín. Keďže zdroje nerastných surovín sú vo vrchnej časti zemskej kôry rozmiestnené
nepravidelne a každé z ložísk je jedinečné, ich vyhľadávanie, dokumentovanie a zhodnocovanie je
o to náročnejšie. Problematike dokumentovania geologických javov je venovaná jedna z hlavných
kapitol tejto učebnice - Geologická dokumentácia. Prehľadne opisuje základné typy geologickej
dokumentácie a zároveň uvádza princípy a postupy, používané pri dokumentácii prieskumných prác,
vykonávaných na povrchu i v podzemí. Kapitola Výpočet zásob definuje základné metódy a princípy
výpočtu zásob ložísk nerastných surovín. Zároveň sa snaží čo najjednoduchšie opísať moderné
metódy výpočtu zásob, akými sú geoštatistické metódy a variantný výpočet zásob. Záverečné
kapitoly sa venujú klasifikácii zásob ložísk nerastných surovín do jednotlivých kategórií v zmysle
platných právnych predpisov a štruktúre a náležitostiam záverečnej správy k výpočtu zásob.
Peter Blišťan a Julián Kondela
6
1 ÚLOHY BANSKEJ GEOLÓGIE
Poznatky z dejín poukazujú na to, že vývoj človeka a spoločnosti výrazne ovplyvnila ťažba
a spracovanie nerastov. Aj človek súčasnosti, ktorý už baníctvo vníma ako rušivý element vo svojom
prostredí, je stále odkázaný na ťažbu a spracovanie nerastných surovín. Pravdepodobne už v blízkej
budúcnosti ľudstvo prejde od využívania neobnoviteľných zdrojov nerastných surovín na využívanie
tých obnoviteľných. Dovtedy však zostáva banská geológia významnou geovednou disciplínou.
Samozrejme aj po tomto prelome sa budú vo svete ťažiť nerastné suroviny. Je len otázne kde, koľko
a akým spôsobom.
V súčasnosti u nás nie je docenené riešenie vážnej ekonomickej otázky ako je stratégia
a taktika zabezpečenia štátu nerastnými surovinami. V ekonomicky rozvinutejších krajinách sa od
surovinovej politiky štátu odvíja smerovanie a potreby národného hospodárstva. Poznanie zásob
nerastných surovín a možnosti ich dobývania sa určite aj u nás raz dostanú na popredné miesto.
Pri získavaní nerastných surovín sa geológia a baníctvo riadi nasledujúcou schémou:
I. Geologické vyh ľadávanie : (5 % životnosti banského závodu)
a) Regionálne vyhľadávanie – vymedzenie perspektívnych území na vyhľadávanie.
b) Podrobné vyhľadávanie – zhodnotenie najperspektívnejších území, z hľadiska indícií ložísk
nerastných surovín, vylúčenie tých území a typov surovín, ktoré nie sú v súčasnosti
perspektívne.
II. Geologický prieskum : (15 % životnosti banského závodu)
a) Vyhľadávací prieskum – výber najperspektívnejších ložísk a indícií na predbežný prieskum.
Vylúčenie ložísk, ktoré nemajú priemyselný význam.
b) Predbežný prieskum – ohraničenie ložiska, geologické, ekonomické a bansko-technické
zhodnotenie prieskumnou sieťou dostatočnej hustoty. Vymedzenie bilančných a nebilančných
častí ložiska.
c) Podrobný prieskum – podrobné ohraničenie ložiska. Dostatočné kvantitatívne overenie zásob
z hľadiska životnosti banského závodu.
III. Baníctvo : (80 % životnosti banského závodu)
a) Výstavba banského závodu – výstavba na povrchu, otvárka, rozčlenenie a príprava do ťažby.
Permanentná bansko-geologická dokumentácia a vyhodnocovanie.
b) Ťažba – paralelne s ťažbou prebieha ťažobný prieskum.
c) Úprava, spracovanie a marketing – úprava suroviny na ďalšie priemyselné použitie alebo na
požadovaný produkt, ktorý je vhodný na predaj. Zabezpečenie trvalého odbytu a čo
najekonomickejšieho predaja.
d) Konzervácia alebo likvidácia banského závodu – likvidačný prieskum, výpočet zostatkových
zásob, zabezpečenie banských priestorov a uzatvorenie bane. Vypracovanie štúdií
využiteľnosti ložiska alebo banských priestorov v budúcnosti. Rekultivácia povrchu.
Z uvedenej schémy vyplýva, že banská geológia a výpočet zásob zaujímajú svoje nenahraditeľné
miesto v geologickom prieskume a baníctve, preto je potrebné s rozvojom moderných geovedných
disciplín zachovávať a modernizovať aj metodiky používané v banskej geológii a pri výpočte zásob.
7
2 BANSKÉ PRÁVO A LEGISLATÍVA
Banské právo je súhrn právnych noriem, ktoré upravujú podmienky vyhľadávania, prieskumu,
ťažby, vlastníctvo a využívanie nerastného bohatstva. Vymedzuje vzťahy medzi štátom, vlastníkmi
pozemkov, na ktorých sa nachádzajú ložiská, a medzi subjektami banského podnikania. Určuje, ktoré
nerasty a za akých podmienok možno vyhľadávať a dobývať, kto to môže vykonávať a aké práva
a povinnosti sú s tým spojené. Banské právo si stále udržiava svoje špecifické znaky aj napriek tomu,
že jeho vývoj vždy úzko súvisí so spoločenským zriadením, ekonomikou a vedecko-technickým
rozvojom.
2.1 Banské právo vo svete
Každý štát má svoje vlastné banské zákony, ktoré sú v závislosti na vývoji spoločnosti
neustále upravované. Z pohľadu vzťahu štát – pozemok – nerastné suroviny (ložisko) môžeme
banské právo rozdeliť na (Tréger,1999):
- európske banské právo,
- britské banské právo,
- americké banské právo.
Európske banské právo – štát je vlastníkom nerastných surovín, bez ohľadu na to či je, alebo nie je
vlastníkom pozemku, pod ktorým sa nerastné suroviny nachádzajú. Udeľuje prieskumné a ťažobné
koncesie a vyberá za ne dane a poplatky.
Britské banské právo – majiteľ pozemku je aj majiteľom nerastných surovín, nachádzajúcich sa pod
ním a má právo ťažby. Takéto právo je charakteristické aj pre Kanadu, Austráliu a Južnú Ameriku.
Americké banské právo – vlastníctvo je súkromné aj štátne. V prípade súkromného vlastníctva má
právo ťažby majiteľ pozemku. Pri štátnom vlastníctve sú vlastníkmi vlády jednotlivých štátov
s vlastným banským zákonodarstvom, alebo federálna vláda využívajúca systém prenájmu pozemkov
na prieskum a ťažbu nerastných surovín.
2.2 Banské právo na Slovensku
Naše banské zákony vychádzajú z európskeho banského práva, čiže vlastníkom nerastných
surovín je štát, bez ohľadu na vlastníctvo pozemku. Podľa banského zákona č.44/1988 Zb. v znení
zákona č.498/1991 Zb. sa nerastné suroviny delia na vyhradené a nevyhradené. Vyhradené nerasty
tvoria nerastné bohatstvo, ktoré vlastní štát.
Banský zákon zároveň definuje podmienky ochrany a racionálneho využitia nerastného
bohatstva SR, pod ktorým sa chápe úplné vyťaženie suroviny ložiska a sprievodných surovín
s minimálnymi stratami a znečistením. Ťažba len najbohatších častí ložiska sa považuje za
rabovanie. To však nezodpovedá § 13 banského zákona odstavcu 3, podľa ktorého podmienky
využiteľnosti zásob výhradného ložiska v období prieskumu a dobývania určuje organizácia a na
základe, ktorých sa vypočítavajú zásoby a následne klasifikujú na bilančné a nebilančné. Na základe
uznesenia vlády SR č.661/1995 o surovinovej politike SR sa predpokladá v dohľadnej dobe
8
novelizácia banského zákona tak, aby bansko-geologická legislatíva bola vo všetkých smeroch
porovnateľná s banským právom Európskej únie. Akceptovaním návrhu klasifikácie zásob a zdrojov
OSN 1997 aj v našich podmienkach, by sme sa mohli priblížiť k štátom Európskej únie. To však bude
vyžadovať aj zmenu v legislatíve, ktorá musí vytvoriť podmienky aj pre oceňovanie ložísk vhodnou
metodikou (cash flow, IRR, NPV a pod.).
2.3 Legislatíva v oblasti geologického prieskumu a výskumu
Zoznam právnych noriem, týkajúcich sa oblasti geologického prieskumu a výskumu do roku 2001:
• Zákon č.44/1988 Zb. o ochrane a využití nerastného bohatstva (banský zákon) v znení
zákona SNR č. 498/1991 Zb.
• Zákon SNR č. 51/1998 Zb. o banskej činnosti, výbušninách a o štátnej banskej správe v
znení zákona SNR č. 499/1991 Zb. a zákona NR SR č. 154/1995 Z.z.
• Vyhláška Slovenského banského úradu č. 79/1988 Zb. o chránených ložiskových územiach a
dobývacích priestoroch v znení vyhlášky č. 533/1991 Zb.
• Vyhláška Slovenského geologického úradu č. 86/1988 Zb. o postupe pri vyhľadávaní a
prieskume výhradných ložísk z hľadiska ochrany a racionálneho využitia nerastného
bohatstva a o oznamovaní výskytu ložiska vyhradeného nerastu, jeho odmeňovaní a o
úhrade nákladov v znení vyhlášky č. 3/1992 Zb.
• Vyhláška Slovenského banského úradu č.89/1988 Zb. o racionálnom využívaní výhradných
ložísk, o povoľovaní a ohlasovaní banskej činnosti a ohlasovaní činnosti vykonávanej
banským spôsobom v znení vyhlášky č. 16/1992 Zb.
• Vyhláška Slovenského geologického úradu č. 97/1988 Zb. o správe výhradných ložísk a o
evidencii a odpisoch ich zásob v znení vyhlášky č. 4/1992 Zb.
• Nariadenie vlády SR č. 520/1991 Zb. o podmienkach využívania ložísk nevyhradených
nerastov.
• Vyhláška Slovenského geologického úradu č. 6/1992 Zb. o klasifikácii a výpočte zásob
výhradných ložísk.
• Vyhláška Ministerstva hospodárstva SR č. 208/1993 Z. z. o požiadavkách na kvalifikáciu a o
overovaní odbornej spôsobilosti pracovníkov pri banskej činnosti a činnosti vykonávanej
banským spôsobom.
• Vyhláška Ministerstva financií SR č. 305/1993 Z. z. o spôsobe a rozsahu financovania
geologických prác a zabezpečenia alebo likvidácie starých banských diel a ich následkov zo
štátneho rozpočtu.
• Vyhláška Ministerstva hospodárstva SR č. 333/1996 Z. z., ktorou sa určujú obvody
pôsobnosti obvodných banských úradov.
• Zákon č. 313/1999 Zb. o geologických prácach a štátnej geologickej (geologický zákon).
• Vyhláška Ministerstva životného prostredia SR č. 141/2000 Z. z. , ktorou sa vykonáva
geologický zákon.
9
3 GEOLOGICKÁ DOKUMENTÁCIA
Geologická dokumentácia geologických prác dokladuje písomnou, grafickou a hmotnou
formou geologické, technické a iné údaje o skutočnostiach a javoch zistených pri vykonávaní
geologických prác, potrebné na riešenie geologickej úlohy, jej kontrolu a na využitie jej výsledkov,
spolu s poznatkami významnými z hľadiska komplexného vykonávania a hodnotenia geologických
prác (Vyhl. MŽP SR 141/2000 Z.z). Geologickú dokumentáciu rozlišujeme podľa:
a) charakteru materiálu
- písomná (textová, tabuľková),
- grafická (kreslená, fotodokumentácia),
- hmotná (vzorky),
b) postupu dokumentovania
- prvotná,
- súhrnná (druhotná - odvodená).
Každá časť geologickej dokumentácie obsahuje:
a) názov a číslo geologickej úlohy, dátum vyhotovenia alebo doplnenia,
b) názov vykonávateľa geologických prác,
c) označenie miesta a objektu, na ktoré sa geologická úloha vzťahuje,
d) mená a priezviská vrátane podpisov osôb, ktoré ju vyhotovili, doplnili a kontrolovali.
3.1 Princípy a postupy pri bansko-geologickom mapov aní
Rôznorodosť geologickej dokumentácie si vyžaduje znalosť využívania hromadných údajov,
správne pochopenie a aktívne využívanie všetkých jej foriem, z čoho vyplýva niekoľko základných
princípov geologickej dokumentácie:
a) komplexnosť – je nutné zaistiť komplexné zhodnotenie dokumentovaných objektov a všetkých
geologických skutočností, tak ako to ukladá zákon. Pri práci je potrebné
prihliadať aj na potreby projekcie, výstavby, ťažby, ochrany ložísk a pod.,
b) systematickosť - všetky geologické práce je potrebné dokumentovať podľa dohodnutej
schémy, legendy a vo vopred určených krokoch (vzorkovanie, meranie
mocnosti a pod.),
c) presnosť - všetky práce vykonávať precízne s rovnakou presnosťou,
d) prehľadnosť - spracovávať dokumentáciu vždy prehľadne (správna mierka, generalizácia,
schematickosť, symbolika, značky a označovanie (obr. 3, 4 a 5) a pod.),
e) trvanlivosť - používať trvanlivé formy dokumentácie (papier s Al fóliou, vodovzdorný tuš,
elektronická forma dokumentácie).
3.2 Prvotná geologická dokumentácia
Prvotná geologická dokumentácia zaznamenáva údaje, skutočnosti a javy získané na
skúmanom území, prípadne v objekte. Zahŕňa najmä písomné a grafické, prípadne fotografické
10
záznamy dokumentujúce geologické práce, popis a vyznačenie odberov vzoriek, výsledky ich
rozborov a skúšok, protokoly o likvidácii prieskumných diel a o skartácii geologickej dokumentácie,
evidenčné knihy, prevádzkové záznamy. Prvotná geologická dokumentácia sa vykonáva tak, aby sa
predovšetkým:
a) zaznamenali zistené údaje, skutočnosti a javy v priebehu vykonávania geologických prác, ako
aj prípadné zmeny v závislosti od času (napr. hydrogeologické pozorovanie, znečistenie,
výrony plynov),
b) mohli podľa nej usmerňovať geologické práce,
c) mohli určiť dokumentované miesta aj po časovom odstupe a aby sa mohla následne
kontrolovať aj správnosť dokumentovania a výsledkov,
d) zabránilo znehodnoteniu alebo narušeniu vzoriek pri odbere, doprave a uchovávaní,
e) zabezpečila jej trvanlivosť v lehotách uvedených v zmysle platných predpisov.
Požiadavky na rozsah, presnosť a formy geologickej dokumentácie sa riadia jednotnými predpismi,
ale aj potrebami organizácie. Vyhotovuje sa preto v širokej škále mierok v rozsahu od 1:10 do 1:2000.
Banské geologické mapy a profily sú často podrobnejšie v porovnaní s povrchovou geologickou
mapou, čo vyplýva práve z potreby detailnej znalosti geologickej stavby ložiska. Výsledky geologickej
dokumentácie prieskumných a ťažobných diel je však treba spájať s výsledkami povrchového
geologického mapovania, čo je často dosť náročné.
Prvotná písomná a grafická dokumentácia okrem už uvedených náležitostí obsahuje:
a) druh a označenie dokumentovaného objektu, jeho polohopisné a výškopisné zobrazenie,
mierku zobrazenia, prípadne jeho priestorový priebeh, ako aj dátum jeho začatia a
ukončenia,
b) pozorované a zistené geologické skutočnosti a javy, najmä mineralogické, petrologické,
stratigrafické a inžinierskogeologické,
c) miesta odberov vzoriek s označením druhu vzorky a s výsledkami jej rozborov a skúšok,
d) ostatné údaje získané napríklad hydrogeologickým pozorovaním a meraním,
inklinometrickým a karotážnym meraním, geofyzikálnymi a geochemickými prácami.
Prvopis prvotnej písomnej a grafickej geologickej dokumentácie sa vyhotovuje takým spôsobom, aby
sa zachovala jej trvalá dokumentačná hodnota (môže sa vyhotovovať aj v digitálnej forme).
Hmotná geologická dokumentácia zahŕňa vzorky, najmä na mineralogické, paleontologické,
chemické, fyzikálne, geotechnické rozbory a skúšky, ako aj výbrusy a nábrusy z týchto vzoriek a
vzorky na dokumentovanie významných geologických skutočností a javov. Hmotná geologická
dokumentácia okrem už uvedených náležitostí obsahuje:
a) označenie vzorky, miesto odberu, rozmery, prípadne jej hmotnosť,
b) spôsob odberu vzorky a jej účel,
c) odkaz na prvotnú písomnú a grafickú geologickú dokumentáciu,
d) protokol o odobratí vzorky, ak to určuje technická norma alebo projekt,
e) dátum odoslania vzorky na skúšky a rozbory a dátum obdržania ich výsledkov.
Hmotná geologická dokumentácia rozlišuje podľa spôsobu určenia nasledovné typy vzoriek:
11
a) základné - odoberajú sa z prieskumných diel. Určené sú na geologický opis, bežné chemické
analýzy, technické a technologické skúšky a iné špeciálne rozbory.
b) dokumentačné - odoberajú sa ako dokladový materiál o zistených geologických
skutočnostiach. Vznikajú úpravou základnej vzorky a uchovávajú sa pre potreby
dodatočného doplnenia získaných poznatkov.
c) kontrolné - slúžia na overenie správnosti výsledkov získaných analýzou základných vzoriek.
d) duplikátne - špeciálne dokumentačné vzorky. Používajú sa na dodatočné kontrolné
stanovenia bez toho, aby sa museli pre tento účel upravovať.
3.2.1 Dokumentácia vrtov
Dokumentácia vrtov závisí predovšetkým od použitej metodiky vŕtania, pričom najúplnejšie
výsledky získame pri vŕtaní na jadro (pri geologickom prieskume najpoužívanejšie). Prvotná
geologická dokumentácia sa robí najčastejšie priamo v teréne pri vrtnej súprave. Prieskumné
a ťažobné organizácie majú svoje typizované formuláre na dokumentáciu prieskumného vrtu,
obsahujúce tieto údaje (obr. 1): označenie vrtu, volí sa obyčajne vo vzťahu k názvu lokality; kraj,
okres, katastrálne územie; pri podzemných vrtoch označenie bane a banského diela; súradnice ústia
vrtu X, Y, Z; doba začatia a skončenia vŕtania; mená osôb zodpovedných za technické prevedenie a
geologické vyhodnotenie; spôsob vŕtania; počiatočný a konečný priemer vrtného nástroja; spôsob
paženia; úhybové vŕtanie; druh výplachu; úklon a azimut vrtu; dĺžka vrtu; súradnice ložiska a iných
dôležitých bodov vo vrte; dĺžka návrtov; výnos jadra z návrtu; geologické údaje, ktoré sa znázorňujú
graficky a opisom. V dokumentácii vrtu sa uvádzajú aj výsledky hydrogeologických meraní, výrony
plynov, výsledky karotážnych meraní, ako aj výsledky chemických a iných rozborov (Böhmer a
Kužvart, 1993). Mierka sa volí najčastejšie 1:100.
Postup dokumentácie je nasledovný: očistené vrtné jadro sa uloží vo vzorkovniciach, pričom
sa označia hĺbkové údaje jednotlivých návrtov. Návrty sú oddelené priečnymi prepážkami s uvedením
hĺbkových údajov od - do. Poloha geologických rozhraní sa obyčajne odmeria od začiatku alebo od
konca návrtu. Sklon štruktúrnych prvkov na jadre meriame uhlomerom. Skutočný sklon však môžeme
určiť len podľa výsledkov inklinometrického merania (udáva zenitový uhol - odklon od zvislice). Počas
geologickej dokumentácie vrtu systematicky vyhodnocujeme výnos jadra podľa jednotlivých návrtov.
Ak je jadro rozlámané a neúplné, upravíme ho vo vzorkovnici tak, aby sa objem jadra blížil čo najviac
k teoretickému objemu v závislosti od vnútorného priemeru korunky. Výnos jadra v je potom:
%100.n
j
l
lv =
kde: lj - je skutočná dĺžka jadra - odmeriame vo vzorkovnici,
ln - je dĺžka návrtu - rozdiel hĺbky začiatku a konca návrtu.
Ak treba zistiť výnos jadra presnejšie, vypočítame ho ako podiel hmotnosti získaného jadra k
teoretickej hmotnosti vypočítanej z priemeru jadra, dĺžky návrtu a objemovej hmotnosti prevŕtanej
nerastnej suroviny. Výnos jadra je hlavným kvalitatívnym ukazovateľom kvality vŕtania. Z ložiska sa
obyčajne požaduje výnos jadra okolo 85-90 %. Z okolitých hornín sa obyčajne požaduje výnos jadra
okolo 75 %. Pri nižšom výnose jadra je účelné sledovať aj materiál sedimentujúci v usadzovacej rúre.
12
Obr. 1 Geologická dokumentácia prieskumného vrtu.
13
Obr. 2 Geologická dokumentácia prieskumnej ryhy.
Dokumentácia nárazového vŕtania je menej presná, pretože je založená na dokumentácii
úlomkov vynesených lyžicou alebo výplachom. Lepšie možnosti pre dokumentáciu poskytuje
závitovkové a vibračné vŕtanie. Pri vŕtaní systémom rotary je geologická dokumentácia vo veľkej
miere nahradená karotážnym meraním a jeho geologickou interpretáciou. Pri tomto systéme vŕtania
je možné dokumentovanie geologickej stavby aj zo zachytených úlomkov (Böhmer a Kužvart, 1993).
14
Obr. 3 Vybrané bansko-geologické značky (podľa Výnosu MH SR č.1/1993).
Obr. 4 Vybrané geologické značky (Paukt a Bouček, 1975).
15
3.2.2 Dokumentácia rýh, šachtíc, šácht a komínov
Prieskumné ryhy a aj prieskumné šachtice dokumentujeme zakreslením geologickej situácie
jednej steny, alebo v zložitejších prípadoch zakreslením do rozvinutého plášťa prieskumného diela.
Obrázok 2 znázorňuje geologickú dokumentáciu prieskumnej ryhy s miestom odberu vzoriek.
Šachty a komíny sa dnes hĺbia v zväčša kruhovom priereze. Geologická dokumentácia
takýchto banských diel je zložitá a preto sa odporúča robiť ju zakreslením v dvoch na seba kolmých
profiloch. Z nich potom možno v ktorejkoľvek hĺbke určiť smer a sklon štruktúrnych prvkov. V praxi sa
často používa aj zakreslenie geologickej situácie do rozvinutého plášťa šachty (obyčajne pri
štvorcovom priereze šachty - obr. 6). Najúplnejšiu dokumentáciu dostaneme kombináciou oboch
spôsobov.
Veľmi dôležitá je ich správne lokalizácia a presnosť vykonaných geologických meraní. Polohu
prieskumných rýh, šachtíc, šácht a komínov je potrebné zakresliť do máp prieskumných prác, ktoré
po doplnení geologických meraní slúžia ako podklad pre zostavenie geologických máp.
3.2.3 Dokumentácia banských diel
Termín banské geologické mapovanie môže mať širší význam, označujúci všetky spôsoby
geologickej dokumentácie v bani alebo užší význam označujúci najmä geologickú dokumentáciu
banských chodieb, komínov a úpadníc. Zakreslením geologickej situácie do banských máp vzniká
banská geologická mapa. Banské geologické mapovanie je základná pracovná metóda na komplexné
štúdium a znázornenie geologickej stavby ložiska, jeho kvalitatívnych zmien a popis geologického
Obr. 5 Príklady šrafúr používaných v geologických mapách: 1-4) - hlbinné horniny, 5-8) - žilné
horniny, 9-12) - výlevné horniny, 13-16) - prefity, 17-20) - psamity, 21-24) - pelity, 25-26) - karbonáty, 27) - sedimentárne rudy, 28) - uhlie, 29-30) - kontaktne metamorfované horniny, 31-34) - ortobridlice, 35-39) - parabridlice, 40) - migmatity (Paukt a Bouček, 1975).
16
prostredia, v ktorom sa ložisko nachádza. Pri geologickom mapovaní majú svoje miesto aj výskumné
metódy - štruktúrnotektonické, mineralogické, petrografické a geochemické a treba ich spájať s
údajmi banského geologického mapovania. Výber spôsobu banského geologického mapovania je
závislý na úložných pomeroch ložiska a type prieskumných alebo otvárkových banských diel.
Obr. 6 Geologická dokumentácia šachty do rozvinutého plášťa.
Obr. 7 Geologická dokumentácia čelby.
17
Dokumentácia čelby
Dokumentácia čelieb predstavuje najdetailnejšiu formu dokumentácie banských diel. Na
prieskumných a ťažobných podnikoch sa čelby zakresľujú do formulárov, čo unifikuje spôsob
zakresľovania a záznamov. Čelby je potrebné zakresľovať predovšetkým v miestach odberu vzoriek,
alebo pri výskyte významných geologických fenoménov. Na formulároch sú okrem čísla a lokalizácie
aj záznamy o mocnosti ložiska, výsledkoch chemických analýz, výronoch plynov a vôd. Pri
dokumentácii čelieb máme možnosť študovať a zaznamenať aj dôležité genetické údaje, ako sú
textúry rudy, relatívne vekové vzťahy atď. Príklad dokumentácie čelby na ložisku Bankov – Košice
znázorňuje obrázok 7.
Mapovanie do horizontálnej roviny
Používa sa v dvoch variantoch:
a) Mapovanie do horizontálnej roviny v strope banského diela. Ide o zakreslenie geologickej situácie v
strope banského diela. Tento spôsob mapovania má prednosť v tom, že je zmenšeným obrazom
geologickej situácie stropu bez extrapolácie. Mapa sa dopĺňa nákresmi čelieb (obr. 8). Je to výhodné
vtedy, ak banská geologická mapa má dokumentovať geologickú situáciu stropných zásekových
vzoriek. Tento spôsob mapovania sa dá použiť najmä na strmouklonených ložiskách. U nás však
tento spôsob nie je veľmi rozšírený.
b) Mapovanie do horizontálnej roviny I50 cm nad počvou chodby. Metódu opísali mnohí autori,
napríklad Pouba (1959). Tento spôsob mapovania sa u nás používa najčastejšie, pretože má
všestrannejšie použitie ako predchádzajúci. Výška zakresľovacej roviny 150 cm sa volí z praktických
dôvodov - geológ v tejto výške môže najpohodlnejšie pozorovať steny chodby a aj banský merač
najčastejšie zameriava šírku chodby v tejto výške. Spôsob mapovania ukazuje obrázok 9. Všetky
štruktúrne prvky pozorované na stenách a v strope chodby extrapolujeme a interpolujeme až
vyšetríme ich priesečnice so zakresľovacou rovinou a v tejto polohe ich zakresľujeme v mape. V
tomto prípade mapa zobrazuje šírku chodby pri počve. V skutočnosti je geológ po získaní praxe
schopný zakresľovať geologickú situáciu do mapy priamo, bez pomocných konštrukcií v profiloch.
Mapa sa dopĺňa profilmi len v komplikovanejších úsekoch. Po extrapolácii sa geologická situácia
často zakresľuje mimo chodbu. Do mapy nezakresľujeme pravú ale horizontálnu mocnosť.
Geologická mapa tohto druhu predstavuje horizontálny rez ložiskom a je veľmi vhodná na zobrazenie
geologických štruktúr (Böhmer a Kužvart, 1993).
Mapovanie do vertikálnej roviny
Táto metóda si vyžaduje jednoduchú úpravu banskej mapy. Vedľa pôdorysu chodby sa
nakreslí sklopený bok chodby v mierke mapy. Mapovanie je veľmi jednoduché. Do mapy
zakresľujeme defilé boku chodby. Pri zložitejšej geologickej situácii (zložitá tektonika a pod.)
dokumentujeme oba boky chodby (obr. 10). Tento spôsob mapovania sa používa pre horizontálne a
mierne uklonené ložiská a tiež pre mapovanie úklonných banských diel, ako sú úpadnice a šikmé
komíny (Böhmer a Kužvart, 1993).
18
Obr. 8 Bansko-geologické mapovanie do horizontálnej roviny v strope banského diela (Pouba,
1959).
Obr. 9 Bansko-geologické mapovanie do horizontálnej roviny vo výške 150cm (Pouba, 1959).
Obr. 10 Bansko-geologické mapovanie do vertikálnej roviny (Pouba, 1959).
19
Kombinovaná metóda mapovania
Geologickú situáciu zakresľujeme do rozvinutého plášťa chodby. Banskú mapu upravíme tak,
že vedľa pôdorysu chodby vykreslíme prúžky predstavujúce oba boky chodby sklopené do roviny
stropu. Stredný prúžok predstavuje strop (obr. 11). Táto metóda najpodrobnejšie dokumentuje
geologickú situáciu. Vyžaduje sa podrobná mierka 1:100 alebo 1:200.
