izbor sistema odvodnjavanja povrŠinskog … sistema za... · izbor optimalnog sistema...

275

X MEĐUNARODNA KONFERENCIJAO POVRŠINSKOJ EKSPLOATACIJI

OMC 2012 Zlatibor, 17-20. oktobar 2012.

10th INTERNATIONAL SCIENTIFIC OPENCAST MINING CONFERENCE

OMC 2012 Zlatibor, 17-20 October 2012.

IZBOR SISTEMA ODVODNJAVANJA POVRŠINSKOG KOPA DRMNO HIDRODINAMIČKIM PROGNOZNIM

PRORAČUNIMA

Polomčić D.1, Pavlović V.2, Šubaranović V.3 Apstrakt U radu je prikazana je prva faza metodologije izbora objekata

odvodnjavanja od podzemnih voda na površinskom kopu Drmno. Imajući u vidu veoma veliki priliv podzemnih voda u aluvijonu reka Dunav i

Mlava, izvršena je detaljna hidrodinamička i tehnička analiza

mogućnosti zaštite površinskog kopa Drmno samo linijama bunara ili

kombinacijom vodonepropusnog ekrana i linija bunara sa umanjenim

brojem bunara. Prikazan je hidrodinamički model ležišta uglja Drmno, a

prva faza metodologije obuhvata rekalibraciju hidrodinamičkog modela

ležišta uglja Drmno, hidrodinamički proračun sniženja nivoa podzemnih

voda i rezultate prognoznih proračuna. Rezultati prognoznih proračuna

1 Prof. dr Dušan Polomčić dipl. ing., Rudarsko-geološki fakultet Univerziteta u Beogradu 2 Prof. dr Vladimir Pavlović dipl. ing., Rudarsko-geološki fakultet, Univerziteta u Beogradu 3 Mr Tomislav Šubaranović, dipl. ing., Rudarsko-geološki fakultet, Univerziteta u Beogradu

DEWATERING SYSTEM SELECTION AT THE OPEN CAST MINE DRMNO USING

HYDRODINAMIC FORCASTING CALCULATIONS

276

su pokazali da je rešenje odvodnjavanja sa kombinacijom

vodonepropusnog ekrana i linija bunara znatno povoljnije, posebno

imajući u vidu i pozitivan efekat u odnosu na zaštitu životne sredine.

Abstract This paper presents a First Phase of methodology for selection of

plants for groundwater dewatering at the open cast mine Drmno.

Considering the very large inflow of groundwater in the alluvial part of

the Danube and Mlava Rivers, it has been made a detailed hydrodynamic

ant technical economic analysis for the protection of the open cast mine

Drmno against groundwater only by line of wells or by a combination of

waterproof screen and line of wells with a reduced number of wells. It

has been shown hydrodynamic model of coal deposit Drmno and

methodology involves recalibration of hydrodynamic model of coal

deposit Drmno, hydrodynamic calculation of groundwater levels

reduction and results of the forecasting calculations. The results of the

calculatins has showed that dewatering solution by a combination of

waterproof screen and wells lines is much better, especially considering

the positive effect in relation to the protection of the environment.

UVOD Kod izbora sistema odvodnjavanja površinskih kopova, gde se podrazumeva primena brojnih sistema i objekata odvodnjavanja, neizbežno je susresti se sa složenim problemima tehničke, tehnološke, ekonomske i organizacione prirode. Izbor optimalnog sistema odvodnjavanja moguć je tek posle svestranog sagledavanja svih mogućih rešenja, što podrazumeva detaljnu obradu neophodnih podataka, koji su zajednički za sva rešenja, ili proističu iz specifičnosti određenih rešenja. Takav pristup zahteva obradu velikog broja podataka, a uvođenje računara i automatska obrada podataka otvorili su nove, skoro neslućene mogućnosti analize i selekcije velikog broja varijanti. Simulacija strujanja podzemnih voda na površinskom kopu Drmno je izvršena na programu Groundwater Vistas verzija 5.36b, a DCF analiza je poslužila za konačni tehno-ekonomski izbor optimalne varijante odvodnjavanja od podzemnih voda.