Technika banského geologického mapovania
Banské geologické mapovanie i iné formy geologickej dokumentácie sa dnes robia
systematicky s postupom razenia banských diel. Ako iné činnosti i táto si vyžaduje starostlivú
prípravu. Ako mapový podklad slúžia banské mapy jednotlivých obzorov so súradnicovou sieťou,
vyznačeným severom a nadmorskou výškou obzoru. Najčastejšie sa používajú mierky máp 1:200 a
1:500 (záleží to od zložitosti ložiska, potrieb organizácie a pod.). Ak sú potrebné banské geologické
mapy menšej mierky, vyhodnotia sa zmenšením a schematizáciou mapy väčšej mierky. Veľkú
pozornosť treba venovať správnej lokalizácii dokumentačných bodov a meraní preto, lebo slúžia ako
podklad pre zostavenie geologickej mapy a interpretáciu geologickej situácie. Rovnakú pozornosť
treba, venovať aj zostaveniu vysvetliviek, ktoré majú umožniť na úrovni súčasných geologických
znalostí zobraziť všetky závažné údaje o geologickom prostredí, ložiskových telesách a tektonike. Pri
kreslení máp je potrebné používať legislatívne schválené mapové značky, farby a šrafúry (obr. 3, 4
a 5). Výstroj geológa musí byť vhodný pre prácu v bani. Príslušenstvo na mapovanie je podobné ako
pri povrchovom geologickom mapovaní. Pracovný postup v podzemí býva obyčajne nasledovný:
a) očistenie stien chodby vodou (ak je to možné),
b) prehliadka mapovaného úseku,
c) rozmeranie chodby na úseky 2-5 m,
d) odber vzoriek pre potreby hmotnej dokumentácie,
e) lokalizácia a vlastné mapovanie.
Obr. 11 Bansko-geologické mapovanie kombinovanou metódou (Pouba, 1959).
20
Obyčajne mapujú dvaja, geológ a kolektor (vzorkár). Geológ zakresľuje do mapy všetky pozorované
geologické a hydrogeologické skutočnosti a technické údaje – výstuž banského diela, vyrúbané
priestory atď. Ak nie je k dispozícii mapový podklad, geológ si zameria chodby kompasom a pásmom
a vyhotoví mapu v potrebnej mierke. Veľkým problémom sú chodby vystužené oceľovou výstužou,
kde meranie kompasom môže byť chybné. Ak je to tak, smery štruktúrnych prvkov zakresľujeme
vzhľadom na os chodby, pretože banské mapy boli vyhotovené na základe meraní, ktoré nie sú
zaťažené chybou vznikajúcou prítomnosťou železa. V tomto smere sú už vypracované špeciálne
postupy mapovania. Často treba vypracovať špeciálnu metodiku banského geologického mapovania,
ak je chodba razená raziacim kombajnom alebo tunelovacím strojom s bezprostredným
vystužovaním. Takéto chodby majú obyčajne kruhový prierez .
Pre zlepšenie predstavy o geologickej stavbe sa banské geologické mapy obyčajne dopĺňajú
sériou geologických profilov ložiskom, konštruovaných v pravidelných intervaloch.
3.2.4 Fotodokumentácia
Fotodokumentácia geologických javov je najstarším prejavom geologickej fotodokumentácie.
V súčasnosti sa vďaka moderným technológiám snímania a ukladania obrazu oveľa častejšie používa
práve fotodokumentácia ako staro-nový typ geologickej dokumentácie. Svoje miesto má pri
dokumentácii:
- všeobecných geologických javov,
- rýh, šachtíc a povrchových banských prác,
- vrtných jadier,
- horizontálnych, šikmých i úklonných banských diel a čelieb.
Fotodokumentácia rýh, šachtíc a povrchových banskýc h prác
Pri dnešnej intenzite ťažby je to veľmi populárny a produktívny spôsob dokumentácie.
Mapujúci geológ môže za plnej prevádzky, bez vystavovania sa riziku úrazu, zdokumentovať
prieskumné alebo ťažobné práce. Takto vyhotovená dokumentácia po geologickom vyhodnotení slúži
ako plnohodnotná prvotná dokumentácia.
Fotodokumentácia vrtných jadier
Jedna sa v podstate o fotografovanie jadra uloženého vo vzorkovniciach s vyznačenou
metrážou (obr. 12-a). Je dôležité, aby snímkovanie bolo realizované kolmo na vzorkovnice a vždy
v rovnakej vzdialenosti od objektívu. Po odfotografovaní celého vrtu je z takto realizovanej
dokumentácie možné nakresliť profil vrtu.
Fotodokumentácia banských diel
Fotodokumentácia banských diel je asi najčastejším typom banskej fotodokumentácie. U nás
zatiaľ nie je rozšírená (až na niektoré typy, ako sú snímky čelby a detaily geologických javov - obr.
12-b) a berie sa hlavne ako doplnková metóda. Rozlišujeme pri nej tri metódy:
21
a)
b) c) d) e)
Obr. 12 Fotodokumentácia: a – vrtu (Adamus, 1986), b - všeobecných geologických javov,
c, d, e – princípy (Adamus, 1986),
- prerušovaná metóda (obr. 12-c) - používa sa pri jednoduchej geologickej situácii. Chýbajúce
úseky sa doplnia interpretáciou série fotografií.
- nadväzná metóda (obr. 12-d) - je založená na tesnej nadväznosti jednotlivých fotografií.
- metóda s prekrytím (obr. 12-e) - využíva prekrývanie jednotlivých fotografií o 10-25%. Výhoda
je v tom, že pri prekrývaní sa zníži skreslenie posunu na okrajoch fotografií, spôsobené
nekvalitným osvetlením a nerovnosťou stien.
Touto metódou môžeme dokumentovať obidva boky a aj strop banského diela podobne ako pri
klasických metódach. Po zložení fotografií je možné interpretovať geologickú situáciu a následne ju
prekresliť do banskej geologickej mapy.
22
3.3 Súhrnná geologická dokumentácia
Spracovaním prvotnej dokumentácie a jej spájaním do väčších celkov, reprezentujúcich časti
ložiska alebo niekedy aj celé ložisko, vzniká druhotná geologická dokumentácia. Existuje ešte vyšší
stupeň zhrnutia a spracovania výsledkov, ktorý predstavuje súbor materiálov prvotnej i druhotnej
geologickej dokumentácie upravený do definitívnej formy, označovaný ako súhrnná geologická
dokumentácia. Je to obyčajne záverečná správa z banského geologického mapovania, výskumu
alebo prieskumu. Charakteristickým znakom druhotnej i súhrnnej dokumentácie je to, že sa postupne
zväčšuje podiel interpretácie geológa tých faktov, ktoré poskytla prvotná geologická dokumentácia.
V súhrnnej geologickej dokumentácii sa vyhodnocujú výsledky prvotnej geologickej
dokumentácie a tieto sa spájajú do súhrnných celkov tak, aby sa mohlo podľa nej usmerňovať ďalšie
riešenie geologickej úlohy z hľadiska splnenia cieľa geologických prác uvedeného v projekte.
Súhrnná geologická dokumentácia je písomná a grafická. Zahŕňa najmä geologické povrchové a
banské mapy, zvislé horizontálne rezy, nákresy a iné súbory a celky s podrobnosťami a špecifikáciou
podľa cieľa geologických prác, s potrebnými popismi, vysvetlivkami a správami a so zhodnotením
výsledkov rozborov vzoriek a skúšok. Súhrnná geologická dokumentácia okrem uvedených
náležitostí (kapitola 3) ďalej obsahuje:
a) druh a označenie geologickej dokumentácie,
b) mierka zobrazenia, vysvetlivky, polohopisné a miestopisné zobrazenie dokumentovaných
objektov s odlíšením objektov prevzatých z iných, skôr vykonaných geologických prác,
c) ďalšie údaje, použité pri spracovaní a zhodnotení geologickej dokumentácie, potrebné na
súhrnné vyjadrenie zistených skutočností, ako aj na vyjadrenie predpokladov na základe
týchto skutočností.
Súhrnná geologická dokumentácia sa zobrazuje do meračskej dokumentácie, spracovanej podľa
osobitných predpisov tak, aby mala trvalú dokumentárnu hodnotu (v súčasnosti je často spracovaná
aj v digitálnej forme – obr. 14). Do konečnej podoby sa spracováva počas vyhodnocovania
geologickej úlohy do podoby záverečnej správy.
Pri spracovávaní grafickej banskej meračskej dokumentácie do digitálnej formy sa používajú
grafické pracovné prostredia (grafické editory), súhrnne nazývaných CAD systémy (Computer Aided
Design). CAD systémy komplexne riešia problematiku tvorby, úpravy a archivácie grafických dát (obr.
14, obr. 19). Ponúkajú takmer neobmedzené prezentačné možnosti od 2D zobrazovania, cez 3D
modelovanie až po virtuálne zobrazenie banských priestorov (Blišťan a Grinč, 1999).
3.3.1 Konštrukcia banských geologických máp a rezov
Banské geologické mapy
Banské geologické mapy predstavujú zmenšený a generalizovaný obraz geologickej situácie
interpretovaný v rôznych výškových úrovniach (na povrchu alebo pod povrchom) a zakreslený do
vhodného topografického podkladu. Pri ich kreslení sa používajú geologické značky, šrafúry a farby
(obr. 3, 4 a 5). Zostavujú sa predovšetkým preto, aby znázornili tvar ložiska, vnútornú štruktúru,
mineralogické a petrografické zloženie, tektoniku a situáciu prieskumných geologických prác. K týmto
23
Obr. 13 Banská geologická mapa obzoru.
Obr. 14 Digitálna banská geologická mapa obzoru, kreslená v CAD systéme MicroStation (Blišťan a Grinč, 1999).
24
mapám partia aj povrchové geologické mapy okolia ložiska. Pre rôzne účely prieskumu a ťažby sa
zostavuje niekoľko druhov povrchových a banských geologických máp:
a) prehľadné povrchové geologické mapy - kreslia sa v mierkach 1:2000 resp. 1:5000 a viac,
podľa potrieb organizácie, veľkosti ložiska a geologickej stavby. Je na nich zakreslená
geologická stavba okolia ložiska, situácia rýh, odkryvov, ústí vrtov, štôlní, jám a pod.
b) geologické mapy obzorov a etáží - kreslia sa v mierkach 1:100, 1:200, 1:500, 1:1000
a v prípade potreby aj vo väčších. Je v nich obyčajne zakreslená pozícia prieskumných
a ťažobných diel a geologická situácia na danom obzore alebo etáži (obr. 13, obr. 14).
c) mapy prieskumných prác - kreslia sa v rovnakých mierkach ako geologické mapy obzorov
a etáží. Znázorňujú pozíciu prieskumných prác (vrty, komíny, ryhy a pod.) a banských diel,
realizovaných v rámci geologického prieskumu.
d) mapy vzoriek - kreslia sa v rovnakých mierkach ako geologické mapy obzorov a etáží.
Znázorňujú pozíciu banských a prieskumných diel, čísla a miesta odberov vzoriek. Obyčajne
sú v mape uvedené aj výsledky analýz a to buď pri vzorke alebo v tabuľkovej podobe (obr.
15).
e) mapy izolínii kvality a obsahu škodlivín - kreslia sa na základe máp vzoriek. Prehľadne
zobrazujú distribúciu úžitkových zložiek a škodlivín na danom obzore alebo etáži a pozíciu
prieskumných a ťažobných diel. Obyčajne sa kreslia v rovnakých mierkach ako mapy vzoriek
(obr. 16).
f) hydrogeologické mapy - kreslia sa ako základné hydrogeologické mapy, alebo ako doplnok
banských geologických máp. Ich účelom je dokumentovať hydrogeologické javy (prítoky
vôd, ich chemické zloženie a pod.), pozorované v prieskumných a ťažobných dielach.
g) mapy zásob - kreslia sa do rovnakého topografického podkladu ako geologické mapy
obzorov. Zobrazujú prehľadne geologickú situáciu a polohu blokov zásob s ich označením
a zaradením do príslušnej kategórie zásob (obr. 17).
Obr. 15 Výsek z mapy vzoriek. Obr. 16 Mapa izolínií kvality.
25
Geologické rezy
Popri geologických mapách sú najdôležitejším dokladom geologického výskumu a prieskumu
geologické rezy. Predstavujú zmenšený a generalizovaný obraz geologickej situácie smerom do
hĺbky (zobrazenie geologickej situácie obyčajne do zvislej roviny). Vznikajú ako výsledok
geologického - logického vyjadrenia predstáv geológa, ktorý konštruuje a zobrazuje geologickú
stavbu smerom do hĺbky na základe znalosti geologickej situácie, interpretácie hlbinných vrtov,
banských diel a výsledkov geologického prieskumu.
Geologické rezy zostavujeme spravidla v miestach, kde je najviac prieskumných diel (banské
diela, vrty, ryhy a pod.). Pravidlom je, že geologický rez prechádza aspoň dvomi prieskumnými
Obr. 18 Princíp konštrukcie geologického rezu (Pouba, 1959).
Obr. 17 Mapa blokov zásob. Označenie bloku: 13-16 – číslo bloku, Z-2 – kategória zásob.
26
dielami. Princíp konštrukcie geologických rezov (obr. 18) sa dá zhrnúť do nasledujúcich bodov:
a) vyznačenie rezovej línie na mape a označenie strán rezu,
b) zostrojenie topografického rezu a označenie orientácie rezu,
c) zakreslenie geologickej situácie z geologickej mapy, vrtov, banských diel alebo iných
prieskumných diel do topografického rezu,
d) doplnenie náležitostí – mierka, vysvetlivky a pod.
Pri zostavovaní geologického rezu musí geológ premietnuť do rezu nielen všetky objekty ležiace
v rezovej línii ale aj objekty nachádzajúce sa v tesnej blízkosti línie rezu. Používa sa na to kolmé
premietanie do roviny rezu. Tento problém je zvlášť aktuálny, ak ide o zobrazovanie vrtov a banských
diel, ktoré sa používajú pri konštrukcii rezu, ale často neležia priamo v línii rezu.
3.3.2 Priestorový model ložiska
Pre zvýšenie názornosti a lepšie pochopenie priestorových vzťahov (geologická situácia,
orientácia, tvar a veľkosť ložiska) sa používa priestorové zobrazenie v podobe blokdiagramu,
zostrojeného obyčajne v axonometrickom premietaní. Asi najčastejšie používané a dostatočne
názorné sú modely ložísk, zostrojené ako systém paralelných rezov (horizontálnych alebo
vertikálnych) zobrazených v axonometrii (obr. 19).
Iným typom priestorového zobrazenia geologickej situácie je jej zakresľovanie do
blokdiagramov. Najčastejšie sa kombinuje geomorfológia s geológiou a to tak, že na vrchnej ploche
blokdiagramu sa znázorní morfológia zemského povrchu a na bočných stenách geologická situácia.
Náročnejším typom blokdiagramu, predovšetkým z hľadiska priestorového zobrazenia geológie, je
zobrazenie geologickej situácie aj na vrchnej strane blokdiagramu (obr. 20). Je to zložitý spôsob
zobrazovania, pretože je potrebné zobraziť pretínanie niekoľkých druhov plôch v priestore
(geologická situácia na vrchnej stane musí korešpondovať zo situáciou na bokoch blokdiagramu).
Tieto problémy už dnes zvládajú niektoré výkonné CAD systémy, umožňujúce modelovať napríklad
blokdiagramy s priehľadným povrchom a bočnými stenami a tak veľmi efektne zobraziť bansko-
geologickú situáciu pod povrchom (obr. 21).
a) b) Obr. 19 Priestorový model ložiska zostrojený z na seba kolmých geologických rezov:
a- geologická situácia na povrchu, b- model ložiska (Pouba, 1959).
27
Obr. 20 Blokdiagram geologickej situácie (Pouba, 1959).
Obr. 21 Priestorový model banských diel povrchovej situácie - ložisko Kobebierovo - Nižná Slaná (Blišťan, 1999).
28
3.3.3 Záverečná správa z bansko-geologického mapovania
Vykonávateľ geologických prác je povinný výsledky geologických prác vyhodnotiť v
záverečnej správe, a to i vtedy, ak sa nedosiahol cieľ, prípadne ak sa geologické práce vykonali len
čiastočne. Výsledky geologických prác, vykonaných v rámci geologickej úlohy inou riešiteľskou
organizáciou, sa vyhodnocujú v rozsahu dohodnutom s vykonávateľom geologických prác. Ak je
výsledkom riešenia geologickej úlohy postupné zistenie, prípadne overenie niekoľkých samostatne
využiteľných ložísk nerastov, zdrojov podzemných vôd alebo ak riešenie obsahuje iné samostatne
využiteľné časti geologickej úlohy, môžu sa tieto čiastkové výsledky postupne vyhodnocovať
čiastkovými záverečnými správami (Vyhl. MŽP SR 141/2000 Z.z.).
Záverečná správa obsahuje, dokumentuje a zdôvodňuje výsledky geologických prác v
súvislosti s ich projektom vrátane rozpočtu (ak projekt obsahoval rozpočet). Jej osnova, rozsah a
prílohy sa prispôsobujú cieľu geologických prác, vykonaným geologickým prácam, požiadavkám
navrhovateľa a potrebám využitia dosiahnutých výsledkov. Vyhotovuje sa tak, aby sa zachovala jej
trvalá dokumentačná hodnota.
Záverečnú správu podpisuje štatutárny orgán vykonávateľa geologických prác alebo ním
splnomocnený pracovník a zodpovedný riešiteľ.
Štruktúra a náležitosti závere čnej správy geologickej úlohy
Štruktúru a náležitosti záverečnej správy geologickej úlohy určuje vyhláška MŽP SR 141/2000 Z.z..
1 Geologická úloha a údaje o území.
1.1 a) názov a identifikačné číslo katastrálneho územia, názov a kód okresu, prípadne miestopisné
určenie skúmaného územia alebo skúmaného objektu,
b) cieľ geologických prác uvádzajúci okruh otázok, ktoré treba riešiť s prihliadnutím na budúce
hospodárske, technické, prípadne vedecké využitie ich výsledkov,
c) odkaz na predchádzajúcu etapu geologických prác, ak sa uskutočnili, a na súvisiace
geologické úlohy.
1.2 Údaje o projekte a jeho zmenách.
2 Charakteristika skúmaného územia a doterajšia geologická preskúmanosť.
3 Postup riešenia geologickej úlohy.
3.1 Údaje o realizovaných geologických prácach a použitej metodike
4 Výsledky riešenia geologickej úlohy.
4.1 Výsledky a nové geologické poznatky vrátane tých, ktoré nesúvisia s cieľmi projektu.
4.2 Hodnotenie výsledkov z hľadiska cieľov projektu.
4.3 Ekonomický prínos riešenia vo vzťahu k ekonomickému zdôvodneniu geologickej úlohy v
projekte.
5 Závery a odporúčania.
6 Údaje o uložení geologickej dokumentácie a osobitných správ, návrh na skartáciu ako aj na
zabezpečenie a likvidáciu geologických diel a geologických objektov.
7 Zoznam použitej literatúry a osobitných prameňov.
29
3.3.4 Uchovávanie, evidencia a skartácia geologicke j dokumentácie
Evidencia geologickej dokumentácie poskytuje prehľad o jej vzniku, spracovaní, nakladaní,
mieste a spôsobe jej uloženia. Vykonávateľ geologických prác zodpovedá za bezpečné a prehľadné
uchovávanie hmotnej geologickej dokumentácie a vedenie jej evidencie, a to až do jej odovzdania
navrhovateľovi alebo poverenej právnickej osobe. Ak hmotná geologická dokumentácia niektorých
nerastov (najmä soli, uhlia, radioaktívnych nerastov) vyžaduje osobitný spôsob jej uchovávania,
podmienky určí projekt (Vyhl. MŽP SR 141/2000 Z.z.).
Odovzdávanie závere čnej správy
Jeden exemplár záverečnej správy sa odovzdáva organizácii poverenej Ministerstvom
životného prostredia Slovenskej republiky výkonom štátnej geologickej služby. Obstarávateť odovzdá
poverenej organizácii záverečnú správu a iné geologické písomné a grafické materiály, ktoré
obsahujú:
a) záverečné správy a čiastkové záverečné správy o výsledku geologických prác,
b) odsúhlasené výpočty zásob výhradných ložísk a množstiev podzemných vôd,
c) štúdie, posudky a rešerše.
Záverečné správy a iné geologické materiály sa odovzdajú poverenej organizácii vyhotovené
technikou, ktorá zabezpečuje ich trvanlivosť a možnosť reprodukcie. Obstarávateľ ich môže odovzdať
okrem písomnej a grafickej formy aj v digitálnej forme (Vyhl. MŽP SR 141/2000 Z.z.).
Uchovávanie geologickej dokumentácie
Geologická dokumentácia by sa mala uchovávať na miestach alebo v archívoch, ktoré
spĺňajú podmienky pre jej uloženie a to predovšetkým odolnosť proti poveternostným vplyvom,
katastrofám, škodcom a zásahom nepovolaných osôb. Uchováva sa nasledujúca geologická
dokumentácia:
- originály - uchovávajú sa na pracovisku, ktoré vykonáva prieskum, po vyhodnotení sa
dokumentácia presúva do archívu,
- úplná súhrnná dokumentácia - v archíve na pracovisku, ktoré vykonalo geologický prieskum,
- duplikáty a zvyšky vzoriek - v laboratóriu,
- hmotná dokumentácia - v sklade hmotnej dokumentácie,
- evidencia zásob - na pracovisku, ktoré vykonáva ťažbu.
Evidencia a sprístup ňovanie geologickej dokumentácie
Evidenciu a sprístupňovanie geologickej dokumentácie rieši zákon NR SR č. 313/1999 Z.z.
o geologických prácach a o štátnej geologickej správe (geologický zákon) a Vyhláška MŽP SR č.
141/2000 Zb. Podľa týchto platných právnych noriem sa ukladá obstarávateľovi povinnosť bezplatne
odovzdať výsledky geologicko-prieskumných prác (záverečnú správu a inú geologickú dokumentáciu)
právnickej osobe poverenej ministerstvom (Geofond – ŠGUDŠ, Bratislava) na trvalé uchovanie
a ďalšie využitie.
30
Obstarávateľ môže pri odovzdávaní záverečných správ určiť podmienky, za ktorých možno
tieto záverečné správy sprístupňovať a poskytovať z nich informácie. V týchto podmienkach môže
obstarávateľ určiť:
a) vybrané časti záverečných správ, ktoré sprístupňuje alebo z ktorých poskytuje informácie
výhradne obstarávateľ,
b) vybrané časti záverečných správ, ktoré možno sprístupňovať alebo poskytovať z nich
informácie len s jeho predchádzajúcim súhlasom,
c) ostatné časti záverečných správ bez obmedzenia ich sprístupňovania alebo poskytovania
informácií z nich,
d) finančné úhrady požadované za poskytované. informácie,
e) čas, po ktorý platia obmedzujúce podmienky, najviac však päť rokov od ich odovzdania
poverenej organizácii.
Poverená organizácia uchováva odovzdané záverečné správy a iné, geologické materiály
bezpečne, dostupne a prehľadne tak, aby sa mohli využiť pri vypracúvaní koncepcií a plánov
geologických prác, pri ich projektovaní, vykonávaní a vyhodnocovaní, ako aj na ďalšie účely, pričom
zabezpečí podmienky obstarávateľa.
Skartácia geologickej dokumentácie
Skartáciou geologickej dokumentácie sa vyraďuje taká geologická dokumentácia, ktorá
neposkytuje ďalšie geologické ani technologické informácie a nie je potrebná na dokumentovanie a
zdôvodnenie riešenia geologickej úlohy, ani na kontrolu geologických prác. Na skartačné konanie
písomnej a grafickej geologickej dokumentácie sa vzťahujú osobitné predpisy. Skartačné konanie
hmotnej geologickej dokumentácie sa vykonáva až po náležitom písomnom a grafickom
zdokumentovaní technických prác, prípadne po schválení výsledkov geologických prác. Za náležité a
pravidelné vyraďovanie hmotnej geologickej dokumentácie zodpovedá vykonávateľ geologických prác
alebo navrhovateľ. Skartačné konanie hmotnej geologickej dokumentácie po schválení výsledkov
geologických prác pri geologickom výskume, ložiskovom a hydrogeologickom prieskume uskutočňuje
vykonávateľ geologických prác po dohode s obstarávateľom (Vyhl. MŽP SR 141/2000 Z.z.).
Skartačná komisia pre skartovanie písomnej a grafickej dokumentácie je zložená minimálne
z troch členov, pričom v nej musí byť merač a geológ. Zo skartačného konania sa vyhotoví protokol
o skartácii, v ktorom je uvedený zoznam členov komisie, meno organizácie, úloha z ktorej boli
skartované materiály, prehľad skartovaného materiálu a miesto uloženia dokumentácie.
Pri zániku vykonávateľa geologických prác alebo navrhovateľa prechádzajú povinnosti dbať o
vyradenie hmotnej geologickej dokumentácie na ich nástupcov, prípadne na orgány poverené ich
likvidáciou. Hmotnú geologickú dokumentáciu, ktorá sa pri skartačnom konaní určila na zničenie,
možno použiť len ako priemyselný odpad, ak vzhľadom na jej osobitnú povahu nie je určený iný
spôsob zničenia, resp. ak má dokumentácia vedecký význam, je možné ju darovať vedeckým
inštitúciám, školám, múzeám.
31
Písomná a grafická geologická dokumentácia sa obyčajne skartuje podľa nasledujúcich pravidiel a
princípov:
- dokumentácia k základným geologickým mapám sa neskartuje,
- súhrnná geologická dokumentácia sa v 1 exemplári uchováva trvalo, ostatná sa skatruje,
- prevádzkové záznamy (vrtné denníky a pod.) 3 roky po schválení dokumentácie, alebo 10
rokov po vzniku,
- ostatné 15 rokov ak nemá význam (inak sa archivuje).
Hmotná geologická dokumentácia sa skartuje nasledovne:
- vzorky k základným geologickým mapám sa uchovávajú trvalo,
- vzorky z rýh a šachtíc sa skartujú po vyhodnotení prieskumu (ak sa nejedná o základné
mapovanie),
- vrtné jadrá z plytkých vrtov pri mapovaní a z prevádzkových prác sa skartujú po vyhodnotení,
- výskumné a prieskumné vrty sa spracovávajú a skartujú v dvoch etapách: 1. etapa – po
riadnom písomnom a grafickom zdokumentovaní a ovzorkovaní sa uchovajú všetky tie
časti vrtu, ktoré poukazujú na dôležité geologické skutočnosti (horniny, premeny,
štruktúry, ložisko a pod.). 2. etapa – po schválení záverečnej správy. Vrty z jednej oblasti
sa môžu spojiť. Z vrtu sa uchovajú iba najdôležitejšie časti (typické horniny, štruktúry
a odchýlky od nich).
- významné štruktúrne a oporné vrty sa neskartujú,
- vzorky z banských diel sa skartujú tak, aby sa zachovali reprezentatívne typy ložiskovej výplne
a okolitých hornín,
- vzorky z dobývok 1 rok po vyrúbaní,
- vzorky na rozbory a skúšky sa skartujú podľa dôležitosti, a to výbrusy, nábrusy, paleontologické
preparáty sa neskartujú, mleté duplikáty vzoriek na rozbory 10 rokov po vyhodnotení,
ostatné duplikáty 1 rok po schválení záverečnej správy.
32
4 TECHNICKÉ PROSTRIEDKY PRIESKUMU
4.1 Použitie technických diel pri prieskume
Metódy geologického prieskumu používajú viaceré technické prostriedky na overenie,
ohraničenie a otvorenie ložiska. Patria tu zárezy, ryhy, šachtice, vrty a banské diela. Technickou
stránkou uvedených diel sa zaoberajú špeciálne banícke disciplíny. V ďalšom texte je uvedený len ich
význam a použitie v geologickom prieskume a výskume.
Zárezy – sú plytké povrchové diela, ktorými odkryjeme skalný podklad, nachádzajúci sa pod
zvetranou horninou.
Ryhy – sú plytké povrchové diela, používané na odkrytie východu ložiska. Spravidla býva ich šírka
1m a dĺžka je limitovaná veľkosťou ložiskového telesa. Niekedy bývajú hlboké až 5 m. Ak sú
hlbšie ako 2,5 m musia byť vystužené. Poznáme ryhy pozdĺžne, priečne a magistrálne (obr.
22).
Šachtice – používajú sa na odkrytie ložiska pod hrubšími pokryvnými útvarmi (5 – 20m). Sú to
vertikálne diela štvorcového alebo obdĺžnikového priemeru (obr. 23).
Vrty - rozlišujeme niekoľko druhov podľa účelu, pre ktorý sa realizujú. Hlboké oporné vrty sa
používajú na objasnenie alebo overenie regionálnej geologickej stavby. Štruktúrne vrty
overujú priebeh štruktúr, vrstiev a ložiskového telesa. Orientačné vrty majú overiť ložisko
alebo pokračovanie ložiska na základe vyhľadávacích kritérií a príznakov. Ložiskové vrty sa
používajú v etape predbežného a podrobného prieskumu. Slúžia na podrobné štúdium
kvantitatívnych a kvalitatívnych parametrov ložiska.
Obr. 22 Typy prieskumných rýh. 1-magistrálne ryhy, 2-pozdĺžne ryhy, 3-priečne ryhy, 4-východy
ložiska (Smirnov, 1957).
33
Banské diela - požívajú sa pri prieskume zložitých ložísk. Sú to technicky a finančne náročné diela.
Obyčajne sa používajú vtedy, ak vrtným prieskumom nie je možné overiť požadované
kritériá. Patria tu štôlne a prekopy ako horizontálne diela, úpadnice ako šikmé diela, šachty
a komíny ako vertikálne diela (obr. 24). Patria sem aj otvárkové rampy, ktoré bývajú
špirálovitého alebo cik-cakovitého tvaru.
Pri navrhovaní banských diel v prieskume je vždy potrebné riešiť aj problém použitia banských
prieskumných diel počas ťažby. Z tohto hľadiska môžeme prieskumné diela rozdeliť do troch skupín:
a) prieskumné dielo je pri ťažbe použiteľné bez úprav (doprava, odvod vody, prívod alebo odvod
vzduchu a pod.).
b) prieskumné dielo môže byť po úprave použité pri ťažbe (návrh ako).
c) prieskumné dielo nie je použiteľné pri ťažbe.
Z hľadiska ekonomickosti a efektívnosti geologického prieskumu je najlepšie, ak prieskumné diela
patria do prvých dvoch skupín.
Obr. 23 Šachticami overená ložisková poloha. 1-šachtica, 2-okolná hornina, 3-ložisková poloha (Smirnov, 1957).
Obr. 24 Technické diela prieskumu
34
4.2 Lokalizácia prieskumných diel
Základom správnej lokalizácie technických diel v prieskume je podrobná znalosť geológie,
štruktúrnych faktorov, priestorová predstavivosť a sústavné prehodnocovanie novozískaných
výsledkov. V opačnom prípade môže dôjsť k tomu, že technické dielo vôbec nezasiahne ložisko,
prípadne neprinesie nový poznatok. V prieskume sa objavujú aj negatívne prieskumné diela (napr. pri
ohraničovaní ložiska), je ale nutné, aby ich počet bol minimálny. Rovnako je potrebné, aby informácie
aj z takýchto diel boli spracovávané a vyhodnocované.
V prieskume má každé technické dielo svoju jednoznačnú pozíciu. Podľa Böhmera a Kužvarta (1993)
môžu nastať tieto pozície:
a) priaznivá geologická pozícia – je miesto, kde boli zistené spoločne geologické, geochemické
alebo geofyzikálne príznaky ložiska. V takomto mieste situujeme orientačný alebo štruktúrny
vrt.
b) okrajová geologická pozícia – je miesto ukončenia ložiska alebo jeho hluchých častí. Takéto
diela sa situujú na okraji ložiska. Často bývajú negatívne.
c) vnútroložisková geologická pozícia – situácia diela sa volí tak, aby so žiadanou presnosťou
overilo úložné pomery, morfológiu a kvalitu ložiska. Takéto dielo musí štruktúrne alebo
kvalitatívne ohraničiť ložisko.
d) náhodná geologická pozícia – prieskumné dielo je situované podľa návrhu typu a hustoty
prieskumnej siete. Prieskumné siete sa nesmú navrhovať mechanicky. Je nutné prihliadať na
geológiu, morfologickú stavbu, mocnosť, kvalitu a pod.
4.3 Prieskumné systémy
Najlepší spôsob ako vhodne určiť údaje pre projekt vrtu, je zostrojenie predpokladaného
geologického profilu. O tom akými technickými dielami a akým prieskumným systémom bude ložisko
overené rozhodujú spravidla geologické, prírodné a ekonomické faktory. Medzi geologické faktory
patrí genéza, veľkosť a tvar ložiska, spôsob jeho uloženia, premenlivosť kvality a iné. Čím je ložisko
väčšie, zložitejšie a jeho kvalita premenlivejšia, tým spoľahlivejší sa stáva banský prieskum pred
vrtným. Čím je ložisko väčšie a rovnomernejšie, tým viac je spoľahlivý vrtný prieskum. Čím je ložisko
uložené bližšie pod povrchom, tým viac kombinácii technických diel je možných. Z prírodných
faktorov má najväčší význam morfológia terénu a prítomnosť podzemnej alebo povrchovej vody.
Z ekonomických faktorov rozhoduje vzdialenosť od cestných, vlakových a energetických komunikácii.
Najviac výber ovplyvnia geologické faktory.
1. Prieskum subhorizontálnych a horizontálnych ložiskových telies pravidelnej mocnosti sa robí
vrtmi, rozloženými v pravidelnej prieskumnej sieti (štvorcovej, kosoštvorcovej). Pri plytkých
ložiskách je možný prieskum pravidelnou sieťou šachtíc. Pri stredne a strmo uklonených
ložiskách je tvar prieskumnej siete iný. Používa sa tu rovnako vrtný prieskum, ale je lepšie
používať vrty šikmé alebo vetvené. Pri voľbe prieskumnej siete sa vychádza z profilov
orientovaných kolmo na smer ložiska.
35
2. Ložiská veľkej mocnosti pretiahnuté v jednom smere (napr. šošovkovité) sa overujú vrtmi,
založenými v líniách, orientovaných kolmo na smer pretiahnutosti ložiska. Používa sa tu banský
alebo kombinovaný typ prieskumu.
3. Ložiská žilné alebo vrstevnaté (hydrotermálne ložiská, sedimentárne ložiská) bývajú preskúmané
vrtmi alebo kombinovaným systémom.
4. Ložiská, ktoré majú vo všetkých smeroch približne rovnaké rozmery (magmatické, niektoré
hydrotermálne, soľné, žilníkovo-impregnačné) sa overujú vrtmi, situovanými do pravidelnej
prieskumnej siete s prípadnou kombináciou banských diel.
Böhmer a Kužvart (1993) definujú pre potreby vyhľadávania a prieskumu rôznych typov ložísk
nasledujúce druhy prieskumných systémov :
1. Systém vertikálnych rezov vrtmi (obr. 25)
a) systém plytkých zvislých vrtov (plytko uložené pravidelné ložiská),
b) systém hlbokých zvislých vrtov (hlboko uložené pravidelné ložiská,
c) systém zvislých vrtov viacerých hĺbkových úrovní,
d) systém šikmých vrtov,
e) systém zvislých a šikmých vrtov.
Uvedené prieskumné systémy sa používajú pri málo premenlivých ložiskách, uložených v malých ale
aj veľkých hĺbkach.
2. Systém vertikálnych rezov banskými dielami
a) systém prieskumných rýh,
b) systém prieskumných šachtíc,
c) systém šachtíc s prekopmi.
Obr. 25 a – rez plytkouloženým ložiskom ako sú štrky, piesky, íly, kôry zverávania, rozsypy, b – rez hlbokouloženým ložiskom ako sú ložiská ropy, plynu, soli, farebných kovov, c – rez produktívnym súvrstvím veľkej mocnosti – ložiská uhlia, d – rez strmoukloneným šošovkovitým ložiskom – metasomatické ložiská Fe, Mg, e – rez ložiskom s premenlivým sklonom – vrasnené a metamorfované ložiská.
36
Varianty týchto systémov sa používajú na prieskum zložitých povrchových a pripovrchových ložísk,
nachádzajúcich sa nad hladinou podzemnej vody (značne premenlivé zvetrávacie ložiská a rozsypy).
3. Systém vertikálnych rezov vrtmi a banskými dielami (obr.26)
a) systém plytkých vrtov a prieskumných šachtíc,
b) systém prieskumných šachtíc a hlbokých vrtov,
c) systém prieskumných šachtíc s prekopmi a hlbokých vrtov,
d) systém úpadníc a hlbokých vrtov.
Uvedenými typmi prieskumných systémov môžeme overiť ložiská nepravidelného tvaru
s nepravidelnou distribúciou užitkovej zložky. Vrtný prieskum je rýchlejší a umožňuje v predstihu
overiť hĺbkové pokračovanie ložiska. Banské diela sa razia pomaly, ale umožňujú spoľahlivú
geologickú dokumentáciu a presný odber vhodného typu vzoriek. Zároveň overujú výsledky vrtného
prieskumu a umožňujú prognózovanie distribúcie sledovaných elementov.
4. Systém horizontálnych rezov banskými dielami (obr.27)
a) systém sledných chodieb (štôlní),
b) systém smerných chodieb s prekopmi na mocnosť.
Obr. 26 a – rez zvetrávacím Al– ložiskom a plán rozmiestnenia šachtíc a vrtov b – rez impregnačno-žilníkovým ložiskom a plán rozmiestnenia šachtíc a vrtov c – rez šošovkovitým ložiskom a plán rozmiestnenia technických diel d – rez uhoľným slojom
Obr. 27 a – vertikálny rez ložiskom a horizontálny priemet rozmiestnenia štôlní, b - vertikálny rez ložiskom a geologická mapa jedného horizontu.
37
Varianty týchto prieskumných systémov sa používajú na ohraničenie ložiska, overenie kvality
a distribúcie úžitkovej zložky. Uplatnia sa pri nepravidelných telesách s komplikovanou vnútornou
stavbou (nezrudnené vložky, zložitá tektonika a morfológia ložiska).
5. Systém horizontálnych rezov banskými dielami a vrtmi (obr.28)
a) systém smerných chodieb s horizontálnymi vrtmi,
b) systém sledných chodieb s prekopmi na mocnosť a horizontálnymi vrtmi.
Uvedené systémy sa najčastejšie používajú na ohraničenie nepravidelných ložiskových telies.
Lacnejšie vrty nahrádzajú a tým zrieďujú prieskumnú sieť banských prekopov. Kombinácia banských
diel s vrtmi je vhodná pri nepravidelných telesách s premenlivou kvalitou úžitkovej zložky.
6. Systém vertikálnych a horizontálnych rezov banskými dielami (obr.29)
a) systém sledných chodieb s komínmi,
b) systém smerných chodieb a komínov s prekopmi na mocnosť,
c) systém horizontálnych chodieb v štvorcovej alebo obdĺžnikovej sieti.
Obr. 28 a – geologická mapa jedného obzoru šošovkovitého ložiska metasomatických Fe rúd b – geologická mapa dvoch horizontov spojených úpadnicou žilno-žilníkových Ni-Co rúd 1 – ložisko, 2 – vrt, 3 – banská chodba s prekopom.
Obr. 29 a –vertikálny priemet žily, ktorá tvorí rudné stĺpy a geologická mapa slednej chodby na žile, b – vertikálny priemet žily a geologická mapa jedného horizontu c – vertikálny priemet a horizontálna mapa na izometrickom žilníkovom ložisku 1 – bohaté rudy, 2 – ekonomicky dobyvateľné rudy, 3 –banské diela
38
Tieto systémy sa najčastejšie používajú na ohraničenie nepravidelných ložiskových telies zo zložitou
vnútornou stavbou a ako podrobný stupeň prieskumu na overenie zásob pred ťažbou. Drahé banské
diela dôkladne overia morfológiu ložiskového telesa a zachytia premenlivosť kvality úžitkovej zložky.
7. Systém vertikálnych a horizontálnych rezov vrtmi a banskými dielami (obr.30)
a) systém sledných chodieb, komínov a povrchových vrtov,
b) systém smerných chodieb s prekopmi na mocnosť komínmi a povrchovými vrtmi,
c) systém smerných a sledných chodieb, komínov, prekopov na mocnosť a podzemných vrtov,
d) systém sledných chodieb na kontakte ložiska s prekopmi na mocnosť s povrchovými
a podzemnými vrtmi.
Tento typ prieskumných systémov, zahŕňajúci vhodnú kombináciu troch typov technických diel, sa
používa pri veľmi komplikovaných ložiskách. Častejšie sa tieto systémy používajú pri overovaní
ďalších zásob do ťažby. Ide o podrobný stupeň overenia zásob pred ťažbou. Kombinovať technické
diela je samozrejme možné viacerými variantmi. Na obrázku 30 sú vybraté len niektoré.
Obr. 30 a – priečny a pozdĺžny rez zložitým žilným telesom b – priečny a pozdĺžny rez zložitým šošovkovitým ložiskom so zložitou vnútornou stavbou c – priečny rez a geologická mapa žilno-žilníkového ložiska d – priečny rez a geologická mapa horizontu metasomatického ložiska so zložitou vnútornou stavbou. 1 – bohaté rudy, 2 – chudobné rudy, 3 – žilníkovo-impregnačné rudy, 4 – oxidické typy rúd, 5 – banské diela, 6 - vrty.
39
5 VZORKOVANIE
5.1 Ciele a význam vzorkovania
Pri geologickom prieskume a výskume je veľmi dôležitou pracovnou metódou vzorkovanie.
Niektoré vlastnosti nerastných surovín rúd - nerúd, kaustobiolitov, podzemnej vody sa dajú zistiť
meraním na mieste (úložné pomery, tektonické porušenie, prietok a pod.). Na štúdium ďalších
vlastností nerastných surovín (chemické, mineralogické a petrografické zloženie a pod.) je potrebné
odobrať vzorky, ktoré sa skúmajú laboratórne. Spôsob odberu, úpravy a vyhodnotenia vzoriek musí
byť prispôsobený požiadavkám jednotlivých etáp prieskumu, metodickým a laboratórnym možnostiam
a potrebám. Pre značnú rôznorodosť cieľov vzorkovania a metód laboratórneho spracovania vzoriek
je samotná definícia vzorky a vzorkovania dosť zložitá. Četverikov, (1980) vzorku definuje ako lokálne
meranie, určené na stanovenie ktoréhokoľvek príznaku v objeme nerastnej suroviny alebo horniny.
Podľa toho, ako sa meranie robí, navrhol nasledujúcu klasifikáciu vzoriek:
l. Hmotné vzorky a) súvislé materiálne vzorky,
b) zlúčené materiálne vzorky.
2. Nehmotné vzorky a) prístrojové nemateriálne vzorky,
b) vizuálne nemateriálne vzorky.
K základným vlastnostiam hmotnej vzorky patria:
- poloha v priestore, rozmery,
- geometrický tvar, orientácia,
- hmotnosť, neopakovateľnosť, reprezentatívnosť.
Neopakovateľnosť vzorky znamená to, že v prírode nie je možné odobrať 2 vzorky
s rovnakými základnými vlastnosťami. Vzorka musí byť reprezentatívna, to znamená, že hmotná
vzorka musí mať tie isté vlastnosti, ako mala v mieste svojho pôvodného umiestnenia v horninovom
masíve.
Vzorkovanie nerastných surovín vykonávame v prirodzených odkryvoch, povrchových i
podzemných prieskumných a ťažobných banských dielach, vo vrtoch, na haldách rúbaniny, na
dopravných prostriedkoch v pokoji (autá, vagóny) i v pohybe (dopravné pásy).
Vzorkovanie je najčastejšie zdrojom numerických údajov, potrebných pre výpočet zásob.
Vzorka by mala byť hodnotená vo vzťahu k celku, z ktorého bola odobratá. Účel, spôsob a rozsah
vzorkovania závisí od etapy prieskumu alebo priebehu ťažby. Podľa účelu ho môžeme rozdeliť na:
a) vzorkovanie na stanovenie parametrov výpočtového vzorca,
b) vzorkovanie na overenie mineralogického a petrografického zloženia suroviny a hornín,
c) vzorkovanie na štúdium technologických vlastností suroviny,
d) vzorkovanie na overenie fyzikálnych vlastností suroviny, hornín, minerálov.
Vzorkovanie sa skladá z týchto pracovných operácií:
1. odber vzorky alebo meranie vlastnosti in situ,
2. príprava na chemickú analýzu,
3. chemická analýza,
4. spracovanie analytických výsledkov alebo výsledkov meraní in situ pre výpočet zásob.
40
Odber vzoriek je spojený s riešením týchto otázok:
- počet vzoriek,
- pozícia, tvar a rozmery vzorky,
- spôsob odberu a spracovania vzorky.
Počet vzoriek je daný účelom, možnosťami vzorkovania a závisí od:
- preskúmanosti ložiska a jeho častí,
- etapy a systému prieskumu,
- štatisticky - od požiadavky na presnosť výpočtu zásob,
- metódy dobývania a úpravy suroviny,
- ekonomiky ťažby a prieskumu.
V praxi sa z celého objemu financií na prieskum a ťažbu ložiska vyčlení samostatná finančná
položka na vzorkovanie. Táto suma býva ovplyvnená optimalizáciou vzorkovania pre dosiahnutie
efektívnosti ťažby a spracovania suroviny. Podhodnotenie vzorkovania môže mnohonásobne zvýšiť
straty pri ťažbe a spracovaní nerastnej suroviny.
Pozícia, spôsob odberu, tvar a rozmery vzorky sú závislé od účelu vzorky, genetického typu
zrudnenia, rozmiestnenia úžitkovej zložky, textúry a štruktúry rudy, laboratórnych podmienok a pod.
Po správnom odoberaní vzoriek, laboratórnom spracovaní a vyhodnotení je možné:
1. Charakterizovať kvalitu zásob a vypočítať zásoby úžitkovej zložky, napríklad kovu v rude.
2. Zostaviť kvalitatívne mapy a mapy technologických typov nerastnej suroviny.
3. Vypočítať straty, znečistenie a výrubnosť.
4. Určiť kvalitu rúbaniny, ktorá sa dodáva úpravni alebo inému odberateľovi.
Všetky teoretické štúdie a aj závery odvodené z poznatkov v praxi potvrdzujú závažnosť správnej
metodiky vzorkovania. Každý výpočet zásob je priamo ovplyvnený systémom a kvalitou odberu
vzoriek a taktiež presnosťou a metodikou zhodnotenia odobratých vzoriek.
5.2 Druhy vzorkovania
5.2.1 Vzorkovanie vrtov
a) - vzorkovanie jadra
Jadro musí byť rozdelené pozdĺžne. Ako hmotná vzorka slúži jedna polovica vrtného jadra. Druhá
časť jadra slúži ako dokumentačná vzorka. Správne vzorkovanie jadra závisí od výnosu jadra. Za
dostatočný výnos jadra na vzorkovanie možno považovať výnos nad 85 %. Pri menšom výnose treba
brať do úvahy všetky straty z jadra.
b) - vzorkovanie drviny a kalu
Pri vŕtaní dochádza k rozdrobeniu horniny vrtnou korunkou. Tieto úlomky sa zachytávajú
v usadzovacej rúre (kalovke). Rovnako vzniká aj jemnejší kal (výplach), ktorý sa vynáša na povrch, a
usadzuje v sedimentačnej nádrži. Tento výplach a aj úlomky môžeme ovzorkovať. Výsledky
vzorkovania sú len orientačné. Majú nízku reprezentatívnosť. V drvine v kalovke často nájdeme
rozmyté minerály, ktoré môžu slúžiť na mineralogické štúdium.
c) - vzorkovanie bezjadrových vrtov
41
Bezjadrové vŕtanie sa používa najčastejšie pri prieskume nafty a plynu (systém rotary). Tu môžeme
vzorkovať vodný alebo vzduchový výplach.
d) - vzorkovanie nárazového vŕtania
Nárazové vŕtanie sa používa pri prieskume rozsypov a štrkopieskov. Rozdrvená hornina sa
z každého návrtu vyberie a hromadí v nádobe. Vzorka sa z nádoby odoberie bodovým spôsobom.
Používa sa na kontrolu výsledkov pri vzorkovaní jadra.
e) - vzorkovanie pri vibračnom vŕtaní
Ak sa použije pri prieskume tento typ vŕtania (je veľmi zriedkavý), vzorku získame pozdĺžnym
rozdelením materiálu z jadrovnice.
5.2.2 Vzorkovanie banských diel
Z ložiska overeného banskými dielami môžeme odobrať nasledujúce typy vzoriek:
a) - bodové
Bodová alebo otlková vzorka je súbor úlomkov horniny alebo nerastnej suroviny zhruba rovnakej
veľkosti. Odber takýchto vzoriek volíme spravidla v pravidelnej odberovej sieti z čelby, prekopu alebo
komína. Pri odbere takejto vzorky si napr. na čelbe navrhneme miesta odberových bodov a potom
z každého bodu odoberieme úlomok o rovnakej veľkosti. Čím nerovnomernejšie je roztrúsená
úžitková zložka, tým viac odberových bodov je nutné zvoliť. Veľkosť úlomkov volíme tak aby bola
dosiahnutá dostatočná hmotnosť vzorky. Bodovou metódou sa vzorkuje aj rúbanina na pásoch, vo
vagónoch a automobiloch. Je to pomerne rýchla metóda vzorkovania. Môže sa použiť pri výpočte
zásob.
Obr. 31 Vrtné jadrá. A - 100 % výnos jadra, hniezda a žilky antimonitu, B – 85 % výnos jadra, zóna greisenizácie.
Obr. 32 Príklady bodového vzorkovania. a - vzorkovanie čelby s hniezdovitým zrudnením, b - vzorkovanie rúbaniny v čelbe, c - vzorkovanie rúbaniny v dopravnom prostriedku (automobil, vagón).
42
b) – kusové
Kusová vzorka je súbor úlomkov horniny alebo nerastnej suroviny, ktoré charakterizujú zloženie,
prírodný alebo technologický typ ložiska. Používa sa na mineralogicko-petrologické štúdium, na
chemickú analýzu alebo určenie fyzikálnych vlastností. Nie je možné ju použiť pre výpočet zásob.
c) - zásekové
Záseková vzorka alebo skrátene zásek je najpoužívanejší a najuniverzálnejší odber vzorky. Je
dostatočne presný a variabilný a preto sa používa pri výpočte zásob. Môže mať rôznu hrúbku, hĺbku
a dĺžku a môžeme ho orientovať v rôznych smeroch (obr. 33). Pri tomto spôsobe odberu je len nutné
zabezpečiť odobratie všetkých úlomkov horniny alebo nerastnej suroviny. Záseky poznáme: stenové,
stropné, čelbové, delené. V rámci tohto delenia existuje ešte podrobnejšie delenie zásekov, tak ako to
ukazujú obrázky 33, 34 a 35. Záseky môžeme robiť aj v prieskumných ryhách (obr. 2).
d) - plošné
Plošná vzorka sa odoberá len vtedy, ak ide o ložisko s nízkym obsahom užitkového minerálu alebo
zložky s veľmi nepravidelnou distribúciou. Je to veľmi zriedkavý spôsob vzorkovania. Vzorka sa
odoberie napr. z celej plochy čelby o mocnosti 5 cm. Takéto vzorkovanie môžeme použiť pri
niektorých typoch Au, Sn, Pt ložísk.
Obr. 33 Rôzne spôsoby zásekového vzorkovania čelby. a) A - zásek v smere pravej mocnosti, B
– horizontálny zásek, b) A- zásek v smere pravej mocnosti, B- vertikálny zásek, c) bodový zásek A- zásek v smere pravej mocnosti, B- vertikálny zásek, d- e) - krížové záseky.
Obr. 34 Zásekové vzorkovanie: a - stropné zásekové vzorky, b - stenové zásekové vzorky
43
c) - objemové
Objemová vzorka sa odoberá pri vzorkovaní ložísk diamantov, drahých kameňov, optických
minerálov, zlata alebo platiny. Prevažne ide o ryžoviská a nánosy. Z odberového miesta sa odoberie
vzorka o hmotnosti minimálne tony a obsah úžitkovej zložky alebo minerálu sa určí po rôznych
technologických úpravách. Je preto veľmi dôležitá správna orientácia a lokalizácia vzorky. V praxi sa
podobá technologickej vzorke.
d) – odstrelové
Ide o odber vzorky, ktorým potrebujeme získať veľkú hmotnosť úžitkového nerastu. Odstrel sa
snažíme urobiť tak, aby zahŕňal celú mocnosť ložiska. Takéto vzorkovanie je veľmi zriedkavé.
Odstrelové vzorky slúžia na technické a technologické skúšky.
Opísané typy vzorkovania je možné použiť pri vzorkovaní prieskumných i ťažobných diel,
povrchových i podzemných odkryvov.
5.2.3 Vplyv textúry a štruktúry rudy na spôsob odb eru vzoriek
Veľkosť a tvar jednotlivých rudných zŕn a úžitkových nerastov spolu so sprievodnými
horninami sú na každom ložisku rôzne. Jednoduchšie je vzorkovanie na ložiskách s rovnorodou
výplňou. Komplikovanejší je odber vzoriek tam, kde rudnú výplň tvorí niekoľko typov nerastov.
Pri masívnych textúrach v ložiskovej výplni makroskopicky nerozoznávame jednotlivé zrná.
Obsah úžitkovej zložky býva rozložený rovnomerne. Ovzorkovať takúto polohu môžeme bodovým
alebo zásekovým spôsobom. Niekedy aj tu bývajú výnimky. Musíme si preto všímať, či sa v priebehu
polohy nemení farba, krehkosť, tvrdosť, lesk ložiskovej výplne.
Pri vzorkovaní ložiskovej výplne tvorenej viditeľnými rudnými zrnami alebo zrnami úžitkového
nerastu sú možné dva prípady. Buď výplň tvoria len nerasty alebo je úžitkový minerál vtrúsený
Obr. 35 Zásekové vzorkovanie. I.-žila, II.-hniezdovité zrudnenie, III.-impregnačné zrudnenie a-
viacnásobný zásek čelby v smere mocnosti, b- viacnásobný horizontálny zásek čelby, c- sekciovaný zásek v prekope, 1-zásek na mocnosť, 2-horizontálny zásek, d – sekciovaný horizontálny zásek v prekope rozdelený podľa typu nerastnej suroviny.
44
v sprievodných horninách. Obidva prípady je možné vzorkovať zásekovou alebo bodovou metódou.
Podľa veľkosti zŕn je nutné posúdiť, či postačí jednoduchý zásek alebo treba dvojitý, či trojitý zásek.
Pri páskovanej textúre (súmernej alebo nesúmernej) je potrebné dosiahnuť skutočne
priemernú vzorku. Zvlášť komplikované to môže byť pri nesúmernej textúre. Vtedy je vhodné použiť
niekoľko zásekov nad sebou resp. vedľa seba (obr. 35-a, 35-b).
Pri kokardovej a brekciovitej textúre záleží na tom aké veľké sú úlomky rudy, jaloviny a aké
veľké sú voľné priestory medzi nimi. Podľa toho sa volí dostatočná šírka a hĺbka záseku. Najlepšie je
v tomto prípade použiť viac zásekov nad sebou (obr. 35-b).
Pri drúzových textúrach musíme brať do úvahy šírku drúzy, ale aj prázdnych dutín. Dôležité je
zohľadniť priestorové rozloženie drúz. Môžeme použiť krátke záseky alebo plošný odber vzoriek.
Chybné by bolo bodové vzorkovanie.
Pri sedimentárnych ložiskách sa často mení kvalita rudy aj v rámci jednej rudnej polohy.
Rudné polohy sa môžu striedať s jalovinou. Potom je nutné robiť zásek naprieč celou rudnou
polohou. V dôsledku malej mocnosti nezrudnených polôh sa tieto určite budú dobývať spoločne
s rudnými polohami.
Na tomto mieste môžu byť uvedené ďalšie prípady. Nie je však možné obsiahnuť všetky.
V kapitole je len poukázané na rozmanitosť vzorkovania pri rôznych textúrach rúd a na potrebný
individuálny prístup k spôsobu vzorkovania na každom jednom ložisku.
5.3 Hmotnos ť vzorky
Hmotnosť vzorky je jedným z rozhodujúcich parametrov, definujúcich vzorku. Nadmerná
hmotnosť predraží a predĺži vzorkovanie, ale naopak nedostatočná hmotnosť môže zapríčiniť
nereprezentatívnosť a nesprávne priemerné stanovenie kvality a kvantity nerastnej suroviny. Podľa
Aľbova (1961) hmotnosť vzorky ovplyvňujú nasledovné faktory:
1. Na ložiskách s pravidelným rozmiestnením úžitkových minerálov (masívne textúry) sa volí
začiatočná hmotnosť menšia ako na nepravidelných ložiskách s impregnačnými, brekciovými a
inými nepravidelnými textúrami.
2. Čím sú úžitkové minerály hrubozrnnejšie, tým má byť začiatočná hmotnosť vyššia a naopak.
3. Čím je vo vzorke väčšie množstvo zŕn úžitkového minerálu, tým menšia môže byt začiatočná
hmotnosť vzorky, a tým menej pravdepodobná je chyba pri zmenšovaní vzorky v príprave na
chemickú analýzu.
4. Čím vyššia je hustota úžitkového minerálu, tým väčšia má byť začiatočná hmotnosť vzorky.
5. Čím nižší je priemerný obsah úžitkovej zložky, tým vyššia musí byť začiatočná hmotnosť vzorky.
Hmotnosť vzorky sa určuje podľa vzorca Richardsa-Čečotta
Q = k . d2
Hmotnosť vzorky Q je úmerná štvorcu rozmerov najväčších zŕn úžitkového minerálu, konštanta (k)
vyjadruje stupeň kvalitatívnej premenlivosti ložiska. Odporúčanú hmotnosť vzoriek, vypočítanú podľa
uvedeného vzorca, udáva tabuľka 2 (Krejter, 1961). Charakteristika jednotlivých typov ložísk je
v tabuľke 1.
45
Každan (1974) uvádza vzorec pre kritickú hmotnosť vzorky, ktorá má zabezpečiť, aby sa do vzorky
dostal aspoň jeden úžitkový minerál, zlatinka.
CpmdQ=
kde: Q = hmotnosť (objem vzorky) v t alebo m-3, d – priemerná hmotnosť jedného zrna úžitkového minerálu v g, Cpm – priemerný obsah úžitkového minerálu v primárnej rude alebo rozsype v mg . t-1 alebo mg . m-3, k – opravný koeficient, zahrňujúci vplyv nedostatočne preskúmaných faktorov.