Hidrodinamički proračuni za potrebe dimenzionisanja broja bunara, njihovog međusobnog rastojanja i pojedinačnih kapaciteta, kao i za prognozu efekata rada sistema odbrane od podzemnih voda linijama bunara i ekrana, realizovani su na hidrodinamičkom modelu režima podzemnih voda šire zone ležišta uglja Drmno.

277

1. HIDRODINAMIČKI MODEL LEŽIŠTA DRMNO

Hidrodinamički model površinskog kopa Drmno je koncipiran i

izrađen kao višeslojeviti model, sa ukupno šest slojeva, posmatrano u vertikalnom profilu. Svaki od ovih slojeva odgovara određenom realnom sloju, šematizovanom i izdvojenom na osnovu poznavanja terena i rezultata sprovedenih analiza obimnih terenskih istražnih radova. Posmatrano od površine terena, korespodentni slojevi modela i terena su:

Prvi vodonosni sloj Povlatni aluvijalni i lesni sedimenti

Drugi vodonosni sloj Pretežno šljunkoviti vodonosni sloj

Treći vodonosni sloj Peskoviti i glinoviti sloj u povlati II ugljenog sloja, koji bočno (istočno) prelazi u povlatni peskoviti sloj III ugljenog sloja

Četvrti kombinovani izolatorsko -

II ugljeni sloj (izolator), koji bočno (istočno) prelazi u

vodonosni sloj povlatni peskoviti sloj III ugljenog sloja

Peti vodonosni sloj Peskoviti sloj koji leži u povlati III ugljenog sloja. U zapadnom delu terena on leži preko (modelskog) šestog vodonosnog sloja

Šesti vodonosni sloj

Prašinasto-peskoviti sloj, koji leži u povlati III ugljenog sloja. U delu terena gde on izostaje, povlatu III ugljenog sloja čine peskovi, čiji je glavni predstavnik na modelu peti vodonosni sloj.

Podinu petog, ili šestog sloja (kako gde), čini III ugljeni sloj, koji

po svom hidrogeološkom i hidrauličkom mehanizmu predstavlja izolator, odnosno graničnu strujnu površ.

Područje obuhvaćeno modelom ima dimenzije 6.720*10.320 metara. Model se sastoji od 6 šematizovanih slojeva, sa ukupno 726.461 aktivnih ćelija. Diskretizacija strujne oblasti je sa poljima, dimenzija od 10*10 do 80*80 m. Manja polja su u zonama od većeg interesa (linije bunara), dok su veća na udaljenijim delovima terena.

Kretanje podzemnih voda je na modelu računato i simulirano kao realno kretanje pod pritiskom, ili sa slobodnim nivoom, u svakom polju diskretizacije pojedinačno, pri čemu su uslovi izdanskog toka tokom vremena na modelu menjani u skladu sa realnim uslovima.

Za izradu, odnosno rekalibraciju hidrodinamičkog modela površinskog kopa Drmno korišćeni su podaci o osmatranju režima podzemnih voda i radu drenažnih bunara u periodu novembar 2010. - april 2011. godine (Georad, Drmno, 2011. godine), vodostaji Dunava, Mlave, Dunavca i kanalske mreže između Dunava i Dunavca, kao i podaci o padavinama pribavljeni su od Republičkog hidrometeorološkog zavoda Srbije.

278

U analizi prikupljenih podataka vezanih za rad drenažnog sistema može se zaključiti da znatan broj bunara nije u funkciji, da znatan broj bunara ne radi kontinualno, da su kapaciteti pojedinih drenažnih linija veoma mali, i da se kasni sa izradom i aktiviranjem drenažnih linija. Ovo je prouzrokovalo nedovoljno obaranje nivoa podzemnih voda, te je došlo do povećanja ovodnjenosti ležišta uglja, u prvom redu na zapadu i severu ispred fronta napredovanja rudarskih radova.