Tabuľka 1
V a r i a č n ý k o e f i c i e n t % Skupina Typ ložiska
Typ
premenlivosti mocností obsahu jed. zásob
1
sedimentárne: uhlie, horľavé
bridlice, fosfority, Fe-Mn-rudy
bauxity, evapority, stavebné
suroviny, síra
jednoduché magmatogénne
obyčajne
zákonitý
od 5 do 50 od 5 do 30
30
2
väčšina ložísk farebných kovov
zložité ložiská železných rúd
mangánové rudy, exogénne
i endogénne nerudné suroviny
obyčajne
náhodný
od 30 do 80
od 40 do 100
80
3
väčšina žilných ložísk, zložité
ložiská farebných a drahých
kovov, prevažne endogénne
nerudné suroviny
náhodný
od 50 do 100
od 100 do 150
130
4
malé veľmi nepravidelné
a porušené ložiská s veľmi
zložitým rozdelením úžitkovej
zložky, niektoré ložiská ortuti,
antimónu, z nerúd - fluorit,
drahé kamene
náhodný od 80 do 150 od 130 do 300 200
46
Tabuľka 2
Dostačujúca hmotnos ť vzorky (kg) pri maximálnej ve ľkosti z ŕn v (mm) Charakteristika
premenlivosti ložiska
Koeficient
20 10 5 2,5 1
a rovnomerné 0,02 8 2 0,5 0,12 0,02
b nerovnomerné 0,1 40 10 2,5 0,6 0,1
c veľmi
nerovnomerné 0,2 až 0,5 80 až 200 20 až 50 5 až 12 1,2 až 3,0 0,2 až 0,5
d mimoriadne
nerovnomerné 0,5 až 1,0 200 až 400 50 až 100 12 až 25 3 až 6 0,5 až 1,0
Pri výskume primárnych geochemických aureol navrhuje Govett (1983) hmotnosť určiť zo vzťahu
−=2
43 10).100(
6
..75,2
aPR
Pdg
π
kde: g = hmotnosť vzorky v gramoch, 2,75 g . cm-3 – objemová hmotnosť vzorky (uvádzame podľa skutočnosti, d- rozmer zrna, P – percentuálny obsah minerálu vo vzorke, Ra – relatívna smerodajná odchýlka analýz.
Výpočet podľa tohto vzťahu ukazujú nasledujúce grafy na obrázku 36. Hmotnosť vzorky rastie
v závislosti od požadovanej hodnoty relatívnej smerodajnej odchýlky analýz. Nedostatkom vzťahu je
to, že predpokladá izometrický tvar zŕn.
Obr. 36. Potrebná minimálna hmotnosť vzorky (pri objemovej hmotnosti 2,75 g . cm-3) a veľkosť
vzorky vo forme kocky (L - dĺžka strany kocky). Vľavo ako funkcia množstva úžitkového minerálu P, pri rôznych maximálnych rozmeroch zŕn (d) a pri relatívnej smerodajnej odchýlke analýz 10 %. Vpravo ako funkcia smerodajnej odchýlky analýz (R) pri rozdielnej zrnitosti (rozmer zrna d) a pri P = 1 % (Böhmer a Kužvart,1993).
47
5.4 Hustota vzorkovania
Hustota vzorkovania nemá ten istý význam ako hustota prieskumnej siete (pozri obr.37). Pri
obidvoch je nutné dosiahnúť čo najreprezentatívnejší a kvalitatívne čo najpresnejší údaj. To
znamená, nenavrhovať zbytočne husté vzorkovanie, ktoré iba zbytočne predĺži a predraží prieskum.
Naopak nedostatočne hustá sieť odberu vzoriek môže zapríčiniť nedostatočne presné určenie
priemeru kvantitatívnych a kvalitatívnych parametrov pre výpočet zásob a pod.
Voľba správnej hustoty vzorkovania je na každom jednom ložisku individuálna. Rovnako
v rámci jedného ložiska môžu byť jeho nerovnomerne zrudnené časti vzorkované rôzne hustou sieťou
vzorkovania.
5.5 Zlučovanie základných vzoriek
Pri niektorých typoch ložísk je na riešenie prieskumných úloh účelné vzorky spájať. Podľa
tohto kritéria delíme vzorky na:
- základné,
- združené,
- skupinové.
Základné vzorky sú vlastne všetky doteraz opísané vzorky v tejto kapitole. Združené vzorky
sú súborom niekoľkých základných vzoriek. Tieto vzorky by mali byť odobraté rovnakou metódou,
rovnakým systémom, s rovnakou hmotnosťou. Združenú vzorku môžeme vytvoriť pred jej
zmenšením alebo aj po zmenšení. Musíme však zachovať proporcie hmotnosti základných vzoriek.
Skupinové vzorky sú vlastne vzorky združené podľa určitého, vopred definovaného kritéria. Každá
skupina vzoriek má určitú spoločnú vlastnosť (spôsob odberu, hustota odberu, hmotnosť vzorky).
Združené a skupinové vzorky umožňujú zmenšiť počet analýz. Je účelné ich použiť
v pokročilejšom štádiu prieskumu alebo pri ťažbe. Umožňujú vykonať kompletné analýzy kvality
a kvantity, ale len vtedy ak už máme dokonalý obraz o variabilite distribúcie úžitkovej zložky na
ložisku. Na sledovanie závislosti medzi základnými úžitkovými a stopovými prvkami sa používa
korelačné zlučovanie vzoriek. Podľa charakteru rozdelenia kovu v rude odporúčajú Bıhmer a Kužvart
(1993) vzorky zlučovať (tab. 3).
a) b) Obr. 37 Rozdiel medzi hustotou vzorkovania a hustotou prieskumnej siete. L - vzdialenosť medzi
odbermi vzoriek. Obrázok a) znázorňuje vyššiu hustotu vzorkovania naproti hustote prieskumnej siete. Na obrázku b) je hustota vzorkovania zhodná s hustotou prieskumnej siete.
48
Tabuľka 3 Odporúčaný počet zlučovaných základných vzoriek (Böhmer a Kužvart, 1993).
Skupina Charakter rozdelenia
kovu v rude
Vzdialenos ť
medzi vzorkami
Počet združovaných
základných vzoriek
I veľmi rovnomerne 50 až 15 m nezlučujú sa
II rovnomerne 15 až 4 m obyčajne sa nezlučujú
III nerovnomerne 4 až 2,5 m 2
IV veľmi nerovnomerne 2,5 až 1,5 m 2 až 3
V mimoriadne nerovnomerne 1,5 až 1 m 3 až 4
5.6 Príprava vzorky na chemickú analýzu
Na chemickú analýzu v laboratóriách je potrebný materiál spravidla o hmotnosti od 0,5 až do
2,5 gramu. Hmotnosť konečnej vzorky, určenej na spracovanie do laboratória, býva po zmenšení od
0,5 až 1 kilogram. Aby sme získali objektívne výsledky analýz je nutné zabezpečiť rovnomerné
zastúpenie úžitkového minerálu v celej zmenšenej vzorke. Preto musíme odstrániť možnú
nehomogenitu starostlivou homogenizáciou celého kilogramu vzorky. Toto docielime úplným
zomletím vzorky na homogénnu jemnosť (rovnakú zrnitosť) a premiešaním obr. 38. Zrná všetkých
minerálov sa pri mletí uvoľnia, rozdrobia a rovnomerne rozdelia v celej vzorke. Pri takejto úprave
môže vzniknúť chyba pri zmenšovaní vzorky. Pri drvení a mletí musíme dbať na to aby nedošlo ku
kontaminácii vzorky oterom z drviacich zariadení.
Zo schémy na obr. 38 je vidieť, že vzorka sa zmenšuje kvartovaním. Pri kvartovaní podrvenú
vzorku nasypeme do tvaru nízkeho kužeľa a rozdelíme ju dvoma na seba kolmými rovinami na štyri
časti (obr. 39). Dve protičasti sa ponechajú ako jedna vzorka a druhé dve sa odložia ako duplikát
vzorky. Tento spôsob zmenšovania sa opakuje niekoľkokrát, tak ako je to znázornené na schéme na
obr. 38, kým nedosiahneme požadovanú hmotnosť.
Základnú vzorku môžeme zmenšiť na hmotnosť Q, ktorá závisí od rozmerov maximálnych
kúskov vo vzorke (ich veľkosť zistíme sitovaním - ako veľkosť okatosti sita). Túto závislosť vyjadrujú
vzorce Richardsa-Čečotta: 2.dkQ =
alebo Demonda a Halferalda: adkQ .=
kde: Q – hmotnosť vzorky (kg), d – priemer maximálnych zŕn (mm) určíme ako veľkosť okatosti sita, k – koeficient vyjadrujúci premenlivosť ložiska (tab. č.), a – koeficient variability nerastnej suroviny.
49
Obr. 38 Príklad zmenšovania a homogenizácie 60 kg vzorky so zrnitosťou 60 mm na
laboratóriom požadovanú hmotnosť 120 g a zrnitosť 0,1mm podľa (Rozložník et al., 1987-upravené).
Obr. 39 Znázornenie zmenšovania - kvartovania vzorky. a - jedna polovica vzorky, b - druhá
polovica vzorky.
50
Štatisticky vyjadrujú vzťah medzi hmotnosťou a zrnitosťou vzorky vzorce, ktoré navrhol Gy (1967) a
Reedman (1979):
132 1 −
−= mgdfclM
mS u
kde: S2 – disperzia, m – hmotnosť vzorky, M – hmotnosť vzorkovaného objektu, f – koeficient tvaru (obyčajne 0,5, pre Au je 0,2), c – koeficient mineralogického zloženia, lu – koeficient uvoľnenia, g – koeficient veľkosti zrna, d – veľkosť najväčšej rudnej častice.
Koeficient mineralogického zloženia určíme v prípade že sa ruda skladá z rudného minerálu a žiloviny
podľa vzorca:
( ) ( )
+−−= 21
11 δδ
a
aac
kde: a – priemerný obsah rudného minerálu (100% = 1), δ1 – hustota rudného minerálu, δ2 – hustota žiloviny.
Koeficient uvolnenia lu pri drvení a mletí závisí od podielu d/L (kde: d je najväčší rozmer častice a L je
rozmer, pri ktorom sa úžitkový minerál uvoľní z agregátu). Vzťahy oboch hodnôt vyjadruje tabuľka
d/L 1 4 10 40 100
lu 0,8 0,4 0,2 0,1 0,05
Hodnota M
m je veľmi malá, môžeme ju zanedbať a tak sa vzorec disperzie zjednoduší na:
m
CdS
32 = kde gfclC u=
pre zlatonosné rudy je a
C19=
Príklad: 10 kg vzorka granitovej horniny z vrtného jadra obsahuje 1% Cu v chalkopyrite. Po rozdrvení
je rozmer najväčších úlomkov 0,25 cm. Treba určiť v akých hraniciach bude obsah Cu na úrovni 95%
pravdepodobnosti po zmenšení vzorky kvartovaním na 1/8.
1% Cu ≈ 2,9 % chalkopyritu
505,0
25,0/ ==Ld , 38,0=ul
( ) ( )13965,22,4
029,0
029,01029,01 =
+−−=c
60,625,0.38,0.139.5,0lg === fcC
0000824,01250
25,0.60.6 32 =S 0091,0=S
Pri 95% úrovni pravdepodobnosti sa hľadaná hodnota nachádza v hraniciach: obsah Cu v pôvodnej
vzorke ± dvojnásobná hodnota smerodajnej odchýlky. Obsah Cu po zmenšení vzorky na 1/8 sa bude
nachádzať v intervale 0,98 a 1,02 % Cu.
51
5.7 Kontrola vzorkovania
Veľmi dôležitou činnosťou je kontrola vzorkovania. Je potrebné kontrolovať odber vzoriek,
zmenšovanie vzorky a aj chemickú analýzu. Výsledná chemická analýza je zaťažená chybou zo
všetkých spomínaných činností. Tieto chyby môžu byť náhodné alebo systematické.
Náhodné chyby sú dôsledkom mnohých príčin, a je veľmi ťažké sa im vyhnúť. Náhodnou
chybou bývajú zaťažené geofyzikálne a geodetické merania, merania času, chemických i fyzikálnych
procesov a ďalšie. Dostatočne veľkým počtom meraní sa náhodné chyby eliminujú.
Systematickú chybu zistíme kontrolou náhodne vybratých hodnôt z celého súboru. Ak je
chyba stálej veľkosti a rovnakého znamienka, potom spravidla ide o chybu prístroja alebo
pozorovateľa. Tento typ systematickej chyby sa dá opraviť, ale len v prípade, ak nepresahuje
prípustnú toleranciu merania.
Kontrola vzorkovania v banských dielach spočíva v posúdení správnosti rozmiestnenia,
orientácie a typu odberu vzoriek. V prípade zásekového vzorkovania sa kontroluje dodržanie šírky a
priečneho prierezu záseku. Chybný zásek môže vzniknúť pri nedôslednom vylamovaní krehkých
minerálov. Kontrola vrtov sa robí banskými dielami (ak je to možné), alebo kontrolou výnosu jadra.
Kontrola prípravy vzorky na chemickú analýzu sa robí analýzou odpadu z kvartovania. Posledným
stupňom kontroly je kontrola chemických analýz, môže byť vnútorná a vonkajšia. Podstata vnútornej
kontroly je v tom, že do laboratória dáme analyzovať duplikáty niektorých vzoriek. Odporúča sa dať
na vnútornú kontrolu 5 % vzoriek. Časť vzoriek posielame na analýzu do iného laboratória 3 - 5 %.
V tomto prípade ide o vonkajšiu kontrolu. Skupina kontrolných vzoriek musí zahŕňať všetky typy
nerastnej suroviny, bohaté aj chudobné rudy. Kontrolné analýzy sú predpísané aj pre výpočet zásob
a ich úlohou je zaručiť jeho správnosť a objektívnosť.
Vzorkovanie je zdrojom numerických údajov pre výpočet zásob. Ten však spravidla
nestanovuje presne, koľko vzoriek je nutné odobrať a koľko meraní je nutné opakovať. Prepojenie
a vzájomné väzby medzi jednotlivými vzorkami a skúmaným objektom býva presne známe až po
vyťažení a spracovaní suroviny. Aj keď rozvoj a kvalita matematických a štatistických metód zvyšuje
vierohodnosť výpočtu zásob, nikdy neodstráni nedostatky pri vzorkovaní. Štatistické spracovanie,
matematická analýza a syntéza číselných údajov vychádza z predpokladu, že pracujeme s údajmi
neskreslenými subjektívnymi alebo objektívnymi faktormi. Preto vždy musí byť metodika vzorkovania
počas prieskumu a ťažby kontrolovaná a prispôsobovaná meniacim sa podmienkam a potrebám.
Prostriedky vynaložené na tieto činnosti sa potom mnohonásobne vrátia v optimálnom využití
suroviny a ložiska.
52
6 OHRANIČENIE LOŽISKA
Hlavnou úlohou geologického prieskumu je nájdené ložisko ohraničiť, čiže nájsť hranicu
ložiskového telesa s okolitým prostredím. Nie vždy to znamená nájsť geologickú hranicu. V niektorých
prípadoch sa mení zastúpenie úžitkového nerastu v rámci jedného typu horniny. Často sa stretávame
s prípadmi, kedy je ložisko ohraničené bansko - technickými možnosťami dobývania (napr. minimálna
dobyvateľná mocnosť, únosná hĺbka dobývania, výška hladiny podzemnej vody a pod.), kvalitatívnymi
(napr. výška znečistenia, obsah škodlivín), a ekonomickými parametrami (napr. minimálny
ekonomický obsah úžitkovej zložky). Je zrejmé, že v praxi je skutočnou hranicou ložiska spoločný
prienik týchto hraníc.
Finančne a časovo nižšiu náročnosť na ohraničenie ložiska dosiahneme pri predvídaní
a poznaní geologickej stavby a jej zmien v okolí ložiska. Pre ohraničenie ložiska je potrebné poznať:
- faciálne zmeny na sedimentárnych ložiskách,
- eróziu na zvetrávacích ložiskách,
- kontakty mechanicky alebo chemicky kontrastných hornín na hydrotermálnych ložiskách a na
metasomatických ložiskách,
- výskyt materskej horniny, v ktorej sa zrudnenie vyskytuje (hydrotermálne Ni-Co rudy
v ultrabázikách, niektoré porfýrové rudy).
Nemožno zabúdať ani na to, že akýkoľvek genetický typ ložiska môže byť ohraničený aj tektonicky.
Hranicu ložiska určujeme v prieskumných priesekoch alebo rezoch podľa typu prieskumnej siete.
Často musíme používať interpoláciu a extrapoláciu parametrov ložiska (obr. 40), pretože hranice
mávajú len zriedkavo lineárny priebeh.
Celkové ohraničenie ložiska sa rieši v pôdoryse (vlastne hranica ložiska na mape) a v náryse
(spravidla pozdĺžny alebo priečny rez ložiskom). Hranica sa konštruuje prenášaním oporných bodov
(východov ložiska, pozitívnych vrtov alebo iných pozitívnych prieskumných diel) z rezov do vopred
zvoleného priemetu a požadovanej mierky. Pri výpočte zásob sa v geológii používa vonkajšia
a vnútorná hranica.
Obr. 40 Príklad interpolácie a extrapolácie hraníc ložiska. Vľavo príklad interpoláci: a -
vymapovaná žila v prekopoch, b – interpolovaná žila medzi prekopmi. Vpravo príklad zostrojenia vonkajšej hranice extrapoláciou a vnútornej hranice interpoláciou: 1-negatívny vrt, 2-pozitívny vrt, 3-plocha ohraničená vnútornou hranicou, 4-vonkajšia hranica.
53
Vnútorná hranica je spojenie všetkých okrajových pozitívnych prieskumných diel, a ohraničuje
overené zásoby. Môže byť zhotovená priamkovým spojením dvoch najbližších pozitívnych
prieskumných diel alebo interpoláciou medzi dvoma susednými pozitívnymi prieskumnými dielami
(obr.40). Najčastejšie sa interpolácia medzi bodmi alebo líniami pozorovania robí podľa:
a) predpokladu plynulej zmeny medzi bodmi pozorovania,
b) štatisticky vyjadrených charakteristík premenlivosti sledovaných parametrov,
c) podľa zvolených pravidiel pre sledované ložisko alebo sledovanú nerastnú surovinu.
Presnejšie môžeme ložisko ohraničiť len technickým dielom, ktoré prebieha priamo ložiskom (sledná
chodba, sledný komín). Presnosť ohraničenia ložiska klesá od interpolácie k neobmedzenej
extrapolácii. Vonkajšiu hranicu zostrojíme extrapoláciou. Extrapolácia sa uplatňuje vtedy, ak bolo
mimo vnútornej plochy ložiska zistené pozitívne prieskumné dielo. Zvyčajne túto hranicu vedieme
stredom spojnice medzi posledným pozitívnym a prvým negatívnym prieskumným dielom (obr. 40).
Vonkajšia hranica sa skoro nikdy nezhoduje so skutočne nulovou hodnotou ložiska. Na jej zostrojenie
môžeme použiť metódu obmedzenej extrapolácie alebo neobmedzenej extrapolácie. Všetky zásoby
medzi vonkajšou a vnútornou hranicou sú zaraďované do najnižších kategórií.
Neobmedzená extrapolácia sa konštruuje podľa týchto princípov:
a) geologického, hranica sa vedie podľa geologickej situácie zrudneného súvrstvia a po zlomoch,
utínajúcich ložisko (obr.41),
b) morfologického, hranica sa vedie podľa morfológie vykliňujúcej časti ložiska (obr. 42),
c) geofyzikálneho alebo geochemického, hranica sa vedie podľa izolínií,
d) ťažobných blokov, hranica sa vedie v horizontálnom smere vo vzdialenosti zhodnej
s rozmerom ťažobného bloku a vo vertikálnom smere v dvojnásobnej vzdialenosti (obr. 42).
Prvý princíp zohľadňuje väzbu úžitkového minerálu na určitý priaznivý horizont hornín (napr. súvrstvie
grafitických fylitov, karbonátovú alebo pieskovcovú polohu a pod.). Ak je možné tento princíp použiť
pri ohraničení ložiska, podáva spoľahlivé výsledky.
Druhý princíp zohľadňuje a uprednostňuje zákonitosti pri zmene tvaru ložiska (napr. postupné
vykliňovanie rudonosného súvrstvia, tektonické opakovanie ložiska a pod.). Hranica sa interpretuje
v línii niekoľkých paralelných vertikálnych rezov ložiskom. Tretí princíp je interpretáciou
geofyzikálnych meraní. Dá sa použiť hlavne na ložiskách rúd, kde môžeme kombinovať
gravimetrické, geomagnetické a geoelektrické metódy. Štvrtý princíp je možné použiť na ťaženom
ložisku.
Obr. 41 Ohraničenie podľa geologickej situácie.
1 – ložisko, 2 - vrty
54
Ohraničenie ložiska alebo výpočtových jednotiek blokov môže byť riešené viacerými
variantmi. Najčastejšie sa tieto varianty viažu na základné parametre vzorca pre výpočet zásob.
Na nasledujúcom obrázku 43 sú príklady interpolácie a extrapolácie hraníc ložísk spolu
s vyznačenými rezmi cez ložisko.
a) b) Obr. 42 Príklad neobmedzenej extrapolácie: a - podľa morfologického princípu, b - podľa
rozmerov ťažobného bloku. 1-vnútorná hranica, 2-vonkajšia hranica, 3-banské diela, 4-vrty.
Obr. 43 Príklady ohraničenia ložísk s rezmi. a - ohraničenie pri základnej prieskumnej vrtnej sieti, b – ohraničenie pri zhustenej vrtnej sieti, c – vnútorná hranica podľa pozitívneho banského diela, d – vnútorná a vonkajšia hranica podľa pozitívneho a negatívneho banského diela; 1 - vnútorná hranica, 2 - vonkajšia hranica, 3 - pozitívny vrt, 4 - negatívny vrt, 5 - vrt v rezovej línii, 6 - vrt mimo línie rezu, 7 - negatívne banské dielo, 8 - pozitívne banské dielo, 9 - negatívna šachtica, 10 - pozitívna šachtica.
55
7 VÝPOČET ZÁSOB
Výpočet zásob je cieľavedomý a ucelený postup zberu, spracovania a vyhodnocovania
údajov o geologickej pozícii, kvantite a kvalite úžitkových nerastov v ich prirodzenom alebo
antropogénnom uložení, umožňujúci rozhodnúť o ich ďalšom využití. Výpočet zásob ložiska nerastnej
suroviny je vyvrcholením práce geológa a zároveň aj dôležitým podkladom pre ekonomické
zhodnotenie, otvárku a uvedenie ložiska do ťažby. Zahŕňa spracovanie nesmierneho množstva
geologickej, technickej a inej potrebnej dokumentácie do podoby záverečnej správy, obsahujúcej:
- textovú časť - súbor geologických, banských, technických a technologických informácii
o ložisku (geologická stavba, petrografická a mineralogická charakteristika,
fyzikálno-mechanické vlastnosti suroviny a pod.)
- grafickú časť - súbor numericko-grafických údajov o ložisku (predovšetkým geologické
mapy, rezy, schémy, náčrty a pod.)
- numerické (tabuľkové) výstupy - tabuľky výpočtu zásob (zoznam vzoriek, výsledky rozborov,
kvalita a množstvo zásob a pod.).
7.1 Ciele výpo čtu zásob
Hlavným cieľom výpočtu zásob je vymedzenie hraníc ložiska, či už prírodných alebo umelých,
vymedzenie dobývateľných úsekov a výpočet množstva a kvality zásob v nich. Ciele výpočtu zásob
sa v priebehu jednotlivých etáp prieskumu menia. V závislosti na etape geologického prieskumu
rozoznávame nasledujúce druhy výpočtu zásob a z nich vyplývajúce ciele výpočtu zásob:
a) Výpočet zásob po ukončení každej prieskumnej etapy je podkladom pre posúdenie perspektív
ložiska, účelnosti ďalšieho prieskumu a výšky nákladov.
b) Výpočet zásob po ukončení etapy podrobného prieskumu je podkladom pre rozhodnutie
o výstavbe ťažobného závodu.
c) Operatívny výpočet zásob na otvorenom a ťaženom ložisku sa vykonáva pre potreby
plánovania ťažby a otvárky nových častí ložiska.
d) Generálny výpočet zásob ložiska a ložiskových oblastí slúži pre potreby strednodobého
a dlhodobého plánovania ťažby.
e) Likvidačný výpočet zásob sa realizuje pred ukončením ťažby, pričom odôvodňuje jej
ukončenie a podáva obraz o nevydobytých zásobách (Böhmer a Kužvart, 1993).
7.2 Ekonomicko-geologické princípy a problémy rieše né pri výpo čte zásob
Ekonomicko-geologické princípy výpočtu zásob sú súhrnom vzťahov, vyplývajúcich z
výrobných vzťahov a potrieb spoločnosti, vedecko-technického rozvoja spoločnosti a úrovne
geologického poznania dostupných častí zemskej kôry. Tieto vzťahy vymedzujú a regulujú úlohu
faktorov, pôsobiacich pri výpočte zásob nerastných surovín. Výpočet a klasifikácia zásob spolu
s ekonomicko-geologickým zhodnotením teda vyjadrujú určitú úroveň geologického poznania. Podľa
druhu suroviny alebo úžitkovej zložky sa menia nároky na skladbu a rozsah poznatkov, umožňujúcich
56
efektívne a racionálne využívanie ložísk. Úroveň geologického poznania ovplyvňuje i ekonomické
parametre ložiska. Riešenie problémov genézy a geologickej stavby ložiska (štruktúrno-tektonická
pozícia a mineralogická a petrografická charakteristika ložiska, rozšírenie úžitkovej zložky a škodlivín)
podáva obraz o jeho rozsahu, možnostiach výskytu a praktickom využití nerastnej suroviny.
Podľa priemyselného použitia sa pevne nerastné suroviny delia na rudy, nerudy
a kaustobiolity. Táto klasifikácia vychádza z konečného využitia suroviny a produktu, ktorý sa ďalej
priemyselne spracováva. Geologické problémy, riešené v súvislosti s výpočtom ropy a zemného
plynu a taktiež podzemných vôd majú oproti problematike pevných nerastných surovín niekoľko
odlišností, vyplývajúcich z charakteru prostredia v ktorom sa ropa a zemný plyn nachádzajú. Preto sa
pri týchto ložiskách používa iná metodika výpočtu zásob.
7.3 Základné parametre výpo čtu zásob pevných nerastných surovín
Základným podkladom a zdrojom vstupných údajov pre určovanie parametrov výpočtu zásob
je prvotná a súhrnná geologická dokumentácia. Používajú sa predovšetkým banské geologické mapy,
rezy ložiskom a povrchové geologické mapy. Slúžia k vytvoreniu predstavy o geologickej pozícii
a rozmiestnení ložiskových telies, distribúcii úžitkovej zložky a škodlivín v ložisku.
Základné parametre pre výpočet zásob sú (Böhmer a Kužvart, 1993):
P - plocha ložiska alebo jeho časti [m2],
m - priemerná mocnosť ložiska alebo jeho časti [m],
v - priemerná objemová hmotnosť [t.m-3],
c - priemerný obsah úžitkovej zložky [%], [g.t-1] a iných.
Z týchto parametrov sa vypočíta:
- objem ložiska alebo jeho časti PmV = [m3],
- zásoby ložiska alebo jeho časti VvQ = [t],
- zásoby úžitkových zložiek v ložisku alebo jeho časti 100
ii
cQS = [t],
resp. ak je priemerný obsah úžitkovej zložky v [g.t-1] 1000
ii
cQS = [kg].
7.3.1 Plocha
Výpočet plochy ložiska P alebo plochy blokov je jedným zo základných parametrov,
používaným pri výpočte zásob na ložiskách doskovitého tvaru (rudné žily, uholné sloje a pod.). Pre
izometrické ložiská s nepravidelným tvarom sa parameter plocha nepoužíva. Takéto typy ložiska sa
obyčajne rozdelia systémom paralelných rezov na malé segmenty a pri výpočte objemu segmentu sa
určuje plocha ložiska v daných rezoch.
Výpočet parametru plochy vychádza z vymedzenia obrysu ložiskového telesa alebo bloku v
rovine, prechádzajúcej buď podložím alebo nadložím doskovitého telesa, prípadne tvorí jeho osovú
rovinu. Zobrazovacou rovinou býva niektorá z priemetní, obyčajne horizontálna alebo vertikálna, do
ktorej je obrys kolmo premietnutý alebo je vymedzený v skutočnom tvare. Deliacou plochou medzi
57
premietaním do horizontálnej alebo vertikálnej zobrazovacej roviny je uhol sklonu telesa 45°. Pri
premietaní do zobrazovacej plochy dochádza k skresleniu skutočnej plochy P na nepravú plochu: Ph
– pri zobrazení do horizontálnej priemetne, resp. Pv – pri zobrazení do vertikálnej priemetne (obr. 44).
Vzťah medzi skutočnou plochou P a nepravou plochou Pv resp. Ph sa dá vyjadriť nasledovne:
- pri premietaní do vertikálnej roviny βsin
vPP =
- pri premietaní do horizontálnej roviny βcos
hPP =
Obr. 44 Vzťah medzi pravou a nepravou plochou. P – pravá plocha, Pv – vertikálna plocha,
Ph – horizontálna plocha, m – mocnosť ložiska, β - uhol sklonu ložiska (Böhmer a Kužvart, 1993).
a) b) Obr. 45 Výpočet parametru plochy: a - polárnym planimetrom, b - počítacom v CAD prostredí.
58
Výpočet plochy sa robí niekoľkými spôsobmi:
a) podľa výpočtových vzorcov pre elementárne plochy (trojuholník, štvorec, kruh a pod.),
b) planimetricky, napr. polárnym planimetrom (obr. 45-a),
c) pomocou mriežky,
d) intergáciou (klasický integrálny počet),
e) pomocou počítača pri digitálnom spracovaní mapovej dokumentácie (obr. 45-b).
7.3.2 Mocnos ť
Stanovenie parametru mocností m súvisí zo stanovovaním parametru plochy. Parameter
mocnosť je obyčajne strednou hodnotou jednotlivých údajov mocností ložiska nerastnej suroviny.