Na modelu formiranom 1999. godine (Pušić, Polomčić), u više navrata je vršena rekalibracija (2005., 2006., 2007., 2008., 2009. i 2010. godine), a u skladu sa napredovanjem rudarskih radova, novim rezultatima geoloških istraživanja i novim podacima osmatranja režima podzemnih voda, kao i nastalim potrebama za primenom postojećeg matematičkog modela. Rekalibracija modela iz 2008. godine izvedena je za potrebe izrade Glavnog rudarskog projekta. Tom prilikom, postojeći model je proširen na jug, južno od postojećeg vodonepropusnog ekrana i na sever do Dunava. Povećano je područje oko ležišta uglja obuhvaćenog modelom (od dimenzija modela 6.720*5.550 m iz 1999. godine do 6.720*10.320 m u 2008. godini) kao i u diskretizacija strujne oblasti, što je dovelo do povećanja broja modelskih ćelija (od 80.851 u 1999. do 726.461 aktivnih ćelija u 2008. godini).

Za potrebe analize uticaja vodonepropusnog ekrana na Deonici 1 (tačke T1 - T2) 2011. godine, model je ponovo rekalibrisan [6]. Hidrodinamički proračuni su realizovani u nestacionarnom režimu strujanja. Period obuhvaćenom rekalibracijom modela odgovara periodu režimskih osmatranja na površinskom kopu Drmno (novembar 2010. - april 2011. godine). Osnovni proračunski korak je bio jedan dan, koji je na nižem nivou iteracija podeljen da 10 delova, nejednakog trajanja (faktor 1.2).

Na Slici 1, prikazan je raspored pijezometarskih nivoa u peskovitom vodonosnom sloju u povlati III ugljenog sloja, dobijen simulacijom režima podzemnih voda sa stanjem koje je vladalo na kraju perioda rekalibracije modela - april 2011. godine.

279

Slika 1. Prikaz rasporeda pijezometarskog nivoa oko površinskog kopa

Drmno na kraju perioda za koji je vršena rekalibracija modela (april

2011. godine)

U cilju ocene kvaliteta izvedene rekalibracije hidrodinamičkog modela površinskog kopa Drmno izvršena je statistička analiza rezultata simulacije režima podzemnih voda. Dobijeni su osnovni statistički pokazatelji vezani za reziduale, odnosno razlike registrovanih i proračunatih vrednosti pijezometarskih nivoa u ukupno 179 osmatračka objekta. Statistički pokazatelji ukazuju na veoma dobru usaglašenost registrovanih i proračunatih vrednosti pijezometarskog nivoa u osmatračkim objektima.

2. HIDRODINAMIČKI PRORAČUN SNIŽENJA NIVOA PODZEMNIH VODA

Prognozni proračuni - postavka

U skladu sa usvojenom dinamikom razvoja površinskog kopa Drmno [4], definisane su konture fronta napredovanja kopa u celini, u karakterističnim vremenskim presecima. U varijantnim proračunima analizirane su dve varijante sistema odbrane kopa od podzemnih voda:

Varijanta 1 - odbrana kopa drenažnim bunarima, i Varijanta 2 - kombinovani sistem odbrane kopa

vodonepropusnim ekranom i drenažnim bunarima.

280

Za obe varijante, kao postojeće stanje uzeto je stanje rudarskih radova na kraju 2012. godine, a rezultati prognoznih proračuna su dati za tri vremenska preseka. Varijanta 1 - odbrana kopa drenažnim bunarima

U Varijanti 1 drenažni bunari se zadaju duž baraža bunara paralelno frontu napredovanja kopa. Bunari dreniraju i šljunak i pesak u povlati glavnog ugljenog sloja. Dinamika izrade bunara do kraja 2020. godine data je u Tabeli 1.

Tabela 1. Dinamika izrade bunara do 2020. godine Godina izrade

Objekti odvodnjavanja Broj objekata

ili dužina Datum

aktiviranja 2013. LC-XIV+ŠLA+ZLB 89+10+40 01.01.2014. 2015. LC-XV+ŠLA+ZLB 88+10+3 01.01.2016. 2019. LC-XVI+ŠLA+ZLB 93+6+11 01.01.2020.

Dinamika izrade bunara kada nema ekrana do 2027. godine data je

u Tabeli 2. Linija bunara LC-XVII je udaljena od linije LC-XVI za 400 m, kao i LC-XVIII od LC-XVII.



ili dužina Datum

aktiviranja 2022. LC-XVII+ZLB+ŠLA 106+8+6 01.01.2023. 2026. LC-XVIII+ZLB+ŠLA 103+8+6 01.01.2027.

Dinamika izrade bunara do 2038. godine data je u Tabeli 3. Svi

bunari dreniraju i šljunak i pesak.



ili dužina Datum

aktiviranja 2030. LC-XIX+ZLB+ŠLA 98+10+7 01.01.2031. 2032. LC-XX+ZLB+ŠLA 92+10+7 01.01.2033. 2034. LC-XXI+ZLB+ŠLA 66+26+7 01.01.2035. 2036. LC-XXII+ZLB+ŠLA 36+28+4 01.01.2037.

Ukupni troškovi odvodnjavanja podzemnih voda u periodu od

2012. do 2038. godine samo drenažnim bunarima prikazani su u Tabeli 4.

281

Tabela 4. Ukupni troškovi odvodnjavanja do 2038. godine - Varijanta 1 Period Iznos (€) 5% Ukupno (€)

2013-2020 53.742.580 2.687.420 56.430.000 2021-2027 38.801.840 1.948.160 40.750.000 2028-2038 81.639.810 4.080.190 85.720.000

Ukupno 174.184.230 8.715.770 182.900.000

Varijanta 2 - odbrana kopa kombinovanim sistemom

Ova varijanta zaštite kopa od podzemnih voda podrazumeva postojanje vodonepropusnog ekrana i drenažnih bunara. U Varijanti 2, zapadnu, severnu i istočnu granicu kopa (do kraja eksploatacije) čini vodonepropusni ekran dubine do drugog ugljenog sloja, odnosno vodonepropusnih glina. Izrada ekrana počinje 2013. godine, a završava se na kraju 2017. godine. Izrada ekrana po godinama prikazana je i na Slici 2.

12 1.94

kanal

? ??

? ?? ??

?

???

??? ??

?

??

? ?

????

???

- ?

????

???