Obyčajne je mocnosť (hrúbka) definovaná ako dĺžka kolmice nakreslenej v ľubovoľnom bode osovej
roviny alebo plochy, prechádzajúcej medzi rovinami alebo plochami, ohraničujúcimi vrstvu alebo inak
definované ploché teleso. Vzhľadom k tomu, že prirodzené i umelé odkryvy môžu vrstvu alebo ploché
teleso pretínať v rôznych smeroch je potrebné rozlišovať:
a) pravú mocnosť, odpovedajúcu definícii mocnosti,
b) nepravú mocnosť.
Pri výpočte zásob sú pri výpočte parametra mocnosti používané väčšinou údaje o pravej mocnosti,
získané priamym meraním alebo prepočtom. V teréne najčastejšie získavame hodnoty nepravej
mocnosti z vrtov alebo pri meraní v banských dielach, šachticiach a ryhách. Pri prepočte je potrebné
brať do úvahy úklon banského diela alebo vrtu. Vzťah medzi jednotlivými druhmi mocnosti (obr. 46) je
nasledovný (Böhmer a Kužvart, 1993):
- pravá mocnosť βcosvmm = βsinhmm = )cos( αβ −= nmm
- horizontálna mocnosť βsin
mmh =
βtg
mm v
h = β
αβsin
)cos( −= nh
mm
- vertikálna mocnosť βtgmm hv = βcos
mmv =
βαβ
cos
)cos( −= n
v
mm
Obr. 46 Vzťahy rôznych druhov mocnosti: m – pravá, mn – všeobecná, mh – horizontálna, mv – vertikálna, α - odklon vrtu od vertikály, β - priemerný sklon ložiska.
59
Podľa nárokov na presnosť výpočtu zásob musia byť správne prepočítané všetky údaje o
nepravej mocnosti. Z hľadiska presnosti stanovenia jednotlivých údajov o mocnosti je možno rozlíšiť:
a) priame meranie,
b) hrubé meranie,
c) nepriame meranie.
Priame merania (pravej alebo nepravej mocnosti) podávajú vždy najpresnejšie údaje pre
výpočet parametra mocnosti. Realizujú sa na prirodzených alebo umelých odkryvoch ložiskových
telies. Presnosť merania sa spravidla volí podľa presnosti výpočtu zásob, pričom jej spodná hranica
je obyčajne 0,01m.
Hrubé merania sú spojené s odberom vzoriek, najčastejšie z vrtných jadier alebo zásekových
(obr. 47-a,b , obr. 48-a). Presnosť stanovenia mocnosti je daná dĺžkou analyzovaných segmentov
vzoriek. Takéto meranie sa najčastejšie používané na ložiskách, kde nie je možné makroskopicky
ohraničiť v odkryvoch obrys telesa ložiska alebo v jednotlivých východoch nieje možné určiť
jednoznačnú hranicu medzi surovinou a hlušinou (obr. 48-b).
Nepriame merania mocnosti vychádzajú zo skúmania fyzikálnych vlastností hornín, pri
ktorých sa uplatňujú geofyzikálne metódy prieskumu a vyhľadávania ložísk. Najčastejšie sa používajú
pri bezjadrovom vŕtaní alebo vo vrtoch s nedostatočným výnosom jadra. Mocnosť je potom odvodená
z karotážnych kriviek (obr. 47-c).
Vlastný výpočet parametru mocnosti je závislý predovšetkým na tvare ložiska, type
prieskumnej siete, metóde výpočtu zásob a v neposlednom rade aj empirických skúsenostiach
a) b) c)
Obr. 47 Určenie parametru mocnosti: a) z línie prieskumných vrtov na ložisku s premenlivou
mocnosťou (žilné ložisko, uholný sloj, rozsypy), b) v mieste odberu zásekovej vzorky, c) nepriamo pomocou karotáže (na základe karotážnej krivky).
a) b) Obr. 48 Problematika stanovenia mocnosti uholného sloja a vložiek na uhoľnom ložisku.
60
geológa. Priemernú mocnosť ložiska alebo niektorej jeho časti počítame rôznymi spôsobmi, a to ako:
a) jednoduchý aritmetický priemer - n
m
n
mmmmm
n
inn
p
∑=++++= − 1121 ...
Je vhodné používať ho v prvých etapách prieskumu pri orientačnom výpočte hlavne pri
malom súbore dát, resp. pri výpočtoch na ložiskách s malou zmenou mocnosti, alebo
overených pravidelnou prieskumnou sieťou (obr. 47-a). Mal by sa používať pri výpočte
mocnosti zo súboru dát s normálnym rozdelením hodnôt, ináč dochádza k skresleniu
výsledkov (obr. 49). Používanie aritmetického priemeru pri inom ako normálnom type
rozdelenia vedie v konečnom dôsledku k podhodnoteniu alebo nadhodnotenie množstva
zásob v ložiska (Blišťan, 1999).
Obr. 49 Vzťah medzi aritmetickým priemerom u , mediánom 0,5u~ a modusom Mu v prípade
symetrického a nesymetrického rozdelenia (Blišťan, 1999).
Obr. 50 Histogramy absolútnej početnosti tried: a- lognormálneho, b- exponenciálneho,
c- normálneho, d- dvojvrcholového normálneho rozdelenia (Blišťan, 1999).
61
b) vážený aritmetický priemer -
∑
∑=
++++++++=
−
−−n
i
n
ii
nn
nnnnp
L
Lm
LLLL
LmLmLmLmm
1
1
121
112211
...
...
Používa sa vtedy, ak je možné ku každému meraniu mocnosti mi jednoznačne stanoviť váhu
Li. Metóda zohľadňuje premenlivosť parametra mocnosti prostredníctvom váhy pozorovania.
Obyčajne váhou býva vzdialenosť prieseku s meranou mocnosťou od ťažiska ložiska alebo
tej časti, pre ktorú sa výpočet realizuje (obr.54). Váha môže byť zvolená aj iným spôsobom,
napr. ako vzdialenosť medzi pozorovaniami i a i+1 (obr. 47– b).
c) strednú hodnotu rozdelenia, s ktorým sa zhoduje alebo ku ktorému sa blíži rozdelenie
početnosti jednotlivých dát v súbore hodnôt (obr. 50). Základom je rozdelenie súboru hodnôt
do tried, zostavenie histogramu početnosti a následné porovnanie s niektorým teoretickým
rozdelením a to: normálnym, lognormálnym, exponenciálnym, binomickým a pod.
Presné stanovenie mocnosti ložiska je dôležité hlavne pre tie druhy surovín a typy ložísk, na ktorých
efektívnosť ťažby závisí predovšetkým na mocnosti, ako hlavnom ukazovateľovi podmienok
využiteľnosti ložiska. Jedná sa najčastejšie o ložiská pevných kaustobiolitov, niektorých nerúd a
taktiež rúd. Často sú kladené nároky hlavne na presnosť stanovenia mocnosti vložiek hlušiny vo
vnútri jednotlivých ložiskových telies. Postup výpočtu priemernej mocnosti vložiek jaloviny sa
obyčajne realizuje podľa tých istých kritérií ako výpočet mocnosti sloja.
Pri výpočte zásob je obyčajne sledovaná aj tzv. dobývateľná mocnosť, ktorá sa nie vždy
zhoduje so skutočnou mocnosťou ložiska. Parameter dobývateľná mocnosť súvisí obyčajne
s výberom metódy dobývania. Nahrádza parameter mocnosť z dôvodu nutnosti pribrať pri ťažbe
jalovinu v úsekoch, kde má ložiskové teleso síce malú mocnosť, ale vysoký obsah úžitkovej zložky.
7.3.3 Objem
Výpočet objemu ložiskových telies alebo blokov V vychádza z ohraničenia týchto telies
v geologickej alebo prípadne meračskej dokumentácii. Výpočet môžeme realizovať:
1) použitím vzorcov pre jednoduché (elementárne), geometricky definované telesá (obr. 51).
Patria sem predovšetkým:
- kváder abcV = kde: a, b, c - hrany kvádra,
- n-boký hranol PLV = kde: P - plocha podstavy,
L - výška kužeľa,
- kužeľ PLV3
1= kde: P - plocha podstavy,
L - výška kužeľa,
- zrezaný kužeľ 122121
3L
PPPPV
++= kde: P1 P2 - podstavy,
L12 - výška kužeľa,
62
- ihlan PLV3
1= kde: P - plocha podstavy,
L - výška ihlanu,
- zrezaný ihlan 122121
3L
PPPPV
++= kde: P1 P2 - podstavy,
L12 - výška ihlanu.
2) výpočtom objemu jednotlivých segmentov, na ktoré je teleso alebo blok rozdelený a ich
následným súčtom získame objem celého telesa.
V praxi sa najčastejšie počíta objem ložiska alebo jeho časti ako súčet jednotlivých
segmentov, ktoré vznikli rozdelením telesa alebo bloku sústavou rovnobežných alebo takmer
rovnobežných, obyčajne vertikálnych alebo horizontálnych rezov. V každom reze sa počíta plocha
a taktiež sa meria vzdialenosť rezov v segmente. Rezy ložiskom sa pre zjednodušenie výpočtu
obyčajne konštruujú v konštantnej vzdialenosti. Pre výpočet objemov jednotlivých segmentov alebo
telies sa používajú nasledujúce vzorce:
a) vzorec pre približne valcovité teleso, rozdelené rovnobežnými rezmi na segmenty s rovnakou
výškou, resp. hrúbkou ak rozdiely plôch v susedných rezoch nie sú väčšie ako 40% :
xnn
n LPLP
PPP
V ±
++++= − 2......
2 110
kde: V - objem telesa, P0,Pn - plocha okrajových rezov, Pi - plocha i-teho rezu, L - výška segmentu (vzdialenosť medzi rezmi), Lx - 1/2 výšky zvyškového segmentu, + - výčnelok, – - depresia.
b) Simpsonov vzorec pre telesá nepravidelného tvaru, kde rozdiely plôch v susedných rezoch sú
väčšie ako 40% :
( ) ( ) ( )[ ] ∑±+++++++++= + xxiin LPPPPPPPPPL
V3
1....2....4
3 24212310
kde: V - objem telesa, P0,Pn - plocha okrajových rezov, Pi - plocha i-teho rezu, L - výška segmentu (vzdialenosť medzi rezmi), Px - plocha rezu zvyškového segmentu, Lx - 1/2 výšky zvyškového segmentu, + - výčnelok, – - depresia.
a) b) c) Obr. 51 Aproximácia ložiskového telesa elementárnymi geometrickými tvarmi: a- kváder,
b- zrezaný kužeľ, c- zrezaný ihlan (Pluskal a Vaněček, 1982).
63
7.3.4 Objemová hmotnos ť
Objemová hmotnosť by mala vyjadrovať hodnotu, ktorá sa čo najviac blíži podmienkam
prirodzeného prostredia. Matematicky je to podiel hmotnosti vzorky k jej objemu. Pri jej určovaní sa
vychádza z objemu horniny, vrátane všetkých dutín, pórov a puklín, závisiacich od štruktúrnych a
textúrnych vlastností nerastnej suroviny. Z toho vyplýva, že objemová hmotnosť bude mať často
značne rozdielne (vždy menšie) hodnoty voči hustote. Jej určenie teda do značnej miery ovplyvní
správne miesto odberu, tvar a veľkosť vzorky na ktorej tento parameter budeme určovať. Objemovú
hmotnosť vždy stanovujeme na vzorkách nerastnej suroviny v ich prirodzenom stave (berie sa do
úvahy prirodzená vlhkosť, pukliny a póry). Vlastné stanovenie objemovej hmotnosti môžeme vykonať
nasledujúcimi spôsobmi (Böhmer a Kužvart, 1993):
a) Laboratórnymi metódami - vážením a meraním objemu vzorky v parafíne. Objem vzorky sa
zisťuje ponorením do vody a objem vytlačenej vody sa meria v kalibrovanej nádobe. Rovnaký
výsledok dosiahneme vážením vzorky na vzduchu a ponorením do vody. Vzorky poréznych
nerastných surovín sa pred meraním pokryjú vrstvičkou parafínu alebo inej vodo-nepriepustnej
látky. Potom sa objemová hmotnosť v vypočíta s korekciou na objem vrstvičky parafínu
ppr VV
qv
−=
93,01 qq
Vp
−=
kde: Vp - objem vrstvičky parafínu (cm3), q - hmotnosť vzorky pred parafínovaním (g), q1 - hmotnosť vzorky po parafínovaní, 0,93 - hustota parafínu (g.cm-3), Vrp - objem vzorky s vrstvičkou parafínu (cm3).
Ako nedostatok tejto metódy sa udáva, že vzorky, ktoré sa dajú takto spracovať, majú
malé rozmery. Určitou analógiou je zistenie objemu ponorením vzorky do jemnozrnného
piesku. Táto jednoduchá metóda umožňuje použiť vzorky veľkého objemu.
b) Objemovú hmotnosť zisťujeme tiež vážením rudy a meraním objemu zásekových vzoriek alebo
vrtných jadier.
c) Piknometricky.
d) Zostavením grafu závislosti medzi chemickým zložením nerastnej suroviny a objemovou
hmotnosťou (obr. 52).
Obr. 52 Určenie objemovej hmotnosti (t.m-3) na základe jej závislosti na chemickom zložení (%) suroviny (Blišťan, 1995).
64
e) Výpočtom z chemického zloženia nerastnej suroviny. Neodporúča sa, pretože tento spôsob
neberie do úvahy textúrne zvláštnosti rudy.
Pre každý technologický a prírodný typ nerastnej suroviny musíme mat 20-30 meraní, z
ktorých vypočítame priemernú hodnotu objemovej mocnosti a použijeme ju pri výpočte zásob
príslušných častí ložiska. Pri samotnom výpočte zásob je potrebné brať ohľad na jednotky, použité v
základných vzorcov výpočtu zásob, preto je vhodné používať objemovú hmotnosť v tonách na
kubický meter –[t.m-3].
7.3.5 Obsah úžitkovej zložky
Obsah úžitkovej zložky je obyčajne strednou hodnotou jednotlivých údajov získaných
analýzou vzoriek odobratých vo vnútri a na hraniciach telesa alebo bloku nerastnej suroviny. Je
rozhodujúcou charakteristikou pri výpočte zásob u všetkých nerastných surovín. Rovnako dôležitý je
aj údaj o obsahu škodlivín, ktoré často výrazne ovplyvňujú spôsob úpravy suroviny. Z toho vyplýva,
že množstvo a charakter škodlivín v ťaženej surovine vplýva v konečnom dôsledku nepriaznivo na
výrobne náklady závodu.
Vzhľadom na rôznorodosť typov nerastných surovín je aj spôsob v akom udávame obsah
úžitkovej zložky rozmanitý. Obsah úžitkovej zložky udávame v:
a) hmotnostných % chemického prvku (Cu, Pb, Zn, Mo a pod.),
b) hmotnostných % zlúčeniny úžitkového prvku (WO3, BeO, FeO, TiO2 a pod.),
c) gramoch na tonu [g.t-1] (primárne ložiská drahých kovov – Au, Ag, Pt a pod.),
d) kilogramoch, gramoch alebo miligramoch na m3 (ložiská rozsypov ilmenitu, volframitu,
drahých kovov – Au, Ag, Pt a pod.),
e) miligramoch alebo karátoch na m3 (ložiská rozsypov diamantov a drahokamov),
f) hmotnostných % úžitkového minerálu k hmotnosti nerastnej suroviny (ložiská barytu, grafitu,
korundu a pod.),
g) kilogramoch úžitkového minerálu na m3 nerastnej suroviny (sľuda),
h) kilogramoch úžitkového minerálu na m2 mineralizovanej pukliny (optické minerály).
Výpočet priemerného obsahu úžitkovej zložky
Obsah úžitkovej zložky, zistený v jednotlivých bodoch vzorkovaním, musí byť upravený na
prirodzené podmienky výskytu suroviny. Vážnu úlohu tu zohráva vlhkosť. Pretože stanovenie obsahu
úžitkovej zložky sa vykonáva z vysušeného materiálu je vždy potrebné výsledok opraviť. Preto sa
zavádza opravný koeficient na vlhkosť kde :
( )v
sv
q
qqA
−=
kde: A – opravný koeficient, qv – hmotnosť vzorky pred vysušením, qs – hmotnosť vzorky po
vysušení.
Spolu s opravou na vlhkosť musí byť pred výpočtom parametra obsahu zhodnotená aj
presnosť laboratórneho stanovenia. S rozvojom analytických metód sa presnosť analýz mení.
65
Kontrola chemických analýz
Pri výpočte zásob je dôležité zhodnotiť a overiť presnosť laboratórneho alebo terénneho
stanovenie obsahu úžitkovej zložky a škodlivín v jednotlivých vzorkách. Pre tieto účely sa vykonávajú
predpísané kontroly stanovenia obsahu sledovaných zložiek suroviny:
a) vnútorná kontrola (v tom istom laboratóriu),
b) vonkajšia kontrola (v inom laboratótiu)
c) arbitrážna kontrola (v špecálnych abritážnych laboratóriách).
Účelom kontrolných analýz je:
a) odkryť hrubé alebo systematické chyby pri vzorkovaní in situ, doprave, alebo kvartovaní,
b) odkryť hrubé a systematické chyby súvisiace s metódou stanovovania úžitkovej zložky
a škodlivín.
Každé laboratórium uvádza s akou presnosťou bola analýza vypracovaná. Pre každý druh nerastnej
suroviny musí byť aspoň 20 kontrolných analýz. Vnútorná kontrola sa robí opakovaním analýz tej istej
vzorky v tom istom laboratóriu.
Stredná kvadratická náhodná chyba sa vypočíta zo vzťahu:
( )2n
ccσ
n
1
2,pi∑ −
=
Relatívna náhodná chyba analýzy sa vypočíta zo vzťahu:
100cc
2σε
,pp +
=
kde: c – základná analýza, c‘ – kontrolná analýza, cp – priemerná hodnota analýz, n – počet dvojíc analýz.
Vonkajšia kontrola sa robí tak, že dvojice analýz (základná- kontrolná) sa dajú vyhodnotiť do iného
laboratória. Prítomnosť systematickej chyby zistíme zo vzťahu (Böhmer a Kužvart, 1993):
n
σ2rσσσ
cct
,, cc2
c
2c
,pp
−+
−=
kde: ci , ci ' – základná a kontrolná analýza, cp , cp
’ – priemery základných a kontrolných analýz, σc, σc
‘ – disperzia obsahov základných a kontrolných analýz.
Dokázaná systematická chyba je vtedy ak t ≥ 3.
( )n
ccσ
n
1
2pi
2c
∑ −=
( )n
ccσ
n
1
2,i
,i
2
c,
∑ −=
r – koeficient korelácie medzi obsahmi základných a kontrolných analýz, vypočítame ho zo vzťahu:
,ccσσ
kr = kde
( )( )n
cccck
n
1
,p
,ipi∑ −−
=
66
a) b) Obr. 53 Zásekové vzorkovanie: a - s nerovnakou dĺžkou sekcií v prekope (m – mocnosť, c – obsah
úžitkovej zložky) , b - stropu slednej chodby (m – mocnosť, c - obsah úžitkovej zložky, l – dĺžka vplyvu, p – plocha vplyvu).
Veľkosť chyby je možné vyjadriť opravným koeficientom K alebo podľa rovnice regresie:
p
,p
c
cK = alebo ( )pi
c
c,pi cc
σ
σrcc
, −+=
Ak nie je možné systematické chyby opraviť je nutné chybné analýzy vylúčiť. Ak ani po
vylúčení chybných analýz nie je možné dôjsť ku náprave, je nutné zhodnotiť zmenšovanie vzoriek
a ich odber, a tieto činnosti zopakovať.
Pri samotnom výpočte úžitkovej zložky z radových vzoriek sa používa aritmetický priemer
alebo rôzne druhy váženého aritmetického priemeru (Böhmer a Kužvart, 1993).
Aritmetický priemer: ∑=++++
=n
1i
n321p c
n
c....cccc
Vážené priemery:
∑
∑=
++++++++
=n
1i
n
1ii
n321
nn332211p
m
mc
m.....mmm
mc....mcmcmcc
Tento výpočet sa používa pri výraznej korelácii medzi mocnosťou a obsahom úžitkovej zložky a pri
sekciovom vzorkovaní s nerovnakou dĺžkou sekcií (obr.53-a).
∑
∑=
++++++++
=n
1i
n
1ii
n321
nn332211p
l
lc
l.....lll
lc....lclclcc
Tento spôsob výpočtu sa používa pri nerovnakej vzdialenosti v slednej chodbe a premenlivej
mocnosti, najmä ak zmena mocnosti je pravidelná, napríklad vykliňovanie. Niekedy si podmienky
vyžadujú použiť vážený priemer typu c; m; I (obr. 53 -b ).
∑
∑=
++++++++
=n
1i
n
1ii
n321
nn332211p
p
pc
p.....ppp
pc....pcpcpcc kde: iii lmp .=
Takýto vážený priemer sa používa zriedkavejšie, a to pri nerovnakých plochách vplyvu vzorky v
banských dielach a pri vrtnom prieskume.
67
Z praxe je zistené, že vážené priemery pri vhodnom použití dávajú presnejšie výsledky.
Aritmetický priemer býva zaťažený kladnou alebo zápornou systematickou chybou. Popri hlavných
úžitkových prvkoch sa rovnako počítajú aj priemerné obsahy sprievodných prvkov, prípadne
škodlivých prvkov. Najmä pri nízkych obsahoch kovov (farebné a drahé kovy) je štatistické rozdelenie
súboru silne vľavoasymetrické. Takéto rozdelenie sa dá transformovať na normálne (Gaussovo), ak
namiesto skutočných hodnôt parametrov (napr. analýz) použijeme ich prirodzené logaritmy. Preto sa
takéto rozdelenie nazýva lognormálne. Dôležité je, že aritmetický priemer lognormálneho rozdelenia
je vyšší a môže nadhodnotiť zásoby (obr.49). Preto sa výpočet priemernej kovnatosti robí z
prirodzených logaritmov súboru a pre vypočítaný priemer sa nájde antilogaritmus, ktorý je správnou
hodnotou priemeru (Blišťan, 1999).
Minimálny priemerný obsah úžitkovej zložky
Minimálny priemerný obsah úžitkovej zložky je to taký obsah kovu vo výpočtovom bloku rudy,
ktorý zabezpečuje návratnosť nákladov na ťažbu a spracovanie i požadovanú mieru zisku a
vymedzuje bilančné časti ložiska. Hraničný obsah predstavuje okrajové vzorky s takým obsahom,
ktorý zabezpečuje maximálny ekonomický efekt ťažby pri najmenších stratách suroviny v dôsledku
nevyťaženia. Správne volený hraničný obsah zjednodušuje tvar telies bilančných rúd a technické
podmienky dobývania, čo je výhodné i za cenu určitého zníženia minimálneho priemerného obsahu a
zvýšenia požiadaviek na kapacitu úpravne. Hraničný obsah sa stanoví viacvariantným výpočtom. Volí
sa do 10 variantov, pričom jeden z nich tvorí minimálny priemerný obsah. Hraničný obsah, ktorý je
obvykle menší ako minimálny priemerný obsah, sa volí najmä na ložiskách bez ostrých geologických
hraníc. Na ložiskách, kde mocnosť klesá pod minimálnu dobývaciu mocnosť, ale súčasne kvalita rudy
stúpa, používa sa na ohraničenie bilančných rúd minimálne meterpercento (súčin m . c).
Obsah úžitkovej zložky býva často udávaný podľa určitého modelu distribúcie obsahu v bloku
alebo na celom ložisku. Výsledkom modelovania sú izolínie obsahu, ktoré vyjadrujú premenlivosť
Obr. 54 Odhad chemizmu v bode B podľa metódy IDS. G1 - G9 sú body so známym chemizmom, d1 až d9 sú vzdialenosti bodov G1 – G9 od bodu B.
68
úžitkovej zložky vo výpočtovom bloku alebo na ložisku. Izolínie obsahu úžitkovej zložky bývajú
zostrojované lineárnou interpoláciou, metódou IDS (Inverse distance square) alebo krigingom. Princíp
lineárnej interpolácie je opísaný v kapitole Ohraničenie ložiska. Pri metóde IDS, sa vychádza
z predpokladu vzájomnej závislosti jednotlivých bodov pozorovania. V princípe vychádza zo vzťahu
pre výpočet váženého priemeru, ale váhou je v tomto prípade prevrátená druhá mocnina vzdialeností
medzi známymi hodnotami a počítanou neznámou hodnotou (obr.54). Táto metóda do istej miery
zohľadňuje charakter priestorovej distribúcie sledovaného parametra. Odhad úžitkovej zložky v bode
B výpočtového bloku sa vypočíta zo vzťahu:
( ) ( ) ( ) ( )
( ) ( ) ( ) ( )29
28
22
21
29
928
822
221
1
11...
11
11...
11
dddd
dG
dG
dG
dG
B++++
++++=
Metóda krigingu je opísaná v kapitole Geoštatistické metódy.
Extrémne obsahy úžitkovej zložky a ich definícia
Pri výpočte zásob vzniká problém správneho hodnotenia vzorky s extrémne vysokým
obsahom. Sú to také vzorky, ktoré podstatne prevyšujú obsahy radových (bežných) vzoriek. Najmä
pri výpočte zásob jednotlivých blokov vzniká nebezpečie nadhodnotenia zásob. Extrémne vzorky sú
typické pre kvalitatívne nepravidelné ložiská Au, Ag, Sn, W, Mo, Sb, Hg a pod. Výskyt extrémnych
vzoriek ovplyvňuje hustota prieskumnej siete, hustota vzorkovania a rozmery vzoriek. Extrémne
vzorky sa vyskytujú na tom istom ložisku skôr pri malej hustote prieskumnej siete a vzorkovania a pri
malej hmotnosti vzoriek. Je to spôsobené tým, že za takýchto podmienok je výrazný rozdiel medzi
skutočným rozmerom hniezda bohatej rudy a plochou vplyvu vzorky, ktorá bola odobratá z tohto
miesta. V súčasnosti nie sú jednotné metódy na výpočet zásob na ložiskách s extrémnymi vzorkami.
V súvislosti s výpočtom zásob treba riešiť dve otázky:
a) definovať extrémnu vzorku,
b) určiť spôsob výpočtu priemerného obsahu tak, aby sa zamedzilo nadhodnoteniu alebo
podhodnoteniu zásob na ložisku.
Vzťah určený Kuzminom (1967) definuje maximálny obsah kovu v radovej vzorke (H) podľa vzorca:
( ) ccp eKVcH ++= 01,01
Do vzťahu je potrebné dosadiť variačný koeficient Vc, ktorý vypočítame zo strednej kvadratickej
odchýlky súboru analýz sc:
%100p
cc c
sV =
( )n
cc
s
n
pi
c
∑ −= 1
2
69
Ďalej treba vypočítať chybu priemerného obsahu ec zo vzťahu:
n
tse c
c =
kde: ci - obsah úžitkovej zložky vo vzorke; cP - priemerný obsah v reze alebo výpočtovom bloku; n - počet vzoriek; K - koeficient vyjadrujúci asymetriu histogramu parametra c je najčastejšie v rozmedzí 4-6; t - koeficient pravdepodobnosti sa volí od 1,2 do 3 podľa požadovanej presnosti.
Kogan (1971) z praxe odporúča veľmi jednoduchý empirický postup. Za extrémnu vzorku sa pokladá
každá vzorka, ktorej hodnota zvýši priemerný obsah prieskumného rezu o 20 % a výpočtového bloku
o 10 % . Ak počítame priemerné obsahy aritmetickým priemerom, maximálna hodnota radovej vzorky
cmax je:
pre prieskumný rez ∑=n
icc1
max 2,0
pre prieskumný blok ∑=n
icc1
max 1,0
Ak na výpočet používame vážený aritmetický priemer, cmax je:
pre prieskumný rez i
n
i mcc ∑=1
max 2,0
pre prieskumný blok i
n
i mcc ∑=1
max 1,0
kde: ci - obsah úžitkovej zložky (vrátane vysokých obsahov) vo vzorke; mi - mocnosť.
Kogan (1971) píše, že metódu možno použiť pri množstve vzoriek väčšom ako 40, iní autori
usudzujú, že počet vzoriek by mal byt najmenej 70. Pri nedostatku vzoriek v jednom reze sa spája
niekoľko susedných rezov.
Výpočet priemerného obsahu za prítomnosti extrémnych vzoriek má rôzne empirické
pravidlá. Hodnota extrémnej vzorky sa nahrádza priemernými hodnotami rezu alebo bloku, ktoré sú
vypočítané s extrémnymi vzorkami. Kogan (1971) pri použití opísaného spôsobu odporúča nahradiť
extrémne vzorky najvyššou hodnotou radovej vzorky, ktorá sa vyskytuje v reze alebo bloku. Výpočet
priemernej hodnoty parametra v prítomnosti extrémnych vzoriek má takýto postup:
a) Prekontrolovanie správnosti odberu vzorky a analýzy extrémnej vzorky. Pri zistení chyby sa
analýza vylúči.
b) Ak skupina extrémnych vzoriek tvorí časť ložiska, ktorá sa dá ohraničiť ako obohatená zóna,
počítajú sa zásoby v tomto objeme s neredukovanou hodnotou extrémnych vzoriek.
c) Ak sú extrémne vzorky ojedinelé, nepravidelne rozptýlené, urobí sa výpočet zásob s redukciou
ich hodnôt podľa opísanej metodiky.
Geoštatistické metódy IDS alebo kriging zabezpečujú správnosť výpočtu vhodnou voľbou váh
pri výpočte priemeru parametra i v prípade extrémnych obsahov .
70
7.4 Metódy výpo čtu zásob pevných nerastných surovín
Postup triedenia a hodnotenia jednotlivých údajov pri výpočte, ako aj spôsob rozdelenia
ložiska na bloky, spôsob výpočtu kubatúry a ďalších hodnôt sa označuje ako metóda výpočtu zásob.
Počas vývoja banskej geológie sa počet metód postupne rozrastal, pričom niektorí autori (Smirnov et
al., 1960) rozlišujú až 15 metód výpočtu. J. D. Kogan (1971) rozlišuje v podstate dve základné
metódy, vhodné pre výpočet zásob na ložiskách pevných nerastných surovín:
a) metódu geologických blokov,
b) metódu geologických rezov.
Ostatné metódy považuje buď za modifikácie týchto dvoch metód, lebo za historicky prekonané.
Z veľkého počtu metód je možné stretnúť sa v praxi s týmito metódami:
a) metóda geologických blokov,
b) metóda ťažobných blokov,
c) metóda geometrických obrazcov,
d) metóda geologických rezov,
e) metóda izolínií,
f) metóda izohyps.
Voľba výpočtovej metódy závisí od geologickej stavby ložiska a typu prieskumnej siete. Uvedené
metódy sú u nás najpoužívanejšie. Okrem nich existujú a ojedinelo sa používajú aj geoštatistické
metódy.
7.4.1 Metóda geologických blokov
Metóda geologických blokov je založená na vymedzení blokov, zhodných s geologickými
obrysmi, prípadne na vymedzení úsekov mineralizovaných vrstiev alebo štruktúr, obsahujúcich
hniezda, šošovky alebo vložky suroviny tak, aby vyhovovali podmienkam využiteľnosti ložiska. Všetky
samostatne určované parametre sa počítajú ako jednoduchý alebo vážený aritmetický priemer
vstupných údajov v hraniciach vymedzených výpočtovými jednotkami. Metóda geologických blokov
aproximuje tvar telesa nerastnej suroviny obyčajne doskovitým telesom, ktorého obrys je určený
rozmiestnením bodov pozorovania.
Základom tejto metódy je dôsledná a podrobná analýza všetkých údajov o geologickej stavbe
Iožiska. Veľká pozornosť je venovaná štruktúrnej a látkovej kontrole distribúcie suroviny alebo
úžitkovej zložky vrátane vystihnutia je priestorovej premenlivosti a určeniu prirodzených hraníc medzi
surovinou a okolitým prostredím. Dôležitú úlohu hrajú údaje o tektonike, litofaciálnom vývoji, vplyve
endogénnych a exogénnych premien jednotlivých horninových typov v okolí ložiskového telesa.
Hranice geologických blokov sú vedené pozdĺž plôch zlomov (obr. 55), alebo sa pri
ohraničení bloku využíva poznatok o rozšírení niektorých horninových typov, zmenách mocnosti,
závislosti výskytu úžitkovej zložky na smere a sklone mineralizovaných vrstiev alebo štruktúr.
Ohraničenie geologických blokov sa robí na základe výsledkov prvotnej a odvodenej
geologickej dokumentácie. Najčastejšie sa zostavujú geologické rezy v rovine mineralizovanej vrstvy
alebo tektonickej poruchy, do ktorej sú vynesene priemety línií rôznych dislokácií, rozšírenie hornín v
podloží a nadloží, orientácia drobných šošoviek, hniezd a šmúh úžitkových nerastov. Ak je zistená
71
závislosť medzi kvalitou suroviny a tvarom telies nerastných surovín, premietne sa to do obrysu
telesa.
Výpočet základných parametrov výpočtu zásob sa robí ako jednoduchý aritmetický priemer
a to predovšetkým vtedy, ak sú jednotlivé údaje rozmiestnené buď v pravidelnej sieti alebo viac menej
rovnomerne v hraniciach vymedzeného bloku. Jednoduchý aritmetický priemer sa taktiež používa pri
orientačnom odhade zásob ložiska v prípade malého množstva údajov. Pokiaľ sú údaje rozmiestnené
nerovnomerne alebo je zistená plošná alebo priestorová závislosť medzi údajmi dvoch či viacerých
parametrov, je účelné nahradiť jednoduchý aritmetický priemer iným postupom. K spresneniu
výsledkov sa v týchto prípadoch odporúča:
a ) v prípade priamej alebo nepriamej závislosti medzi hodnotami obsahu a mocnosti sa počíta
stredná hodnota obsahu úžitkovej zložky ako vážený priemer, pričom váhou pozorovania je
mocnosť telesa v bode pozorovania. Meradlom závislosti je najčastejšie koeficient lineárnej
korelácie.
b) v prípade, že sa v okrajových častiach ložiskového telesa surovina líši svojimi vlastnosťami,
hlavne obsahom a objemovou hmotnosťou od suroviny v ostatných častiach telesa, je účelné
tieto úseky zhodnotiť samostatné. Za hranicu geologického bloku sa potom považuje vnútorný
obrys, spájajúci body pozorovaní zo zhodnými alebo blízkymi vlastnosťami suroviny. V.I.
Smirnov et al. (1960) doporučujú úsek medzi vnútorným a vonkajším obrysom rozdeliť na dve
časti. Časť patriaca k vnútornému obrysu je hodnotená a vypočítaná s použitím ukazovateľov
vnútorného obrysu, v druhej časti sú k výpočtu použité hodnoty zhodné s ukazovateľom
kondícií.
c) pokiaľ bol v dôsledku rozmiestnenia vstupných údajov (vzoriek alebo vrtov) vymedzený
vnútorný a vonkajší obrys telesa, môžu byť pri výpočte parametrov a ďalších sledovaných
vlastností suroviny použité údaje z vnútorného obrysu s váhou pozorovania pi=1 z plochy
medzi vnútorným a vonkajším obrysom s váhou pi=0,5.
Pri metóde geologických blokov nieje obecne riešená otázka extrémnych hodnôt jednotlivých
údajov, slúžiacich k výpočtu parametru základného výpočtového vzorce. Aj keď je pre túto metódu
príznačný výpočet parametra s použitím jednoduchého alebo váženého aritmetického priemeru,
mohol by sa vplyv extrémnych hodnôt nepriaznivo uplatniť v hodnotách parametrov, hlavne u
a) b) Obr. 55 Ohraničenie blokov zásob pri metóde geologických blokov: a – na základe tektoniky,
b- na základe horninových typov.
72
menších telies nerastných surovín, ktoré sú pri tejto metóde totožné s výpočtovou jednotkou. V
podstate metóde najlepšie vyhovuje taký prístup k extrémnym hodnotám, ktorý rešpektuje ich
prirodzený pôvod zo zreteľom na genézu a geologickú pozíciu suroviny. Preto je vhodné, aby
súčasťou geologických pozorovaní bolo dostatočné vyšetrenie príčin výskytu extrémnych hodnôt bez
ohľadu na to, či už týmto hodnotám bola v konečnom výpočte parametrov prisúdená náležitá váha
pozorovania. Základom výskumu môžu byť poznatky získané z podrobnejšie preskúmaných úsekov
ložiska alebo i iných, štruktúrne a látkovo príbuzných ložiskových typov. Váhou pozorovania prípadne
zónou vplyvu by mala byť hodnota, ktorá vystihuje rozšírenie extrémnych hodnôt vo väčšom areáli.
Jadrom metódy geologických blokov je hlboká a všestranná analýza geologických poznatkov,
vzťahujúcich sa k rozšíreniu suroviny v hraniciach ložiska. Metoda je veľmi často užívaná pri výpočte
zásob nerastných surovín po skončení podrobného prieskumu. Z metódy geologických blokov
spravidla vychádzajú základné skupiny modelov výpočtu zásob, hlavne pri vytváraní základných
predstáv o geologickej pozícii, priestorovom rozmiestnení a tvare telies nerastných surovín.
7.4.2 Metóda ťažobných blokov
Metóda ťažobných blokov slúži k výpočtu zásob v hraniciach telies nerastných surovín alebo
v geologicky vymedzených hraniciach mineralizovaných vrstiev a dizjunktívnych štruktúr v
nadväznosti na projektovanú, zvolenú alebo už v praxi zavedenú metódu dobývania. Metóda
ťažobných blokov je preto rozšírená predovšetkým pri výpočte zásob ložísk pripravovaných k ťažbe
alebo ťažených. Výpočet ostatných parametrov nadväzuje na vymedzenie plochy alebo častí telesa
nerastných surovín na základe použitej štruktúry otvárkových a prípravných prác, najčastejšie
horizontálnych a vertikálnych banských diel (obr. 56). Pri povrchovom dobývaní sú spravidla ťažobné
bloky podriadené orientácii a rozlohe jednotlivých rezov alebo etáží v nadväznosti na postup skrývky
nadložných vrstiev. Podľa typu a úložných pomerov telies nerastných surovín majú ťažobné bloky
tvar štvorcových alebo obdĺžníkových dosiek, príp. kociek alebo kvádrov (pri lomovom a komorovom
dobývaní). Parameter plochy alebo objemu závisí teda na technických ukazovateľoch a presnosť jeho
stanovenia je v podstate úmerná presnosti meračských prác na ložisku.
K výpočtu obsahu úžitkovej zložky, mocnosti príp. ďalších sledovaných vlastností suroviny v
hraniciach bloku sú použité všetky údaje, získané zo vzorkovania a meraní na obvode, prípadne i vo
vnútri bloku. V praxi sú najčastejšie samostatne vypočítajú stredné hodnoty obsahu, mocnosti a
prípadne i objemovej hmotnosti pre každé dielo na obvode bloku a hodnoty parametrov sú vyčíslené
ako vážený priemer týchto údajov, kde váhou pozorovania je dĺžka úseku, z ktorého bola mocnosť a
obsah samostatne počítaná podľa vzorca:
4321
44332211
LLLL
LmLmLmLmmb +++
+++= 44332211
444333222111
LmLmLmLm
LmcLmcLmcLmccb +++
+++=
kde: mb - priemerná mocnosť v bloku, m1 – m4 - priemerná mocnosť v dielach ohraničujúcich blok, L1 – L4 – dĺžky hraníc bloku, cb – priemerná kvalita v bloku, c1 - c4 - priemerná kvalita v dielach ohraničujúcich blok.
73
S metódou ťažobných blokov je spojený závažný smer výskumu a praktického
uskutočňovania čo najväčšej presnosti výpočtu, pre ktorý sa v posledných rokoch zaužíval názov
kriging. Táto metóda je vhodná pre tvarovo i rozmerovo blízke ťažobné bloky, preto že umožňuje na
ložiskách s rozvinutou ťažbou vystihnúť a premietnuť do výpočtu jednotlivých parametru v hraniciach
ťažobného bloku pravidlá premenlivosti parametrov, a tým dosiahnuť väčšiu presnosť výpočtu.
7.4.3 Metóda geometrických obrazcov
Táto metóda je veľmi často používaná na plošne rozľahlých ložiskách, preskúmaných viac
menej nepravidelným systémom lineárnych priesečníc, predstavovaných v praxi najčastejšie vrtmi.
Jednotlivé telesa alebo mineralizované štruktúry boli rozdelené na geometrické obrazce, vznikajúce
najčastejšie prepojením jednotlivých bodov, ktorými je teleso alebo štruktúra preťatá. Podľa spôsobu
rozčlenenia na jednotlivé segmenty je možné rozlíšiť:
a) metódu mnohouholníkov, označovanú aj ako metóda Boldyrevova,
b) metódu trojuholníkov,
c) metódu štvoruholníkov.
Metóda mnohouholníkov
Je založená na rozdelení telesa na jednotlivé bunky - mnohouholníky (podľa princípu
uvedeného na obrázku 57-a) a im sa priradia charakteristiky, získané prieskumnými dielami v strede
mnohouholníkov. Celkové množstvo zásob a úžitkovej zložky vo vnútri hranice telesa alebo ložiska sa
získa jednoduchým súčtom zásob v jednotlivých segmentoch a priemerný obsah je vypočítaný ako
vážený priemer obsahu jednotlivých segmentov. Popri jednoduchosti výpočtu, ohraničenia ložiska a
vylúčenia negatívneho vplyvu extrémnych hodnôt sa uplatňujú pri použití tejto metódy všetky
nedostatky, ktoré súvisia s formálnym ohraničením časti i celých telies nerastných surovín.
Nedostatočne sa rešpektuje i princíp plynulej zmeny, ktorý na mnohých ložiskách nerastných surovín
charakterizuje predovšetkým premenlivosť mocnosti, ale aj obsahu.
Obr. 56 Metóda ťažobných blokov (Böhmer a Kužvart, 1993 - upravené).
74
Metóda trojuholníkov
Je založená na rozdelení telesa na trojuholníky (obr. 57-b). Zásoby a obsah úžitkovej zložky
sa počítajú samostatne pre každý trojuholník ako jednoduchý aritmetický priemer z údajov vo
vrcholoch každého trojuholníka. Vzhľadom k tomu, že rozdelenie trojuholníkov nieje podriadené
ďalším princípom, je možné na tom istom ložisku realizovať niekoľko rôznych variant výpočtu, bez
toho aby mohla byt preukázaná prednosť jednej oproti druhej. Pokiaľ je zistená závislosť medzi ob-
sahom a mocnosťou, je spravidla počítaná stredná hodnota obsahu úžitkovej zložky v hraniciach
trojuholníka ako vážený priemer jednotlivých údajov na mocnosť.
Metóda štvoruholníkov
Líši sa od predchádzajúcej iba tým, že počítané teleso alebo ložisko je rozdelené na
štvoruholníky a im sú taktiež prisudzované charakteristiky na základe hodnôt, získaných v ich
vrcholoch.
7.4.4 Metóda geologických rezov
Metóda geologických rezov sa používa pre výpočet zásob ložísk nerastných surovín, ktorých
ohraničenie, tvar a veľkosť sú nepravidelné. Ide predovšetkým o telesá, ktoré nie je možné
aproximovať doskovitými telesami, alebo majú nepravidelný a často veľmi premenlivý tvar. Pri tejto
metóde sú jednotlivé telesá prípadne celé ložisko rozdelené systémom paralelných, kosých alebo
kolmých rezov. V každej z týchto rezových rovín je vymedzený obrys telesa (obr. 58). Sústava rovín
má byť zvolená tak, aby umožňovala čo najpresnejšie stanovenie veľkosti, tvaru a geologickej pozície
jednotlivých telies. Preto sa najčastejšie volí systém paralelných, väčšinou vertikálnych alebo
horizontálnych rezov. V závislosti na zvolenom systéme prieskumu a otvárky sú tieto rezy vzdialené
od seba o konštantnú alebo premenlivú vzdialenosť. Tým sa teleso v podstate rozpadne na sústavu
a) b) Obr. 57 Princípy metód: a – geometrických obrazcov, b – n–uholníkov (trojuholníkov). (Böhmer a Kužvart, 1993 - upravené).
75
doskovitých segmentov a jeho objem môže byt stanovený jednoduchou integráciou jednotlivých
segmentov.
Zostavenie rezov môže byť buď súčasťou základnej geologickej dokumentácie alebo sa pre
výpočet zásob realizuje samostatne. Je podložené geologickým výskumom úložných pomerov
ložiskového telesa a mali by sa v ňom premietnuť všetky zistené pravidlá, vzťahujúce sa k zmenám
tvaru i vlastností suroviny. V prípade, že je zistená prednostná lineárna či plošná orientácia
ložiskového telesa alebo anizotropia niektorej vlastnosti, je vhodné viesť sústavu rezov kolmo na túto
orientáciu. Vzhľadom k bežne používaným systémom prieskumu a otvárky ložiska v praxi prevládajú
systémy horizontálnych alebo vertikálnych rezov, pritom je snaha spravidla viesť rezy tak, aby v
rovinách rezu sa nachádzal čo najväčší počet jednotlivých údajov, slúžiacich k výpočtu sledovaných
parametrov.
Rovnobežné horizontálne alebo vertikálne rezy
Objem bloku V12 sa počíta z plôch geologických rezov P1 a P2 a ich vzájomnej vzdialenosti L12
(obr. 59-a). Pre výpočet objemu je celý rad vzorcov, ktorých prehľad je uvedený v kapitole Objem.
Najčastejšie sa výpočet robí podľa vzorcov pre:
- izometrické teleso 1221
12 2L
PPV
+=
- kužeľovité teleso 122121
12 3L
PPPPV
++=
Pre výpočet objemu telesa nepravidelného tvaru sa používa Simpsonov vzorec. Výpočet objemu
okrajového bloku sa počíta z posledného (okrajového) rezu, a to pri predpokladanom vyklinení
v tvare:
- klinu 10110 2
1LPV =
- kužeľa 10110 3
1LPV =
kde: V10 – objem okrajového bloku, P1 – plocha okrajového rezu, L10 – výška okrajového bloku.
a) b) c) d) Obr. 58 Princíp metódy geologických rezov. a – paralelné horizontálne rezy, b – paralelné
vertikálne rezy, c – nerovnobežné (kosé) rezy, d – výpočet na základe jedného rezu (Böhmer a Kužvart, 1993).
76
Nerovnobežné rezy
Snaha viesť rezy tými úsekmi ložiska, v ktorých je najhustejšia sieť prieskumných bodov
vedie v konečnom dôsledku často k sústave rezov vzájomne nerovnobežných (obr. 59-b). V týchto
prípadoch sa doporučuje prostý prepočet obrysov šikmých alebo nerovnobežných profilov do
zvoleného systému paralelných rezov tak, že:
ϕcosnP
P =
kde: P – prepočítaná plocha rezu, Pn – plocha v šikmom reze, ϕ - uhol dvoch rezov.
Tento postup je vhodný vtedy keď teleso nemá príliš komplikovaný tvar a v celku sa ložisko svojím
tvarom blíži niektorému z geometricky definovaných útvarov, ako je hranol, elipsoid, valec alebo
zrezaný kužeľ. Pri zložitejšom tvare telesa je vhodné uskutočniť výpočet zo sústavy skutočne
paralelných rezov. V prípade že rezy zvierajú uhol väčší ako 10° a teleso ma nepravidelný tvar, je
vhodné použiť pri výpočte objemu vzťah:
2
.2
.sin
212112
HHPPV
++=ϕ
ϕ
kde: V12 – objem časti telesa medzi rezmi 1 a 2, ϕ - uhol dvoch rezov, P1 a P2 – plocha rezov 1
a 2, H1 a H2 – dĺžka kolmice spustenej k ťažiskám protiľahlých rezov.
a) b) Obr. 59 Výpočet zásob metódou: a - paralelných rezov, b – nerovnobežných rezov. P1 a P2 –
plochý rezov, L12 – vzdialenosť paralelných rezov 1-1, a 2-2,, H1 – vzdialenosť nerovnobežných rezov, C1 a C2 – ťažiská rezov (Böhmer a Kužvart, 1993).
77
Výpočet na základe jedného rezu
Je to málo používaný spôsob, preto že je vhodný len pre morfologicky a kvalitatívne
jednoduché ložiská. Geologický rez je umiestnený v strede bloku, ktorého okraje zasahujú do
polovičnej vzdialenosti k susedným rezom (obr. 58-d). Objem bloku je potom:
PLV = .
Pri výpočte parametru obsahu úžitkovej zložky je vhodné zvoliť postup, vyplývajúci z
poznatkov o priestorovej premenlivosti látkového zloženia ložiskových telies. V súhrne je výpočet
parametrov obsahu úžitkovej zložky, objemovej hmotnosti alebo iných sledovaných vlastností
uskutočňovaný buď ako jednoduchý aritmetický priemer všetkých údajov v reze a ako vážený priemer
stredných hodnôt jednotlivých rezov, kde váhou pozorovania je plocha rezu alebo sú v jednotlivých
rezoch zostrojené izolínie obsahu úžitkovej zložky alebo iných sledovaných veličín a z nich je
odvodená stredná hodnota, podobne ako v predchádzajúcom prípade váženým priemerom.
7.4.5 Metóda izolínií
Metóda sa používa na ložiskových telesách značne nepravidelného tvaru s premenlivým
obsahom úžitkovej zložky. Jej podstatou je prevod ložiskového telesa na teleso, ktorého podstavu
tvorí základná zobrazovacia rovina (obr. 60-a). Vo zvolenom vertikálnom alebo horizontálnom reze
telesom alebo časťou ložiska sú do zvolenej roviny kolmo premietnuté hodnoty mocnosti ložiskového
telesa v pozorovaných bodoch. Z nich následne, spojením bodov s rovnakou hodnotou, zostrojíme
izolínie mocnosti (obyčajne lineárnou interpoláciou hodnôt medzi jednotlivými bodmi pozorovaní).
Takto vznikne v podstate vrstevnicový plán mocnosti. Mocnosť telesa je vždy kolmá vzdialenosť na
a) b)
Obr. 60 Princíp výpočtu zásob metódou: a- izolínií, b- izohyps.
78
zvolenou rovinu rezu. Najčastejšie sa roviny volia zhodne s jednotlivými horizontmi banských prác.
Týmto spôsobom sa po integrácii plôch medzi susednými izolíniami získa hodnota objemu telesa.
Samotný výpočet objemu môžeme robiť podľa vzorca pre:
- valec xnn
n LPP
PPPP
LV ±
+++++= − 2...
2 1210
kde: V - objem telesa, P0, P1, P2, Pn-1, Pn - plocha rezov, L - výška segmentu (vzdialenosť medzi rezmi), Lx - 1/2 výšky zvyškového segmentu, + - výčnelok, – - depresia.
- zrezaný kužeľ ( ) xnnnnn LPPPPPPPPPPPPL
V3
12...22
3 112211100 ±++++++++= −−
kde: V - objem telesa, P0, P1, P2, Pn-1, Pn - plocha rezov, L - výška segmentu (vzdialenosť
medzi rezmi), Lx - 1/2 výšky zvyškového segmentu, + - výčnelok, – - depresia. Podobne môžu byt zostavované aj izolínie meterpercenta a to tak, že v jednotlivých bodoch
pozorovania sú vynesené príslušné hodnoty a z nich lineárnou interpoláciou zostavené izolínie. Pri
zostrojení izolínií meterpercenta je vypočítané celkové množstvo úžitkovej zložky ako súčet
jednotlivých plôch priradených k izolíniám podľa vzorca:
( ) 2112211 10..... −
−− ++++= vIPIPIPIPQ nnnn
kde: Q - množstvo nerastnej suroviny, Pi - plocha izolínie Ii , Ii – izolínia meterpercenta, v – priemerná objemová hmotnosť.
Metoda izolinií je náročná na spracovanie vstupných dát a preto sa používa len zriedka. Jej
presnosť závisí od úrovne znalosti premenlivosti obsahu a mocnosti a správnosti zostrojenia izolínií.
Pri konštrukcii izolínií je potrebné vždy rešpektovať priebeh zlomových štruktúr, zložitosť morfológie
ložiskového telesa a charakter distribúcie úžitkovej zložky. Napriek týmto špecifikám je metóda
najvhodnejšia je pre výpočet ložísk, vychádzajúcich na povrch.
7.4.6 Metóda izohyps
Metóda izohyps sa používa pre telesá a ložiská s pomerne stálou mocnosťou, avšak s dosť
zložitými úložnými pomermi (uhlie, ropa, zemný plyn). Základom metódy je výpočet plochy pomocou
údajov, získaných lineárnymi priesečnicami ložiskového telesa (vrty, šachtice a pod.). Z nich sú v
mapovom podklade zostavené izohypsy, umožňujúce vypočítať skutočnú plochu ložiska (obr. 60-b).
Objem telesa sa počíta postupne medzi jednotlivými isohypsami podľa vzorca:
22 hbmlVi +=
kde: Vi - objem vymedzeného úseku medzi dvoma isohypsami, m - mocnosť vrstvy alebo telesa, l - dĺžka úseku medzi dvoma isohypsami, b - vzdialenosť medzi isohypsami, h - výškový rozdiel (krok) izohyps.
7.4.7 Geoštatistické metódy
Geoštatistika je oproti iným klasickým vedám, ako napríklad matematika, veľmi mladá vedná
disciplína. Vyvinula sa z klasickej matematickej štatistiky v 60 rokoch tohto storočia. Matematická
štatistika skúma vlastnosti náhodnej premennej, ale nezohľadňuje pri tom jej priestorové súvislosti.
79
Tento nedostatok začala riešiť geoštatistika, zaoberajúca sa predovšetkým priestorovými vzťahmi
sledovaných javov. Prvé geoštatistické metódy rozpracoval na základe svojich empirických
skúseností G. Matheron (1963) a neskôr boli prepracované francúzskou školou geoštatistiky.
Z hľadiska štúdia, popisu a modelovania predstavujú geologické telesá zložitý systém,
pozostávajúci z relatívne samostatných dielčích elementov usporiadaných do priestorovej štruktúry.
To znamená, že v geologickom telese musí existovať určitá zákonitosť v priestorovom rozmiestnení
hodnôt veličín, ktoré ho charakterizujú. Geologické teleso je potom možné definovať nasledovne:
geologické teleso je časť statického geologického priestoru, obmedzená hranicami, vo vnútri ktorých
sú spojité minimálne tie vlastnosti, ktoré boli použité k stanoveniu jeho hraníc.
Najčastejšou vlastnosťou geologických telies je zmiešaný charakter priestorovej distribúcie
hodnôt veličín, zahŕňajúcich nenáhodnú (zákonitú) zložku podliehajúcu geologickým zákonitostiam a
náhodnú zložku. Tento zmiešaný charakter sa odráža v nehomogénnom rozmiestnení hodnôt veličín
v telese. Geologické telesá sú teda anizotropné, pretože ich priestorová štruktúra vznikla pod
vplyvom zložitých procesov. Z toho vyplýva, že projektovanie a vyhodnocovanie geologicko-
prieskumných a ťažobných prác je závislé na type a charaktere polí geologických veličín. Štúdium
polí geologických veličín je potrebné pri:
- zisťovaní zákonitostí priestorového rozloženia hodnôt pozorovaných veličín,
- vymedzovaní normálnych a anomálnych úsekov poľa,
- hodnotení výsledkov geologicko-prieskumných prác,
- pozorovaní rôznych veličín a objektov,
- výbere optimálneho prieskumného systému,
- určení vhodného postupu oceňovania skúmaných ložiskových objektov a pri výpočte zásob.
Konštrukcia experimentálneho modelu semivariogramu
Odhalenie a popis charakteru priestorovej distribúcie sledovaných veličín na všetkých
štruktúrnych úrovniach je jednou z najdôležitejších podmienok spoľahlivého ocenenia ložiskového
telesa geoštatistickými metódami. Na kvantitatívne popísanie zmien v priestore regionálnej
premennej slúži semivariogram (obr. 61). Semivariogram je teda štruktúrna funkcia, popisujúca
očakávaný rozdiel v hodnotách medzi pármi vzoriek vzdialených od seba o vzdialenosť h. Túto
funkciu môžeme vyjadriť vzťahom:
( ) ( ) ( ) ( )( )( ) 2
12
1∑
=
−+=hn
íii vUhvU
hnhγ
kde: n(h) – počet párov vstupujúcich do výpočtu exp. semivarigramu na vzdialenosti h, h – vektor v n-rozmernom priestore, (vi + h) – nesie v sebe priestor, U(vi) – je konkrétna hodnota.
V praxi veľmi často dochádza v určitej vzdialenosti, nazývanej dosah semivariogramu, k stabilizácii
hodnôt semivariogramu okolo limity ( )γ k ∞ , ktorá sa nazýva prah a súhlasí s apriorným rozptylom
náhodnej funkcie. Prítomnosť nestacionarity v poli sa prejaví nárastom hodnôt semivariogramu buď
neobmedzene, alebo do určitej vzdialenosti.
80
Odvodenie experimentálneho semivariogramu môže byť založené na pravidelne, alebo
nepravidelne rozmiestnených prieskumných bodoch, ležiacich na línii, v ploche, alebo v priestore.
Pri konštrukcii semivariogramu sa používa nasledovný postup (Clark, 1979):
- vychádzame zo siete prieskumných bodov, v bodoch siete je meraný chemizmus, vytvárame
dvojice párov vo zvolenom smere a počítame podľa vzťahu:
( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )( )21
243
232
221 .....
2
1ii vvvvvvvv
hnh −++−+−+−= −γ
kde: vi - hodnota chemizmu v bode, n(h) - počet párov vytvorených na vzdialenosti h, h - vzdialenosť medzi bodmi v sieti,
- vypočítame hodnoty γ (h) pre rôzne vzdialenosti h ,
- pri výpočte platí pravidlo: h je maximálne 1/2 diagonálnej dĺžky skúmaného územia,
- dostaneme tabuľku hodnôt γ (h) a h, z ktorej zostrojíme graf experimentálneho semivariogramu.
Na horizontálnu os vynášame h a na vertikálnu γ(h). – obrázok 61. Takýmto postupom
vypočítame semivariogrami pre viac smerov a z nich sa vyberie ten, ktorý sa dá najlepšie popísať
niektorým z teoretických modelov.
Procedurálny postup spracovania, od popisu existencie nehomogenít v poli, až po preloženie
teoretických modelov a určenie ich parametrov, sa nazýva štrukturálna analýza a jej hlavnými
úlohami je:
- vyjadrenie kontinuity poľa pomocou kovariancie,
- popis existencie alebo neexistencie nehomogenít v poli hodnôt, ktoré sa prejavia buď nestálosťou
v priebehu semivariogramu v oblasti prahu (zjavné nehomogenity), alebo nespojitosťou v počiatku-
nugget efekt (skryté nehomogenity),
- určenie stacionarity určením existencie driftu,
- odhalenie anizotropie poľa pomocou sledovania zmien charakteristík semivariogramov
zostavených v rôznych smeroch,
- výber vhodného teoretického modelu semivariogramu pre krigovanie (Schejbal, 1983).