??. 1

11

125.2

124.9

124.3

124.5

123.0

123.2

121.8122.0

119.8

120.1

117.7

117.9

116.5

116.7

115.3115.5

114.2

114.3

112.3112.5

108.6

108.9

Dunavac

D u n

a v

Dunavac

70

5

Kanal 4-1

Kanal 4-2

Kan

al 6

Kanal 4-1

Ka

na

l K

-1

Kanal 4-1

Kanal 4-2

Kanal 4-3

Kan

al 6

Kanal 4-1

Ka

na

l K

-1

Ka

na

l K

-2

Crpna stanica

ŠLC-XIII-3

ŠLC-XIII-4

ŠLC-XIII-5

ŠLC-XIII-6

PLC-XIII-5

PLC-XIII -6

PLC-XIII-7

PLC-XIII-2

PLC-XIII-3

PLC-XIII-4

ŠLC-XIII-1

ŠLC-XIII -2

PLC-XIII-1

ŠLB V 17

ŠLB-V-18

ŠLB-V-19

ŠLB-V-20

ŠLB-V-21

ŠLB-V-22

PLB-V-17

PLB-V-19

PLB-V-20

PLB-V-21

PLB-V-18

ŠLB-V-23

ŠLA-69

ŠLA-70

ŠLA-71

ŠLA-64

ŠLA-65

ŠLA-66

ŠLA-67

ŠLA-68

ŠLA-75

ŠLA-77

ŠLA-83

ŠLA-75

ŠLA-76

ŠLA-78

ŠLA-79

ŠLA-80

ŠLA-81

ŠLA-82

ŠLA-84

PLC-XIV-17

ŠLC-XIV-13

PLC-XIV-18

ŠLC-XIV-14

PLC-XIV-19

ŠLC-XIV-15

PLC-XIV-20

ŠLC-XIV-16

PLC-XIV-21

ŠLC-XIV-17

PLC-XIV-22

ŠLC-XIV-19

PLC-XIV-24

ŠLC-XIV-20

PLC-XIV-25

ŠLC-XIV-21

PLC-XIV-26

ŠLC-XIV-22

PLC-XIV-27

ŠLC-XIV-23

PLC-XIV-28

ŠLC-XIV-24

PLC-XIV-29

ŠLC-XIV-25

PLC-XIV-30

ŠLC-XIV-26

PLC-XIV-31

ŠLC-XIV-27

PLC-XIV-32

ŠLC-XIV-28

PLC-XIV-33

ŠLC-XIV-29

PLC-XIV-34

ŠLC-XIV-30

PLC-XIV-35

ŠLC-XIV-31

PLC-XIV-36

ŠLC-XIV-32

ŠLC-XIV-33

ŠLC-XIV-34

ŠLC-XIV-35

ŠLC-XIV-36

ŠLC-XIV-37

ŠLC-XIV-38

ŠLC-XIV-9

ŠLC-XIV-10

ŠLC-XIV-11

ŠLC-XIV-12

PLC-XIV-14

PLC-XIV-15

PLC-XIV-16

ŠLC-XIV-7

ŠLC-XIV-8ŠLC-XIV-3

ŠLC-XIV-4

ŠLC-XIV-5

ŠLC-XIV-6

PLC-XIV-9

PLC-XIV-10

PLC-XIV-11

PLC-XIV-12

PLC-XIV-5

PLC-XIV-6

PLC-XIV-7

PLC-XIV-8

PLC-XIV-1

PLC-XIV-2

PLC-XIV-3

PLC-XIV-4ŠLC-XIV-1

ŠLC-XIV-2

PLC-XIV-13

Baraža bunara LC-XIV

ŠLC-XIV-18

PLC-XIV-23

Kanal-7 2%

Kanal-8 2%

ZK-1

? ??

? ?? ??

?

???

??? ??

?

??

? ?

????

???

- ?

????

???

??. 1

11

124.3

124.5

123.0

123.2

121.8122.0

119.8

120.1

117.7

117.9

116.5

116.7

115.3115.5

114.2

114.3

112.3112.5

108.6

108.9

2020. godina

T4

T1

T2

T3

T9

T8

T7T6

T5

PL

C-X

V-1

PL

C-X

V-2

PL

C-X

V-3

PL

C-X

V-4

PL

C-X

V-5

PL

C-X

V-6

PL

C-X

V-7

PL

C-X

V-8

PL

C-X

V-9

PL

C-X

V-1

0

PL

C-X

V-1

1

PL

C-X

V-1

2

PL

C-X

V-1

3

PL

C-X

V-1

4

PL

C-X

V-1

5

PL

C-X

V-1

6

PL

C-X

V-1

7

PL

C-X

V-1

8

PL

C-X

V-1

9

PL

C-X

V-2

0

PL

C-X

V-2

1

PL

C-X

V-2

2

PL

C-X

V-2

3

PL

C-X

V-2

4

PL

C-X

V-2

5

PL

C-X

V-2

6

PL

C-X

V-2

7

PL

C-X

V-2

8

PL

C-X

V-2

9

PL

C-X

V-3

0

PL

C-X

V-3

1

PL

C-X

V-3

2

PL

C-X

V-3

3

PL

C-X

V-3

4

PL

C-X

V-3

5

PL

C-X

V-3

6

PL

C-X

V-3

7

PL

C-X

V-3

8

PL

C-X

V-3

9

PL

C-X

V-4

0

PL

C-X

V-4

1

PL

C-X

V-4

2

PL

C-X

V-4

3

SL

C-X

V-1

SL

C-X

V-2

SL

C-X

V-3

SL

C-X

V-4

SL

C-X

V-5

SL

C-X

V-6

SL

C-X

V-7

SL

C-X

V-8

SL

C-X

V-9

SL

C-X

V-1

0

SL

C-X

V-1

1

SL

C-X

V-1

2

SL

C-X

V-1

3

SL

C-X

V-1

4

SL

C-X

V-1

5

SL

C-X

V-1

6

SL

C-X

V-1

7

SL

C-X

V-1

8

SL

C-X

V-1

9

SL

C-X

V-2

0

SLC

-XV

-21

SL

C-X

V-2

2

SL

C-X

V-2

3

SL

C-X

V-2

4

SL

C-X

V-2

5

SL

C-X

V-2

6

SL

C-X

V-2

7

SL

C-X

V-2

8

SL

C-X

V-2

9

SL

C-X

V-3

0

SL

C-X

V-3

1

SL

C-X

V-3

2

PL

C-X

VI-

21

PL

C-X

VI-

22

PL

C-X

VI-

23

PL

C-X

VI-

24

PL

C-X

VI-

25

PL

C-X

VI-

26

PL

C-X

VI-

27

PL

C-X

VI-

28

PL

C-X

VI-

29

PL

C-X

VI-

30

PL

C-X

VI-

31

PL

C-X

VI-

32

PL

C-X

VI-

33

PL

C-X

VI-

34

PL

C-X

VI-

35

PL

C-X

VI-

36

PL

C-X

VI-

37

PL

C-X

VI-

38

PL

C-X

VI-

39

PL

C-X

VI-

40

PL

C-X

VI-

41

PL

C-X

VI-

42

PL

C-X

VI-

43

SL

C-X

VI-

7

SL

C-X

VI-

8

SL

C-X

VI-

9

SL

C-X

VI-

10

SL

C-X

VI-

11

SL

C-X

VI-

10

SL

C-X

VI-

11

SL

C-X

VI-

12

SL

C-X

VI-

13

SL

C-X

VI-

14

SL

C-X

VI-

15

SL

C-X

VI-

16

SL

C-X

VI-

17

SL

C-X

VI-

18

SL

C-X

VI-

19

SL

C-X

VI-

20

PL

C-X

VI-

1

PL

C-X

VI-

2

PL

C-X

VI-

3

PL

C-X

VI-

4

PL

C-X

VI-

5

PL

C-X

VI-

6

PL

C-X

VI-

7

PL

C-X

VI-

8

PL

C-X

VI-

9

PL

C-X

VI-

10

PL

C-X

VI-

11

PL

C-X

VI-

12

PL

C-X

VI-

13

PL

C-X

VI-

14

PL

C-X

VI-

15

PL

C-X

VI-

16

PL

C-X

VI-

17

PL

C-X

VI-

18

PL

C-X

VI-

19

SL

C-X

VI-

2

SL

C-X

VI-

3

SL

C-X

VI-

4

SL

C-X

VI-

5

SL

C-X

VI-

6

SL

C-X

VI-

1

PL

C-X

VI-

20

2015. godina

Baraza bunara LC-XVI

Baraza bunara LC-XV

LEB-1

LEB-2

LEB-3

LEB-4

LEB-5

LEB-6

LEB-7

LEB-8

LEB-9

LEB-10

LEB-11

LEB-12

LEB-13

LEB-14

LEB-15

LEB-16

LEB-17

LEB-18

LEB-19

LEB-20

LEB-21

LEB-22

LEB-23

LEB-24

LEB-25

LEB-26

T6`

LEB-28

LEB-31

LEB-30

LEB-29

LEB-32

LEB-33

LEB-34

LEB-35

LEB-36

LEB-37

LEB-43

LEB-42

LEB-41

LEB-40

LEB-39

LEB-38

LEB-44

LEB-45

LEB-46

LEB-47

LEB-48

LEB-49

LEB-50

LEB-51

LEB-27

LEB-52

T7`LEB-78 LEB-79LEB-74 LEB-75 LEB-76 LEB-77

LEB-53LEB-54

LEB-55

LEB-56LEB-57

LEB-58LEB-59

LEB-60

LEB-61LEB-62

LEB-63

LEB-64

LEB-65

LEB-66

LEB-67

LEB-68

LEB-69LEB-70

LEB-71

LEB-72LEB-73

T8`

LEB-80 LEB-81 LEB-82 LEB-83 LEB-84 LEB-85 LEB-86 LEB-87 LEB-88

LEB-89

LEB-90

LEB-91

LEB-92

LEB-93

LEB-94

LEB-95

LEB-104

LEB-105

LEB-106

LEB-107

LEB-108

LEB-109

LEB-110

LEB-96

LEB-97

LEB-98

LEB-99

LEB-100

LEB-101

LEB-102

LEB-103

T3`

2013. godina

201

4. g

odi

na

2016. godina

2017. g

odin

a

Slika 2. Izrada ekrana po godinama

282

Dinamika izrade bunara i ekrana do kraja 2020. godine data je u Tabeli 5. Svi bunari dreniraju i šljunak i pesak, izuzev bunara LBE-53 do LBE-109 koji dreniraju samo pesak.