Obr. 61 Základné parametre sférického semivariogramu s prahom.
81
Jej výsledkom je nakoniec model semivariogramu, ktorý najdokonalejšie popisuje charakter
regionálnej premennej v priestore a zohľadňuje nehomogenity poľa a existujúci trend.
Teoreticky správny postup vyhodnocovania štrukturálnych charakteristík by mal vychádzať
z údajov bodového charakteru. To je prakticky nerealizovateľné, pretože analyzované vzorky majú
často rôznu hmotnosť a objem, čo sa dá v niektorých prípadoch vzhľadom k plošným rozmerom
ložiska prakticky zanedbať. Iná situácia nastáva vtedy keď musíme analyzovať a porovnať
semivariogrami, vypočítané z údajov získaných zo vzoriek rozdielnej veľkosti. V tomto prípade
nastáva jav prejavujúci sa tým, že semivariogrami sa vzájomne odlišujú a to hlavne posunom v smere
osi γ(h). Postup, ktorý umožní previesť semivariogrami na rovnakú úroveň, čím zaistí ich
rovnocennosť, sa nazýva regularizácia.
Hlavnou úlohou geoštatistiky je poskytnúť v konečnom dôsledku čo najlepší lokálny a
globálny odhad sledovaných veličín v určitom bode, bloku alebo v ložisku ako celku. Existuje niekoľko
empirických a matematických metód ako určiť hodnoty chemizmu T* v neznámom bode B, ak v jeho
okolí je niekoľko bodov Gi so známou hodnotou chemizmu (obr. 54). Jednou z nich je aj krigovanie.
Krigovanie
Mnohonásobnú regresnú procedúru, zameranú na získanie najlepšieho nestranného
lineárneho odhadu priemernej hodnoty veličiny v časti geologického telesa, zo známych hodnôt v
realizovaných prieskumných bodoch geologického telesa, nazval G. Matheron (1986) krigovaním.
Zaužíval sa pre ňu skrátený názov BLUE. Pre krigovanie platí vzťah
∑=n
ii GwT1
*
kde: T* - odhadovaná hodnota chemizmu v konkrétnom dobe B, Gi – známa hodnota chemizmu v i-tom bode (vzorka), wi - váha pozorovania v i-tom bode.
Kritériom vhodnosti odhadu T* voči skutočnej hodnote T je rozptyl odhadu
( ) ( ) ( )∑∑∑= ==
−−=n
i
n
jjiji
n
iii AAGGwwAGw
1 11
2 ,,,2 γγγσ ε
kde: ( )AGi ,=γ - priemerný semivariogram medzi každým bodom Gi zo známom chemizmom
a odhadovanou oblasťou A, ( )ji GG ,=γ - priemerný semivariogram medzi bodmi
v množine bodov zo známym chemizmom, ( )γ = A A, - priemerný semivariogram medzi každým bodom v odhadovanej oblasti A.
Konkrétna hodnota chemizmu, vypočítaná krigovaním závisí od:
- geometrie vzoriek v odhadovanej oblasti,
- modelu semivariogramu ,
- váh pridelených vzorkám.
Pre zaistenie optimálneho odhadu je potrebné minimalizovať chybu rozptylu odhadu:
σ∂σ∂ε
ε22
0− → =minwi
úpravou vzťahu dostaneme tvar:
82
( )( )
012
=−− ∑
i
i
w
w
∂λσ∂ ε
Ak položíme všetky parciálne derivácie rovné nule, dostaneme sústavu rovníc a ako výsledok
získame váhy w wi n... , pričom platí základná podmienka ∑=
=n
iiw
1
1.
Geoštatistika rozlišuje niekoľko typov krigovaní:
a) Pravidelné krigovanie - používa sa pri neznámej priemernej hodnote celej študovanej oblasti a
jednou zo základných podmienok pre použitie tejto metódy je neexistencia trendu. Pri splnení
všetkých podmienok získame veľmi presný odhad, ktorý podhodnocuje vysoké hodnoty
nadhodnocuje nízke hodnoty.
b) Jednoduché krigovanie - používa v prípadoch keď je známa priemerná hodnota celej oblasti.
c) Univerzálne krigovanie - používa sa pri existencii trendu, po jeho odhadnutí získame reziduá a z
nich vypočítame semivariogram a následne urobíme krigovanie.
d) Lognormálne krigovanie - postup je nasledovný: dáta sa transformujú do prirodzených logaritmov,
vypočíta sa semivariogram logaritmovaných hodnôt, vytvorí sa model semivariogramu, urobí sa
krigovanie logaritmov a nakoniec sa urobí spätná transformácia hodnôt.
e) Bodové krigovanie - používa sa v kombinácii s inými druhmi krigovania vtedy, keď je potrebné
oceniť blok nepravidelného tvaru. Hlavné využitie má ako principiálny základ procedúry
automatického kontúrovania.
7.5 Metódy výpo čtu zásob ropy a zemného plynu
Výpočet zásob ropy a zemného plynu sa líši od výpočtu zásob pevných nerastných surovín.
Je to dané rozdielnymi fyzikálnymi vlastnosťami týchto nerastov. Rozdiel je aj v tom, že sa
nevypočítava celkové množstvo ropy a plynu, ale len jeho vyťažiteľná časť.
7.5.1 Parametre na výpo čet zásob ropy a zemného plynu
Tvar a plochu ložiska zistíme zo štruktúrnej mapy povrchu a počvy produktívnej vrstvy.
V štruktúrnej mape musia byť zohľadnené aj výsledky z vrtov, ktoré ložisko nezasiahli, aby bolo
možné korelovať údaje podrobného seizmického prieskumu. Na obrázku 62 sú znázornené niektoré
typy ložísk uhľovodíkov v reze a štruktúrnom pláne.
Stanovenie polohy hladín ropa-voda, plyn-voda resp. ropa-plyn je ďalším dôležitým
parametrom. Hladiny jednotlivých médií môžu byť horizontálne, naklonené alebo inak deformované.
Prirodzené je horizontálne rozvrstvenie, spôsobené odlišnou mernou hmotnosťou ropy, vody a plynu.
Štruktúrou pórového priestoru, zmenami priepustnosti, faciálnymi zmenami v kolektorskej vrstve
alebo prúdením podzemných vôd dochádza k deformáciám pri rozvrstvení. Polohy hladín určujeme
karotážou (najlepšie neutrónovou karotážou) ale aj čerpacími skúškami.
Vonkajšia a vnútorná hranica produktívnosti sa stanoví ako priesečnica roviny povrchu alebo
počvy kolektorskej vrstvy s rovinou hranice ropa - voda alebo plyn - voda. Vonkajšia a vnútorná
hranica má v týchto prípadoch iný význam ako pri ložiskách pevných nerastných surovín.
83
Mocnosť ložiska sa vyčleňuje ako celková efektívna nasýtená mocnosť. Nepočítame do nej
preplástky ílovcov alebo takých súvrství, ktoré nespĺňajú podmienky priemyselného prítoku ropy
alebo plynu.
Pórovitosť je pomer objemu voľných pórov k celkovému objemu kolektorskej horniny. Udáva
sa v percentách. Rozoznávame tri druhy pórovitosti:
- intergranulárnu (medzizrnovú),
- puklinovú,
- kavernóznu.
Obr. 62 Základné typy ložiskových pascí ropy a plynu. 1 – priepustná vrstva, 2 - priepustná vrstva nasýtená uhľovodíkmi, 3 – nepriepustná vrstva, 4 – tektonické poruchy, 5 – izohypsy stropu produktívnej vrstvy, 6 – vyklinenie produktívnej vrstvy, 7 – vyslienenie produktívnej vrstvy, 8 – plocha diskordanie, 9 – hranica ropa-voda (Böhmer a Kužvart, 1993).
84
Výpočty zásob sa komplikujú ak v produktívnom súvrství existujú súčasne dva až tri typy pórovitosti.
Taká situácia môže nastať vtedy, ak sú kolektorskou horninou dolomity alebo vápence. Pórovitosť
hornín sa určuje laboratórne.
Koeficient nasýtenia pórov ropou alebo plynom je parametrom, ktorého stanovenie je
komplikované. Laboratórne z vrtných jadier ho nemožno objektívne stanoviť v dôsledku rôznej afinity
horninových minerálov k plynu, rope a vode. Stanovuje sa geofyzikálne - karotážou. Výsledky potom
korigujeme analógiou so známymi ložiskami. Najnižšia ekonomická hranica nasýtenia pórov ropou je
v ložiskových podmienkach asi 40% (Böhmer a Kužvart, 1993).
Koeficient vyťažiteľnosti je pomer množstva vyťažiteľnej ropy alebo plynu k jeho obsahu
v kolektorskej hornine. Určuje sa laboratórne filtrovaním vody cez vzorku horniny nasýtenú ropou. Pre
ropu je najefektívnejší v rozmedzí 30 až 45%, pre plyn medzi 15 až 30%, pre vodu medzi 60 až 80%.
V praxi býva vyťažiteľnosť ovplyvnená rýchlosťou odťažovania, spôsobom otvárky ložiska a vhodnou
metódou na udržiavanie ložiskovej energie (spôsoby zatláčania vody, plynu, vzduchu do ložiska).
Špecifická hmotnosť ropy (hustota) sa stanovuje laboratórne pri 15,5 oC a pre výpočet
berieme do úvahy hustotu pre celý horizont. Prepočítavací koeficient na zmenu objemu vyťaženej
ropy sa používa na prepočet zásob vypočítaných v hĺbke.
7.5.2 Výpočet zásob ropy
Objemová metóda
Tento spôsob výpočtu vychádza z výpočtu celkového objemu pórov a stupňa ich nasýtenia
ropou na ložisku. Môžeme ho použiť v rôznej etape prieskumu alebo odťažovania.
Základný vzorec (Pluskal a Vaněček, 1982):
bSmPQ ..... γΦ=
kde: Q - geologické zásoby ropy (t), P – produktívna plocha ložiska (m2), m – mocnosť produktívnej vrstvy (m), Φ – koeficient efektívnej pórovitosti, S – koeficient nasýtenia pórov ropou, γ – špecifická hmotnosť (hustota) ropy (t.m-3), b – koeficient stlačiteľnosti ropy.
Celkove vyťažiteľné zásoby určíme ako súčin geologických zásob a koeficientu vyťažiteľnosti.
Metóda materiálových bilancií
Môžeme ju použiť až po odťažení časti zásob (aspoň 20%). Principiálne ide o sledovanie
zmeny fyzikálnych vlastností kvapalín a plynov, obsiahnutých v ťaženom horizonte a ich vzájomnom
pomere v závislosti na zmenách počas ťažby. Tieto distribučné zmeny v ťaženom horizonte sú
podmienené zmenami ložiskového tlaku.
V praxi ide o porovnanie množstva vyťaženej ropy, s množstvom ropy alebo plynu, ktoré vnikli
do ložiska. Pritom musíme brať do úvahy stlačiteľnosť ropy, zmeny objemu rozpustného plynu,
množstvo vody alebo plynu, ktoré sme do ložiska natlačili na udržanie ložiskového tlaku.
Problematicky sa pri tejto metóde stanovuje množstvo vody, ktoré vnikla do zóny ťažby z vodného
zápolia alebo plynu z plynovej čiapky. Preto je potrebné v okolí ťažobného poľa mať situované
pozorovacie sondy. V týchto sledujeme zmeny vývoja tlaku a prietočnosti vody počas ťažby mimo
ložiskového poľa.
85
7.5.3 Výpočet zásob plynu
Objemová metóda
Pri výpočte zásob plynu určujeme počiatočný obsah plynu v hornine na základe geologických,
fyzikálnych a chemických vlastností plynového ložiska. Na rozdiel od výpočtu zásob ropy musíme
poznať vlastnosti plynu, zmeny jeho tlaku a teploty, pričom vychádzame z ložiskového tlaku, teploty a
chemického zloženia plynu.
Základný vzorec (Pluskal a Vaněček, 1982):
( ) kTTmPV .... 00 µααψ −Φ=
kde: V - vyťažiteľné zásoby plynu (m3), P – produktívna plocha ložiska (m2), m – mocnosť plynonosného horizontu (m), Φ – koeficient efektívnej pórovitosti, ψ – opravný teplotný koeficient pre prevod objemu plynu na štandartnú teplotu, T – priemerný ložiskový tlak (atm), T0 – reziduálny tlak (atm), α,α0 – koeficienty odchýlky stlačiteľnosti uhľovodíkových plynov proti chovaniu ideálneho plynu, µ – koeficient nasýtenia pórov plynom, k – koeficient vyťažiteľnosti (v prípade plynového režimu 0,8, v prípade vodného režimu 0,9).
Metóda poklesu ložiskového tlaku
Tento spôsob je použiteľný pre horizonty, kde počas ťažby nedochádza k zmenám prvotného
objemu pórov nasýtených plynom. Nie je použiteľný pri tlakovom vodnom režime, nesmie teda vnikať
voda z ložiskového zápolia do ložiska. Je operatívny a dáva pomerne presné údaje o zásobách.
Závislosť poklesu ložiskového tlaku od vyťaženého množstva plynu je priamková. Ak na takomto
ložisku uskutočníme tri až štyri merania ložiskového tlaku, tak extrapoláciou tejto priamkovej
závislosti do nulového tlaku zistíme hodnotu geologických zásob plynu v ložisku. Toto poznanie
viedlo k uplatneniu sa metodiky v etape prieskumu tzv. prieskum ťažbou.
Základný vzorec (Pluskal a Vaněček, 1982):
( )( )2211
002221
αααα
TT
TTQQV
−−−=
kde: T0,T1,T2 – priemerný ložiskový tlak (atm),), α0,α1,α2 – koeficienty odchýlky stlačiteľnosti uhľovodíkových plynov proti chovaniu ideálneho plynu, Q1, Q2- vyťažené zásoby.
7.6 Variantný výpo čet zásob a jeho vplyv na cenu ložiska
Zásoby výhradného ložiska alebo jeho časti zaraďujeme do bilančných alebo nebilančných
zásob na základe podmienok využiteľnosti zásob výhradných ložísk (PVZ), ktoré sú súborom
geologických, bansko-technických a ekonomických ukazovateľov. Podľa § 13 zákona č.44/1988 Zb.
v znení zákona č.498/1991 Zb. sa podľa nich posudzuje vhodnosť zásob výhradných ložísk na
využitie a sú podkladom na vyhodnotenie a výpočet zásob výhradného ložiska. PVZ výhradného
ložiska v období prieskumu a dobývania určuje ťažobná organizácia. resp. MŽP SR (ak ide o
geologické práce financované zo štátneho rozpočtu Slovenskej republiky).
Každé ložisko je však svojim spôsobom jedinečné a preto nie je možné vopred definovať PVZ
na rozdelenie zásob na bilančné a nebilančné, bez toho aby tieto podmienky nezohľadňovali statické
a dynamické parametre ložiska a ich vzájomnú závislosť. Doterajšie chápanie PVZ nezohľadňuje
vzťah medzi cenou ložiska a geologicko-ložiskovými parametrami, a tak neumožňuje určiť optimálnu
kontúru bilančných zásob.
86
Vopred určené PVZ nezohľadňujú existenciu závislosti medzi cenou ložiska a statickými
geologicko-ložiskovými parametrami - zásobami Z, priemernou kvalitou x a medznou kvalitou x0.
Závažným nedostatkom doterajšej metodiky určovania PVZ pre rudné a vybrané nerudné suroviny je
spoločné určovanie okrajovej vzorky (medznej kvality x0) pre bilančné aj nebilančné zásoby (spravidla
na úrovni 50 % nákladov na úpravu). Takýto prístup mal za následok, že na mnohých rudných aj
nerudných ložiskách sa zvyšovalo množstvo zásob, ale znižovala sa ich priemerná kvalita s
pochopiteľným negatívnym dopadom na cenu ložiska a klasifikáciu zásob z ekonomického hľadiska
(Tréger a Baláž,1999). Z toho vyplýva, že na klasifikáciu zásob na bilančné a nebilančné zásoby ako
aj na ekonomické zhodnotenie ložísk jednovariantný výpočet zásob nepostačuje.
Pomocou variantných výpočtov zásob pri rôznych medzných obsahoch x0 môžeme definovať
závislosti medzi zásobami Z, priemerným obsahom x a medzným obsahom x0. Množstvo
geologických zásob na ložisku ako aj ich priemerná kvalita závisí od stanovenia hodnoty medznej
kvality. Ak stanovíme nízku hodnotu medznej kvality dosiahneme veľké množstvo geologických zásob
s nízkou priemernou kvalitou. Pri zvyšovaní medznej kvality klesá množstvo geologických zásob ale
stúpa priemerná kvalita. Môžeme to sledovať na obrázku 63.
Každé ložisko nerastnej suroviny má svoje špecifické závislosti Z, x a xo, ktoré je možné
graficky a matematicky opísať vychádzajúc z variantných odhadov (výpočtov) zásob pri rôznych
Obr.63 Grafy závislosť množstva zásob na type distribúcie úžitkovej zložky pri rôznych druhoch nerastnej suroviny: a- zodpovedá lognormálnemu až ľavoasymetrickému rozdeleniu úžitkovej zložky, b- zodpovedá pravoasymetrickému rozdeleniu úžitkovej zložky, c, d - zodpovedajú normálnemu rozdeleniu úžitkovej zložky (Tréger a Baláž,1999).
87
medzných obsahoch. Krivka závislosti zásob na medznom obsahu sa mení v závislosti od typu
distribúcie úžitkových zložiek. Distribúcia úžitkových zložiek môže byť normálna (obr. 63–c,d),
lognormálna, ľavoasymetrická (obr. 63-a), pravoasymetrická (obr. 63-b) a pod. Závisí to od druhu
nerastnej suroviny. Závislosť medzi Z a xo býva väčšinou polynomickou funkciou vyššieho stupňa, pri
normálnom rozdelení však ide zväčša o lineárnu závislosť. Pri pravoasymetrickom rozdelení
úžitkových zložiek (napr. magnezity) má závislosť Z/xo parabolický charakter (obr. 63-b).
Nutnosť grafického a matematického opísania každého preskúmaného ložiska s definovaním
závislostí medzi Z, x a xo vyplýva jednak z potreby určenia kontúr bilančných aj nebilančných zásob a
tiež z nutnosti určenia optimálnych Z, x a xo zodpovedajúcich maximálnej cene ložiska pri meniacich
sa ekonomických a technicko-technologických parametroch (cena, výrobné náklady, znečistenie,
výrubnosť, výťažnosť a i.).
Zo závislosti medzi cenou ložiska a statickými geologicko-ložiskovými parametrami Z, x, xo
vyplýva (obr.64), že pri raste svetových cien nerastných komodít (SC1≥SC2≥SC3) a pri konštantných
výrobných nákladoch a technicko-technologických parametroch, dochádza nielen k rastu ceny ložiska
Obr. 64 Závislosť medzi maximálnou cenou ložiska (C) a geologicko-ložiskovými parametrami Z, x, x0 pri zmenách cien nerastných komodít (SC) (Tréger a Baláž,1999).
88
(C1≥C2≥C3), ale zároveň aj k posunu optimálnych geologicko-ložiskových parametrov Z, x a xo
zodpovedajúcich maximu ceny ložiska ( Tréger a Baláž,1999):
- Pri svetovej cene SC1 maximu ceny ložiska C1 zodpovedajú zásoby ložiska Z1 s priemernou
kvalitou x1 nad medzným obsahom xo1.
- Pri svetovej cene SC2 maximu ceny ložiska C2 zodpovedajú zásoby ložiska Z2 s priemernou
kvalitou x2 nad medzným obsahom xo2.
- Pri ďalšom poklese svetovej ceny na úroveň SC3 maximu ceny ložiska C3 zodpovedajú zásoby
ložiska Z3 s priemernou kvalitou x3 nad medzným obsahom xo3.
- Ďalší pokles svetovej ceny danej komodity by viedol k zápornej hodnote ceny ložiska, t. j. na
ložisku by neboli klasifikované bilančné zásoby, len zásoby nebilančné.
Podobné závislosti medzi cenou ložiska a statickými geologicko-ložiskovými charakteristikami
(Z, x, xo) platia aj v prípade významnejších zmien výrobných nákladov a technicko-technologických
parametrov. Z uvedených závislostí vyplýva, že cena ložiska C (ekonomická hodnota jeho overených
zásob) je funkciou ceny suroviny c, výrobných nákladov n, technicko-technologických parametrov tp,
ale tiež od geologicko-ložiskových parametrov (Z, x, Xo), ktoré zásadným spôsobom ovplyvňujú
dynamické ekonomické a technicko-technologické parametre:
C →→→→ f (Z, x, x o, n, c, tp)
Zo vzájomných závislostí medzi tzv. statickými (geologicko-ložiskovými) a dynamickými (technicko-
technologickými a ekonomickými) parametrami ložísk nerastných surovín vyplýva:
• Maximálnej cene ložiska pri konštantnej cene suroviny, konštantných výrobných nákladoch a
technicko-technologických parametroch zodpovedá len presne určené množstvo zásob
definované hodnotou medzného obsahu xo, hodnotou priemerného obsahu x a geologickými
zásobami Z.
• Významné zmeny cien surovín, výrobných nákladov, technicko-technologických parametrov,
majú za následok zmeny medzných obsahov xo, priemerných obsahov x a geologických zásob Z
definujúcich maximálnu cenu ložiska.
• Pri určitej relácii ceny suroviny a výrobných nákladov (n ≥ c) sa bilančné zásoby na ložisku
„strácajú“ (ZB = O) a zostávajú len nebilančné zásoby, ktorých množstvo (ZN) a priemerný obsah
(xN) zodpovedajú zásobám nad kontúrou medzného obsahu pre nebilančné zásoby (xoN).
Problém stanovenia bilančných a nebilančných zásob pri tejto metodike vychádza
z nejednoznačných definícii a určenia rozhraní medzi bilančnými a nebilančnými zásobami a medzi
nebilančnými a sterilnými, resp. slabo mineralizovanými horninami. Pri bilančných zásobách ťažba
musí byť zisková a problémom je stanovenie optimálnej miery zisku, ktorý vlastne určuje kontúry
bilančných zásob ložiska (obr.65).
Na niektorých veľkých ložiskách s vysokou kvalitou suroviny (s vysokou hodnotou
diferenciálnej banskej renty), je možné okrem kontúry zásob definujúcich maximálnu cenu ložiska (pri
x0max.), určiť aj kontúry zásob s hodnotou nižšou ako x0max , vyhovujúce požiadavke na bilančné
zásoby, napr. s rentabilitou 10 %, 20 %, 30 % a pod. Ide o problém metodický aj ekonomický - o
89
určenie racionálnej hranice medzi tzv. racionálnym využitím nerastného bohatstva a tzv. rabovaním
ložísk.
Pri definovaní spodnej hranice bilančných zásob by sa mali zohľadňovať trendy vývoja
techniky, technológie a ekonomiky (ceny surovín, výrobné náklady). Obrázok 66 zobrazuje metodiku
stanovenia bilančných a nebilančných zásob na základe výrobných nákladov a úžitkovej hodnoty.
Vhodná metodika ekonomického hodnotenia (oceňovania) ložísk zabezpečuje aj racionálnu
klasifikáciu overených zásob na zásoby bilančné a nebilančné. Podstata ekonomického hodnotenia
(ocenenia) ložiska nerastnej suroviny spočíva v určení podnikateľskej ceny prostredníctvom
podnikateľskej metódy ocenenia každého ložiska samostatne s modelovaním ťažby a určením ceny
ložiska pre každý variant vypočítaných zásob.
Obr. 65 Metodika určovania (klasifikácie) bilančných a nebilančných zásob na výhradných
ložiskách (Tréger a Baláž,1999).
90
Ak chceme pristúpiť k novému ekonomickému hodnoteniu overených zásob, zohľadňujúcemu
závislosti medzi tzv. statickými (geologicko-ložiskové) a dynamickými (technicko-technologické
a ekonomické) parametrami overených ložísk, musíme postupovať podľa nasledovných krokov
(Tréger a Baláž,1999):
- do procesu ekonomického hodnotenia vstupujú geologicko-ložiskové parametre - zásoby,
priemerné obsahy, medzné obsahy,
- systém ekonomického hodnotenia overených zásob začína variantným výpočtom zásob, ktorý
umožní priestorové okontúrovanie zásob rôznych kvalít pri rôznych medzných obsahoch,
pokrývajúcich celý interval kvalít overených v ložisku nad hodnotou medzného obsahu prijatého
pre nebilančné zásoby [xoN]. Variantný výpočet zásob umožní matematické a grafické vyjadrenie
závislostí medzi zásobami ložiska, medzným obsahom a priemerným obsahom,
1 2
Obr. 66 Metodika určenia bilančných a nebilančných zásob a ceny ložiska na základe výrobných nákladov a úžitkovej hodnoty nerastných surovín. 1 - bilančné zásoby, 2 - nebilančné zásoby. (Tréger a Baláž,1999).
91
- každý variant výpočtu zásob sa následne technicko-ekonomicky hodnotí a prostredníctvom
úžitkovej hodnoty 1t, výrobných nákladov na 1t a množstva vyťažiteľných zásob sa pre každý
variant výpočtu zásob vyčísli cena ložiska vhodnou metodikou (napr. cash-flow),
- po technicko-ekonomickom zhodnotení variantných výpočtov zásob je možné následne
klasifikovať:
Bilančné zásoby
a) medzný obsah pre bilančné zásoby [xoB],
b) priemerný obsah bilančných zásob [xB],
c) množstvo bilančných zásob [ZB],
d) medzný obsah pre bilančné zásoby, zodpovedajúci maximálnej cene ložiska [xoBmax.],
e) priemerný obsah pre bilančné zásoby, zodpovedajúci maximálnej cene ložiska [xBmax.],
f) množstvo bilančných zásob [ZBmax.], zodpovedajúce maximálnej cene ložiska.
Nebilančné zásoby
a) medzný obsah pre nebilančné zásoby [xoN],
b) priemerný obsah nebilančných zásob [xN],
c) množstvo nebilančných zásob [ZN].
Uvedené podmienky resp. kondície pre bilančné zásoby vychádzajú z požiadavky pokrytia výrobných
nákladov s 10 percentnou mierou zisku.
Definovanie bilančných a nebilančných zásob na overenom výhradnom ložisku prináša
nasledujúce výhody:
a) overené zásoby ložiska sú ocenené aj v peňažnom vyjadrení (je určená cena ložiska), na základe
platných cien v čase hodnotenia, výrobných nákladov a technicko-technologických parametrov,
čo umožní vlastníkovi ložiska rokovanie s ťažobným subjektom o úhradách za ťažbu ložiska
(royalty),
b) variantné výpočty zásob a ich výsledky, definujúce chudobné aj bohaté časti ložiska (bilančné aj
nebilančné zásoby), predstavujú vstupné informácie o ložisku
c) prehodnotenie bilančnosti - nebilančnosti a ceny ložiska je jednoduché, realizuje sa zmenou
vstupných ekonomických parametrov (ceny, výrobné náklady).
7.7 Presnos ť výpo čtu zásob
Vyjadrenie presnosti výpočtu zásob (množstvo alebo kvalita úžitkovej zložky) sa stáva stále
požadovanejšou charakteristikou nielen pri klasifikácii zásob ale aj pri riešení problémov ťažby a
spracovania suroviny. Presnosť výpočtu je vždy daná presnosťou stanovenia jednotlivých parametrov
a za predpokladu platnosti teórie chýb je možné vyčísliť súhrnnú chybu výpočtu množstva úžitkovej
zložky zo vzorca:
+
+
+
=2222
2
vcmPQ vcmP
Q
σσσσσ
92
kde: 2Qσ - disperzia množstva úžitkovej zložky, Q - vypočítané množstvo úžitkovej zložky,
P,m,c,v - parametre základného výpočtového vzorca, 2222 ,,, dcmP σσσσ - disperzie hodnôt
jednotlivých parametrov.
Pri vyjadrovaní presnosti výpočtu zásob (množstva) úžitkovej zložky je potrebné rešpektovať:
a ) spodnú hranicu, ktorá nesmie porušiť podmienku Qmin≥0 ,
b) také vyjadrenie a popis premenlivosti hodnôt vstupných údajov, ktoré sa do chyby stanovenia
parametra síce premietajú, ale s chybou sa nestotožňujú,
c) postup, objem a štruktúra vstupných údajov, z ktorých boli parametre výpočtu definované.
Presnosť objemových parametrov súvisí jednak s geologickou stavbou ložiska, ale aj s
hustotou pozorovaní a zo stanovením princípu vymedzenia základných výpočtových jednotiek.
Vylúčenie hrubých chýb zabezpečujú opakované merania. Presnosť parametrov rastie s hustotou
bodov a línií pozorovaní. Pretože parameter objemovej hmotnosti, zaťažuje výpočet zásob chybou až
do 15%, odporúča sa zväčšiť počet meraní objemovej hmotnosti na hranici každej výpočtovej
jednotky. Presnosť stanovenia parametra obsahu sa stáva v teórii i praxi základom hodnotenia a
pozorovania presnosti výpočtu množstva úžitkovej zložky. Z tohto hľadiska vychádza francúzska
geoštatistická škola, ktorá používa disperziu ako merítko presnosti. Závery tejto školy sa
zovšeobecňujú v hraniciach telesa nerastných surovín nebo výpočtových jednotiek. Celková disperzia
hodnoty obsahu sa podľa francúzskych výskumov člení:
222exvzc σσσ +=
kde: 2cσ - disperzia obsahu, 2
vzσ - disperzia vzorkovania 2exσ - disperzia extrapolácie.