Tabela 5. Dinamika izrade bunara i ekrana do 2020. godine

Godina izrade


ili dužina Datum

aktiviranja 2013. LC-XIV+ŠLA 89+10 01.01.2014. 2013. Deonica ekrana T1-T2-T3 2853 m 01.01.2014. 2014. LBE-1 do LBE-27 27 01.07.2014. 2014. Deonica ekrana T3-T3-T4-T5-T6 2581 m 01.01.2015. 2015. LC-XV+LBE-28 do LBE-52 75+25 01.01.2016. 2015. Deonica ekrana T6-T6-T7 2701 m 01.01.2016. 2016. LBE-53 do LBE-79 27 01.07.2016. 2016. Deonica ekrana T7-T7-T8 1746 m 01.01.2017. 2017. LBE-80 do LBE-95 16 01.07.2017. 2017. Deonica ekrana T8-T8-T9 2935 m 01.01.2018. 2018. LBE-96 do LBE-110 15 01.07.2018. 2019. LC-XVI 66 01.01.2020.

Dinamika izrade bunara do 2027. godine data je u Tabeli 6. Bunari

ovih linija dreniraju samo pesak u povlati trećeg ugljenog sloja.



ili dužina Datum

aktiviranja 2022. LC-XVII 61 01.01.2023. 2026. LC-XVIII 43 01.01.2027.

Dinamika izrade bunara do 2038. godine data je u Tabeli 7. Bunari

ovih linija dreniraju samo peskove. Tabela 7. Dinamika izrade bunara do 2038. godine

Godina izrade


ili dužina Datum

aktiviranja 2030. LC-XIX 40 01.01.2031. 2035. LC-XX 24 01.01.2036.

Ukupni troškovi odvodnjavanja podzemnih voda u periodu od

2012. do 2038. godine drenažnim bunarima i ekranom prikazani su u Tabeli 8.

283

Tabela 8. Ukupni troškovi odvodnjavanja do 2038. godine - Varijanta 2

Period Iznos 5% Ukupno 2013-2020 102884080 5145920 108030000 2021-2027 20815580 1034420 21850000 2028-2038 21046900 1053100 22100000

Ukupno 144746560 7233440 151980000

U prognoznim proračunima proticaji bunara na površinskom kopu

su zadavani, imajući u vidu nekoliko kriterijuma i ograničenja: Rad drenažnih bunara je simuliran u kontinuiranom radu u

trajanju od jedne godine za svaki vremenski presek (01.01. - 31.12.).

Početni kapaciteti bunara ne smeju da budu preveliki, jer se ne postiže željeni efekat odvodnjavanja i pored naglog sniženja nivoa u bunaru, u njegovoj okolini se ne formira odgovarajuća depresija. Ovo je posledica filtracionih i granulometrijskih karakteristika porozne sredine povlatnih (peskovitih) sedimenata uglja.

Paralelno sa postepenim oceđivanjem i opadanjem nivoa podzemnih voda duž linija, proticaji bunara se smanjuju na odgovarajući način. Potrebno je ostvariti balans između proticaja bunara i sniženja nivoa, kako u njemu i njegovoj neposrednoj okolini, tako i u široj zoni svake od baraža.

Bunari duž obodnih baraža trajno ostaju u pogonu. Njihovi kapaciteti se donekle smanjuju tokom vremena, ali sporije nego kapaciteti bunara u okviru zone otkopavanja otkrivke.

Hidrodinamički proračuni su realizovani u nestacionarnom režimu strujanja za određeni vremenski presek u trajanju od jedne godine, pri čemu je osnovni proračunski korak je bio mesec dana, koji je na nižem nivou iteracija podeljen da 10 delova, nejednakog trajanja (faktor 1,2) 3. REZULTATI PROGNOZNIH PRORAČUNA

U sprovedenoj hidrodinamičkoj analizi zaštite kopa od

podzemnih voda obrađene su dve varijante, a rezultati proračuna prognoze odvodnjavanja površinskog kopa Drmno su interpretirani i prikazani na sledeći način:

Za prikaz rezultata proračuna usvojena su tri karakteristična vremenska preseka i to: kraj 2020., kraj 2027. i kraj 2038. godine (za svaku varijantu);

284

Pijezometarski nivoi u peskovitim sedimentima u povlati III ugljenog sloja dobijeni proračunima, prikazani su u obliku karata hidroizohipsi koje su date sa ekvidistancom od 5 m, za svaku varijantu i svaki vremenski presek;

Bilans podzemnih voda dat je preko bilansa baražnih linija ispred konture napredovanja kopa, i preko bilansa pojedinačnih bunara u okviru ovih linija.