Podklady pre štúdium presnosti výpočtu zásob poskytujú údaje, získané počas ťažby
jednotlivých ložísk a Iožiskových rajónov. Tieto údaje sa získavajú:
a) porovnaním vypočítaného množstva úžitkovej zložky so skutočne vydobytým množstvom v
hranici výpočtovej jednotky,
b) porovnaním vypočítaného parametra obsahu so stredným obsahom úžitkovej zložky vo
vyťaženej surovine,
c) porovnaním množstva vyťaženej suroviny s množstvom, vypočítaným podľa priebežného
sledovania distribúcie úžitkovej zložky počas dobývania.
Účel a možnosti porovnania závisia na druhu suroviny, genetickom type ložiska a zvolenom
postupe dobývania. Vierohodnosť výsledkov je ovplyvnená stratami alebo znečistením pri dobývaní,
doprave suroviny a stratami pri úprave. Na niektorých ložiskách sa počas ťažby vyskytnú polohy
alebo mineralizované štruktúry, s ktorými sa pri výpočte neuvažovalo, ale ich vydobytie ovplyvní
konečný výsledok. Preto na ložiskách, kde je na presnosť výpočtu zásob kladený patričný dôraz
prinesie najviac podkladov pre spresnenie výpočtu priebežné vzorkovanie bloku počas ťažby.
93
7.8 Modelovanie geologických objektov a ich paramet rov
Základným a často aj najťažším krokom pri riešení geologických problémov je prevod
reálnych geologických objektov do formy abstraktných modelov. Proces modelovania v zásade
rozlišuje priestorové modelovanie morfológie geologických telies a modelovanie vnútorných atribútov
geologických telies. Je potrebné zdôrazniť, že neexistuje jednotný postup modelovania ani
jednoznačné pravidlá výberu vhodných metód spracovania dát.
Zložitosť geologických objektov si obyčajne vyžaduje rozumné zjednodušenie modelu, ináč
by riešenie bolo príliš komplikované alebo dokonca nemožné. Skutočnosťou je aj to, že reálny efekt z
aplikovania zložitých modelov nie je často úmerný vynaloženej práci.
7.8.1 Tvorba digitálnych modelov
Bansko-meračskú a geologickú dokumentáciu v modernom ponímaní digitálnych technológií
predstavujú digitálne grafické dáta. Sú to predovšetkým digitálne mapy a snímky uložené v súboroch
na pamäťovom médiu. Delíme ich na základe toho, ako sú získané a upravované na dva základné
typy a to rastrové a vektorové.
Rastrové dáta - v prípade prevodu napr. papierových mapových podkladov do rastrovej formy sa celý
podklad scanovaním rozdelí na pravidelné základné jednotky, ktoré v počítačovej terminológii
označujeme pixely. Takto vznikne akási mozaika bodov, ktoré majú najčastejšie štvorcový tvar.
Rastrové dáta majú veľmi jednoduchú štruktúru, ale sú objemné.
Vektorové dáta - grafické dáta sú vo vektorovom tvare zaznamenané pomocou základných
elementov, ktorými sú body, lomené čiary a krivky. Dáta sú vo vektorovom súbore zapísané pomocou
súradníc koncových a lomových bodov. Výhodou vektorových dát je kompaktná dátová štruktúra,
presná lokalizácia objektov súradnicami a vyššia kvalita výstupov. Nevýhodou je pracná digitalizácia
dát (tvorba máp), realizovateľná následovnými spôsobmi:
a) Digitalizácia pomocou digitalizačného tabletu. Pri tejto metóde sa používa vektorovo orientovaný
grafický editor, ktorý je schopný spracovať dáta z digitalizácie, digitalizačný tablet a analógová
mapa, ktorú chceme transformovať do digitálnej podoby. Na snímanie bodov z podkladu
používame špeciálne zariadenie, tzv. kurzorovú myš, ktorou riadime aj samotnú digitalizáciu.
b) Vektorizácia scanovaných obrázkov. Na obrazovke počítača sa zobrazí scanovaný obrázok a
umiestni sa do reálnych zemepisných súradníc ako podklad. Pomocou grafického editora sa
tento obrázok prekresľuje v podobe čiar a kriviek do vektorového tvaru.
c) Vkladanie údajov z priameho geodetického merania. Potrebné polohové a výškové údaje sa
zamerajú v teréne a zaznamenajú sa vo forme textového súboru na záznamník. Grafické editory
tento textový súbor potom importujú a vykreslia digitálny obrázok.
d) Tvorba digitálnych podkladov pomocou GPS. Je to nová metóda, využívajúca na určenie polohy
akéhokoľvek miesta na Zemi satelitný systém GPS (Global Positioning System). Na určenie
polohy prijímača na Zemi, t.j. zemepisnej šírky a dĺžky musí prijímač spracovať údaje z troch
satelitov. Štvrtý satelit je potrebný na určenie výšky. Z takto získaných údajov sa následne
vykresľuje digitálny obrázok (Blišťan a Grinč, 1998).
94
Na kreslenie digitálnych vektorových máp a zostavovanie modelov sa používajú CAD systémy.
V súčasnosti existuje vo svete už celá paleta grafických prostredí, vhodných na kreslenie a
navrhovanie aj v oblasti geológie a baníctva. Ich používaním vznikajú nové možnosti pre tvorbu
analytických máp a priestorových modelov. Tieto technológie sa v posledných rokoch začínajú
uplatňovať pri modelovaní geologických telies a javov.
7.8.2 Matematické modely
Široké uplatnenie matematických metód v geovedách vyplýva zo skutočnosti, že v procese
formovania geologických telies dochádzalo interakciou celého radu faktorov k vzniku veľmi zložitých
systémov. Tieto sa vyznačujú určitou priestorovou štruktúrou a zastúpením náhodnej zložky. Pri
projektovaní, vykonávaní a vyhodnocovaní geologických prác sa stretávame s problémami popisu
charakteru priestorových geologických dátových veličín.
Z hľadiska aplikácie matematicko-štatistických metód je možné vyčleniť určité typy úloh a
postupy, ktoré sú spoločné pre rôzne druhy riešených problémov. Riešenie týchto typových úloh
spracovania dát je možné rozdeliť do niekoľkých chronologicky za sebou nasledujúcich krokov.
Výsledkom matematického modelovania sú v konečnom dôsledku 2D alebo 3D modely geologických
objektov, zobrazujúce distribúciu sledovaného javu (mapy izolínií a pod. obr. 16 a 21).
7.8.3 Deterministické a dynamické modely
Využitím širokej palety metód aplikovanej matematiky je možné zostrojiť komplexné modely
geologických objektov. Od charakteru a presnosti vstupných dát závisí vypovedacia schopnosť a
hodnovernosť takéhoto modelu. Podľa účelnosti a významu je ich možné rozdeliť na:
- deterministické - modelujú genézu a charakter distribúcie na základe prírodných zákonov. Sú v
podstate nemenné, pretože sú jednoznačne dané prírodnými podmienkami in situ.
- dynamické - sú flexibilné, meniace sa v čase a prispôsobujúce sa definovaným parametrom a
účelu, pre ktorý boli zostrojené. Zobrazujú sledovaný jav na základe preddefinovaných
parametrov (kvalita, mocnosť, podmienky využiteľnosti a pod. - obrázok na obálke: model
rozloženia blokov bilančných zásob a banských diel na ložisku Kobeliarovo).
Z teoretického hľadiska sú významné deterministické modely. V praxi ich jednoznačne nahrádzajú
dynamické modely, zostrojené obyčajne na báze deterministických. Vhodne zostrojené dynamické
modely prinášajú vyššiu produktivitu a efektívnosť vo všetkých oblastiach ich použitia.
95
8 KATEGÓRIZÁCIA ZÁSOB A ZDROJOV Výpočtom parametrov ložiska - množstvo a kvalita suroviny, získame podklady pre zaradenie
zásob do jednotlivých kategórií preskúmanosti. Výsledky výpočtu zásob celého ložiska slúžia neskôr
pre celkové ocenenie ložiska.
8.1 Kategórie zásob výhradných ložísk
O klasifikácii a výpočte zásob výhradných ložísk pojednáva vyhláška SGÚ č.6 / 1992 Zb.
Zásoby výhradného ložiska sa podľa stupňa preskúmanosti výhradného ložiska alebo jeho časti a
stupňa znalosti jeho úložných pomerov, akosti, technologických vlastností a bansko-technologických
podmienok klasifikujú na tieto kategórie:
a) overené zásoby Z-1
b) pravdepodobné zásoby Z-2
c) predpokladané zásoby Z-3
Kategória overených zásob Z-1 zahŕňa zásoby, ktorých:
a) tvar, rozmery, úložné pomery a vnútorná stavba sú známe a overené prieskumnými dielami,
b) akosť, technologické vlastnosti a zákonitosti priestorového rozmiestnenia technologických
typov sú určené na základe laboratórnych a modelových, prípadne prevádzkových skúšok
a priestorová distribúcia úžitkových a škodlivých zložiek je preukázaná,
c) geologické a bansko-technické podmienky určujúce ich dobyvateľnosť sú známe a overené.
Kategória pravdepodobných zásob Z-2 zahŕňa zásoby, ktorých:
a) tvar, rozmery, úložné pomery a vnútorná stavba sú odvodené z geologických, geochemických
a geofyzikálnych údajov a sú potvrdené takým rozsahom prieskumných diel, ktoré dovoľujú
predpokladať prepojiteľnosť medzi jednotlivými bodmi pozorovania,
b) akosť, technologické vlastnosti a priestorové rozmiestnenie technologických typov sú určené
na základe laboratórnych, prípadne modelových skúšok a priestorová distribúcia úžitkových
a škodlivých zložiek je známa,
c) geologické a bansko-technické podmienky určujúce ich dobyvateľnosť sú zistené
z vykonaných prieskumných diel a sú odvodené aj na základe analógie z obdobných ložísk.
Kategória predpokladaných zásob Z-3 zahŕňa zásoby, ktorých:
a) tvar, rozmery, úložné pomery a vnútorná stavba sú odvodené z geologických, geochemických
a geofyzikálnych údajov, odkryvov alebo aj ojedinelých technických prác (ďalej len
prieskumné diela),
b) akosť a technologické vlastnosti sú určené na základe laboratórnych skúšok alebo na základe
analógie z obdobných ložísk, distribúcia úžitkových a škodlivých zložiek je známa orientačne,
c) geologické a banskotechnické podmienky určujúce ich dobyvateľnosť sú odvodené
z ojedinelých údajov a na základe analógie z obdobných ložísk.
Podľa vhodnosti na hospodárske využitie sa zásoby klasifikujú na:
a) bilančné zásoby,
b) nebilančné zásoby.
96
Bilančné zásoby sú zásoby v súčasnosti využiteľné a vyhovujú súčasným technickým,
technologickým a ekonomickým podmienkam využitia výhradného ložiska alebo jeho časti.
Nebilančné zásoby sú zásoby v súčasnosti nevyužiteľné, ich využiteľnosť sa však s ohľadom na
očakávaný technický, technologický a ekonomický vývoj predpokladá v budúcnosti.
Podľa možnosti dobývania, podmienenej technológiou dobývania, bezpečnosťou prevádzky a
určenými ochrannými piliermi sa zásoby klasifikujú na:
a) viazané zásoby,
b) voľné zásoby.
Viazané zásoby sú zásoby v ochranných pilieroch povrchových a podzemných stavieb, zariadení a
banských diel a v pilieroch, určených na zaistenie bezpečnosti prevádzky a ochrany chránených
záujmov. Ostatné zásoby sú voľné.
Zaradenie zásob výhradného ložiska alebo jeho časti do bilančných alebo nebilančných
zásob určujú podmienky využiteľnosti zásob, ktoré sa použijú podľa druhu nerastu a charakteru
ložiska. Ukazovatele podmienok delíme do týchto skupín :
a) geologické,
b) bansko-technické,
c) ekonomické.
Na základe týchto podmienok sa vypočítavajú zásoby výhradného ložiska.
8.2 Hodnotenie prognóznych zdrojov nerastov
Prognózne zdroje nerastov sa odhadujú do hĺbok prístupných pre súčasné alebo výhľadové
dobývanie podľa súčasných ekonomických, bansko-technických, technologických a iných podmienok,
pričom sa prihliada aj na možné zmeny týchto podmienok v budúcnosti. Odhad sa vykoná v
jednotkách hmotnosti alebo objemu s vymedzením prognóznej plochy.
Množstvo prognóznych zdrojov nerastov sa udáva na základe odborného odhadu v
hraniciach veľkých regiónov, panví alebo ložiskových celkov a v ich častiach. Hodnotenie
prognóznych zdrojov nerastných surovín upravuje vyhláška MŽP SR č. 141/2000 Z.z.
Prognózne zdroje nerastov sa členia na:
a) prognózne zdroje nerastov P 1, ktorých prítomnosť sa predpokladá na základe extrapolácie
zásob a na základe pozitívneho hodnotenia ložiskových indícií a anomálií zistených pri
geologickom mapovaní a geofyzikálnych, geochemických a iných prácach v panvách, revíroch
alebo geologických regiónoch, kde sú známe ložiská rovnakého formačného a genetického
typu; odhad prognóznych zdrojov nerastov a predstava o tvare a rozmeroch ložiskových telies,
ich zložení a kvalite vychádzajú z analógie so známymi ložiskami nerastov,
b) prognózne zdroje nerastov P 2, ktorých prítomnosť sa na základe priaznivých stratigrafických,
litologických, tektonických a paleogeografických predpokladov zistených v hodnotenej oblasti
pri geologickom mapovaní a analýzou geofyzikálnych a geochemických údajov predpokladá v
hodnotenej oblasti; odhad množstva a kvality prognóznych zdrojov nerastov vychádza z
analógie s inými, podrobnejšie preskúmanými oblasťami, v ktorých sa zistili alebo overili ložiská
rovnakého genetického a formačného typu.
97
8.1 Princípy klasifikácie zásob a zdrojov pod ľa OSN
Klasifikácia OSN vychádza z troch faktorov, a to geologickej preskúmanosti, odhadu
využiteľnosti a ekonomickej efektívnosti. Najdôležitejším faktorom je ekonomická realizovateľnosť,
ktorá je podporovaná ostatnými dvoma faktormi.
Geologická preskúmanosť – je rozdelená do štyroch etáp geologických prác, na seba naväzujúcich
podľa geologickej istoty v poradí: výskum, vyhľadávanie, predbežný prieskum a podrobný prieskum.
Odhad využiteľnosti – delí sa na tri stupne s rastom detailnosti: geologická štúdia, predbežná štúdia
využiteľnosti, štúdia využiteľnosti / ťažobná správa. Najvyšší stupeň istoty má ťažobná správa a
štúdia využiteľnosti, ktoré poskytujú údaje o ekonomickej realizovateľnosti.
Ekonomická efektívnosť – charakterizuje stav zásob (zdrojov) vyplývajúcich z ocenenia
realizovateľnosti. Je vlastne tretím rozmerom matice v systéme klasifikácie OSN. Ekonomickú
realizovateľnosť delíme na: ekonomickú (tú podrobnejšie delíme na normálne ekonomickú a
podmienene ekonomickú ) a potenciálne ekonomickú (podrobnejšie delenú na okrajovo ekonomickú
a podokrajovo ekonomickú).
Všetkým trom faktorom je priradené číslo charakterizujúce stupeň ich poznania. Nasledujúca
schéma (obr. 67) znázorňuje vzťah týchto troch faktorov.
Obr. 67 Systém klasifikácie zásob podľa OSN. Osy: E – economic (pre ekonomickú efektívnosť), F – feasibility (pre štúdiu využiteľnosti) G – geology (pre geologickú štúdiu) (Tréger a Baláž,1999).
98
Porovnanie terminológie zásob a zdrojov v SR a OSN
Každý národný klasifikačný systém zásob a zdrojov vo svete používa svoje vlastné pojmy.
Klasifikácia OSN vychádzala z definície pojmov zásob a zdrojov z CMMI (Council for mining and
metallurgical Institutions). Definície CMMI používajú investori, akcionári a bankári. Tieto definície boli
zahrnuté do klasifikácie OSN ako základ pre ďalšie diskusie o použití týchto definícii v rôznych
jazykoch. Tabuľka 4 ukazuje spôsob zohľadnenia kategórií CMMI do systému OSN.
Tabuľka 4 Prevod medzi systémom klasifikácie CMMI a systémom OSN (Tréger a Baláž,1999)
Kód CMMI kategória OSN návrh
111 dokázané minerálne zásoby dokázané zásoby
121 a 122 predpokladané minerálne zásoby pravdepodobné zásoby
211 merateľné minerálne zdroje podrobne ocenené zdroje
221 a 222 indikované minerálne zdroje predbežne ocenené zdroje
331 merané minerálne zdroje merané zdroje
332 indikované minerálne zdroje pravdepodobné zdroje
333 prechodné minerálne zdroje predpokladané zdroje
334 prognózne zdroje
Celkové minerálne zdroje - sú definované ako prírodný výskyt koncentrácie surovín ekonomického
záujmu so špecifikovanou geologickou istotou.
Zásoby - predstavujú ekonomicky ťažiteľnú časť celkových minerálnych zdrojov ako sú
definované ocenením využiteľnosti.
Zvyškové zdroje - predstavujú ostatné celkové minerálne zdroje, ktoré nie sú definované ako
zásoby.
Podľa medzinárodnej klasifikácie zásob a zdrojov OSN sú zásoby a zdroje rozdelené do 8 tried ako
vidíme v tabuľke 5. Každá trieda je charakterizovaná určitou kategóriou ekonomickej efektívnosť: 1 =
ekonomickou, 2 = potencionálne ekonomickou, 1–2 = ekonomickou až potencionálne ekonomickou,
? = neurčitou.
Mimo klasifikácie zásob a zdrojov existujú tzv. mineralogické výskyty a neekonomické
výskyty, ktoré nie sú súčasťou zásob q zdrojov. Definujeme ich nasledovne:
a) mineralogické výskyty - predstavujú mineralizáciu bez špecifickej geologickej určitosti.
b) neekonomické výskyty - minerálne koncentrácie bez ekonomického významu.
Tieto termíny boli definované na demonštráciu hraníc systému klasifikácie OSN a súčasne na
vyjasnenie rozličných významov, s akým sa tieto termíny používajú. V tabuľke 6 je znázornený návrh
kritérií pre zaradenie súčasných zásob klasifikovaných v SR do tried klasifikácie OSN podľa
jednotlivých os (EFG), t.j. podľa geologickej preskúmanosti, odhadu využiteľnosti a ekonomickej
efektívnosti.
99
Tabuľka 5 Rozdelenie zásob a zdrojov do 8 tried podľa medzinárodnej klasifikácie zásob a zdrojov OSN (Tréger a Baláž,1999)
Systém klasifikácie OSN Podrobný prieskum
Predbežný prieskum Vyhľadávanie Rekognoskácia
Národný systém
Podrobná štúdia
využite ľnosti alebo ťažobná
správa
1 dokázané zásoby (111)
2 podrobne ocenené zdroje
(211)
obvykle irelevantné
Predbežná štúdia
využite ľnosti
1 pravdepodobné zásoby (121) + (122)
2 predbežne ocenené zdroje (221) + (222)
Počiato čná štúdia
využite ľnosti
1-2 merané zdroje
(331)
1-2 pravdepodobné zdroje (332)
1-2 predpokladané zdroje (333)
? prognózne zdroje
(334)
Tabuľka 6 Návrh kritérií pre zaradenie súčasných zásob klasifikovaných v SR do tried klasifikácie OSN ( Tréger a Baláž, 1999)
Klasifikácia OSN Ekvivalent v SR
Geologická preskúmanosť:
4 - rekognoskácia
3 - vyhľadávanie základný výskum, regionálna geológia
2 - predbežný prieskum vyhľadávací prieskum
1 - podrobný prieskum podrobný prieskum, ťažobný prieskum
Odhad využiteľnosti:
3 - počiatočná štúdia využiteľnosti výpočet zásob podľa podmienok využiteľnosti zásob
2 - predbežná štúdia využiteľnosti variantný výpočet zásob s odhadom ceny ložiska
1 - podrobná štúdia využiteľnosti technicko-ekonomická štúdia
Kategórie ekonomickej efektívnosti (vyplývajú zo stupňa odhadu využiteľnosti):
3 - ekonomická až potenciálne ekonomická nebilančné až bilančné zásoby
2 - potenciálne ekonomická nebilančné zásoby
1 - ekonomická bilančné zásoby
100
9 ZÁVEREČNÁ SPRÁVA VÝPOČTU ZÁSOB
9.1 Posudzovanie a odsúhlasovanie závere čných správ
Záverečná správa s výpočtom zásob výhradného ložiska alebo s výpočtom množstiev vôd v
hydrogeologickom celku sa musí posúdiť a odsúhlasiť do šiestich mesiacov od jej predloženia alebo
sa v tejto lehote vráti na doplnenie. Doplnená záverečná správa sa musí posúdiť a odsúhlasiť do
troch mesiacov od jej doplnenia.
9.2 Obsah závere čnej správy k výpo čtu zásob ložiska nerastov
Obsah záverečnej správy k výpočtu zásob určuje vyhláška MŽP SR 141/2000 Z.z.. Podľa uvedenej
vyhlášky musí záverečná správa obsahovať nasledujúce body: 1. Priestorová charakteristika ložiska
1.1 Začlenenie ložiska do geologického regiónu
1.2 Opis ložiska a jeho uloženie
1.3 Vnútorná stavba ložiska
1.4 Sprievodné nerasty
2. Akostná a technologická charakteristika ložiska
2.1 Vymedzenie druhu nerastov a jej technologických typov
2.2 Akostná charakteristika nerastov a jej technologických typov a sprievodných surovín, hlavné a
vedľajšie úžitkové a škodlivé zložky
2.3 Premenlivosť kvality nerastov
3. Hydrogeologická charakteristika
3.1 Hydrogeologická charakteristika územia
3.2 Zvodnené vrstvy, vplyv tektoniky a skrasovatenia na hydrogeologické pomery ložiska a výskyty
krasových vôd
3.3 Riešenie vzťahu zvodnenia ložiska k nadložiu a podložiu a k jeho okoliu
3.4 Chemické zloženie vôd, možné zdroje znečistenia
3.5 Výpočet prítokov vôd pri otvorení ložiska a jeho dobývaní, oblasť hydraulického vplyvu
odvodnenia
4. Spôsob spracovania a výsledkov výpočtu zásob
4.1 Metodika výpočtu, základné parametre vo vzťahu k podmienkam využiteľnosti zásob
4.2 Výsledky kontrolných skúšok
4.3 Zásady geometrizácie, extrapolácie a zaradenia zásob do kategórií
4.4 Tabuľka výpočtov, celkové výsledky výpočtu a porovnanie s predchádzajúcim výpočtom
4.5 Odborný odhad prognóznych zásob
5. Evidenčný list prognóznych zdrojov nerastov, náležitosti záverečnej správy
6. Pasport zásob výhradného ložiska, náležitosti
7. Podmienky využívania zásob a hodnotenie vzťahu k životnému prostrediu
8. Návrh na optimálne využitie ložiska a jeho hospodársky význam
101
9.3 Osobitné náležitosti závere čnej správy
Osobitné náležitosti záverečnej správy s výpočtom zásob výhradného ložiska sú (Vyhl. MŽP SR
141/2000 Z.z):
a) návrh na schválenie zásob výhradného ložiska, ktorý obsahuje identifikačné údaje o ložisku,
jeho miestopisnú polohu, nerastnú skladbu, údaje o geologickej preskúmanosti s geologickou
charakteristikou a opisom ložiska,
b) podmienky a spôsob jeho ochrany a využívania,
c) stav a kvalita zásob výhradného ložiska podľa kategórií a typov,
d) podmienky využiteľnosti použité na ich vyhodnotenie,
e) osvedčenie o výhradnom ložisku,
f) povrchová mapa situácie.
V záverečnej správe s odborným odhadom prognóznych zdrojov nerastov sa tieto prognózne zdroje
vyhodnocujú podľa zvláštnych podmienok stanovených zákonom. Záverečná správa v takých
prípadoch obsahuje evidenčný list progróznych zdrojov nerastov. Ak je záverečná správa základného
geologického výskumu súčasťou úlohy grantovej agentúry, forma a osnova záverečnej správy sa
zladia s požiadavkami obstarávateľa.
9.4 Prílohy k závere čnej správe a výpo čtu zásob
Zoznam príloh záverečnej správy a výpočtu zásob určuje vyhláška MŽP SR 141/2000 Z.z.. Sú to: 1. Situačná mapa skúmaného územia s označením čísla mapového listu
2. Geologická mapa skúmaného územia
3. Geologické mapy a rezy (vrátane mapy dokumentačných bodov)
4. Mapy a rezy blokov dokumentujúce výpočet zásob ložiska nerastov
5. Mapy prognóznych zdrojov nerastov
6. Podmienky využiteľnosti zásob výhradných ložísk alebo množstiev vôd
7. Súhrnná geologická dokumentácia vrtov, banských diel a pod., grafy meraní a čerpacích skúšok,
údaje získané rozbormi vzoriek dokumentujúce textové časti
8. Návrh na schválenie zásob výhradného ložiska alebo množstiev vôd
102
LITERATÚRA
Aľbov, M. N. (1961): Oprobovanie rudnych mestoroždenij. Moskva, Gos. Nauk. Tech.-izd. Lit. Po gor.
Delu. 255s.
Blišťan, P. (1995): Analýza kvalitatívnych a kvantitatívnych parametrov ložiska Rožňava-Strieborná
žila. Manuskript, archív KGaM, F BERG-TU, Košice, 61s.
Blišťan, P. a Grinč, A. (1998): Spracovanie geologickej dokumentácie pomocou CAD systémov a GIS.
Monografia: Rožňavské rudné pole, Acta Montanistica Slovaca, 1/3/1998, Košice, s. 157-
167.
Blišťan, P. (1999): Dizertačná práca. Možnosti aplikácie geografických informačných systémov pri
spracovaní dát na ložisku Nižná Slaná – Kobeliarovo. Manuskript, archív KGaM, F-BERG,
TU v Košiciach, 95s.
Blišťan, P. (1999): Matematická štatistika v geológii. Acta Montanistica Slovaca, 2/4/1999, Košice, s.
115-123.
Böhmer, M. a Kužvart, M. (1993): Vyhľadávanie a prieskum ložísk nerastných surovín. SPN,
Bratislava, 495s.
Clark, I. (1979): Practical geostatistics. Elsevier Applied Science Publischers, London, 129s.
Četvernikov, L. I. (1980): Metodologičeskije osnivy oprobovania porod i rud. Voronež, Izd. Voronež.
Univerzita. 122s.
Govett, G. J. S. (1983): Handbook of exploration geochemistry in mineral exploration. Amsterdam,
Elsevier, 461s.
Gy, P. (1965): Calculateur d Echantilonage (Gys sampling slide rule). St. Etienne, France, Soc. de
Industre Minérale 16s.
Každan, A. B. (1974): Metodologičeskije osnovy razvedki poleznych iskopajemych. Moskva, Nedra,
270 s.
Kogan, I. D. (1971): Podsčet zapasov i geologo-promyšlennaja ocenka rudnych mestoroždenij.
Moskva, Nedra, 205s.
Krejter, V. M. (1961): Poiski i razvedka mestoroždenij poleznych iskopajemych. Moskva,
Gosgeoltechizdat, zv 2, 722s.
Kuzmin, V. I. (1967): Geometrizacija i podsčet zapasov mestoroždenij tverdych poleznych
iskopajemych. Moskva, Nedra, 108s.
Matheron, G. (1963): The intrinsic random functions and their applications. Adv. Appli. Prob., Vol. 5,
439s.
Paukt, F. a Bouček, B. (1975): Praktická cvičení z geologie. Vydalo SPN, Praha, 126 s.
103
Pluskal, O. a Vaněček, M. (1982): Výpočet zásob nerostných surovin. Vydala Univerzita Karlova
v Prahe, Praha, 202s.
Pouba, Z. (1959): Geologické mapování. Nakladatelství Československé akademie věd, Praha, 523.
Reedman, J. H. (1979): Techniqes in mineral exploration. Barking, Essex, England, Appl. Sc.
Publishers, 553s.
Rozložník, l., Havelka, J., Čech, F., Zorkovský, V. (1987): Ložiská nerastných surovín a ich
vyhľadávanie. ALFA Bratislava, ANTL Praha 693s.
Schejbal ,C. (1983): Aplikovaná geostatistika I -IV. Ediční středisko VŠB, Ostrava, 553s.
Smirnov, V. I. (1957): Geologičeskije osnovy poiskov i razvedok rudnych mestoroždenij. Moskva,
587s.
Smirnov, V. I. a kol. (1960): Podsčet zapasov mestoroždenij poleznych iskopajemych. Moskva,
Gosgeoltechizdat, 671 s.
Tréger, M. (1999):Špecifiká nášho banského práva. Profit č.24 (8.6.1999), s.16,17.
Tréger, M. a Baláž. P. (1999): Nerastné bohatstvo Slovenska, problémy jeho klasifikácie a
oceňovania. Acta Montanistika Slovaca 2/4/1999,Košice, s.90 – 99.
Výnos Ministerstva hospodárstva SR z 20.7. 1993, č.1/1993 o banskomeračskej dokumentácii
a niektorých činnostiach vykonávaných banským spôsobom.
Ing. Peter Blišťan, PhD. a Mgr. Julián Kondela
Základy banskej geológie a výpočtu zásob
Vydavateľstvo: ELFA, s.r.o., Letná 9, 042 01 Košice 1. vydanie, 2001 Náklad: Počet strán: 103 ISBN 80 – 88964 – 95 – 4
ISBN 80 – 88964 – 95 – 4
Recommended