Na Slikama od 4 do 9, prikazane su karte rasporeda pijezometarskog nivoa u peskovitom vodonosnom sloju u povlati III ugljenog sloja, za odabrane vremenske preseke.

Slika 4. Raspored pijezometarskog nivoa u peskovima iznad

III ugljenog sloja (kraj 2020. godine) - Varijanta 1

285





286



Slika 9.13. Raspored pijezometarskog nivoa u peskovima iznad


287



Neophodno je dati objašnjenje, vezano za pravilno tumačenje

rezultata proračuna, koji se odnose na rad drenažnih bunara. Bunari su u modelu zadavani preko svojih proticaja. Pijezometarski nivoi u poljima sa zadatim proticajima (bunarima) nikako ne mogu biti i realni u bunarima, iz dva razloga. Prvi i osnovni je taj, što se ni približno ne znaju hidrauličke karakteristike projektovanih bunara i njihove prifiltarske zone. Analogija sa postojećim bunarima nije mogla biti izvedena zbog nedostatka odgovarajućih podataka.

Drugi razlog je na određeni način posledica prvog, a to je da su bunari reprezentovani sa poljima diskretizacije dimenzija 10*10 m. Dakle, pijezometarski nivoi u poljima sa zadatim bunarskim proticajima su u stvari reprezentativni nivoi u ovim poljima. Inače, svaki bunar je postavljen u posebnom polju diskretizacije, a maksimalna greška u postavci njegove lokacije (koordinatama) je do ± ~5 m.

Od suštinskog značaja za pravilno planiranje i projektovanje bunarskog sistema jeste definisanje kriterijuma njegovog racionalnog rada, kao što su: početni kapaciteti, željena brzina opadanja nivoa, referentni nivoi prelaska većeg proticaja na manji, veličina novih, manjih proticaja, referentni nivoi minimalnog kapaciteta, itd.

Da bi se pomenuti kriterijumi definisali, neophodno je da se raspolaže sa odgovarajućim podlogama, podacima o filtracionim karakteristikama sredine, posebno u užoj zoni budućih baraža,

288

hidrauličkim karakteristikama projektovanih bunara, podacima o procesima starenja postojećih bunara, podacima o projektovanoj (i što je još važnije raspoloživoj) opremi, itd.

Sa prikazanih karata rasporeda pijezometarskih nivoa se može zaključiti da se u povlatnim peskovima trećeg ugljenog sloja uočava značajan efekat rada drenažnog sistema u obe varijante. Evidentna je razlika između strujne slike podzemnih voda unutar krajnjih kontura drenažnog sistema i područja izvan ove konture. Usled intenzivnog rada bunarskog sistema, unutar kontura drenažnog sistema dolazi do znatnog obaranja pijezometarskog nivoa podzemnih voda u povlatnim peskovima. Za prvi vremenski presek (kraj 2020. godine), po Varijanti 2 ostvareno je nešto veće obaranje nivoa podzemnih voda, kako ispred fronta napredovanja kopa, tako i u zapadnom delu baraže LC-XV, gde je ostvareno 5-10 m veće sniženje u odnosu na Varijantu 1. Za drugi vremenski presek (kraj 2027. godine), ostvareno je gotovo identično obaranje nivoa podzemnih voda ispred kopa, dok je po Varijanti 2 unutar područja obuhvaćenog ekranom na širem prostoru oboren nivo podzemnih voda i do 10 m više nego po Varijanti 1. Na kraju prognoznih proračuna, na kraju 2038. godine, neposredno ispred konture ostvareno je veće obaranja nivoa podzemnih voda u Varijanti 2, dok je po Varijanti 1 ostvareno veće obaranje nivoa podzemnih voda u neposrednom priobalju Dunava.

Dalja analiza vezana je za bilans drenažnih bunara. Utvrđeni su pojedinačni početni kapaciteti bunara u drenažnim linijama za prvu, odnosno drugu varijantu za prvi vremenski presek (kraj 2020. godine), drugi (kraj 2030. godine) i za treći vremenski presek (kraj 2038. godine). U Tabeli 9 su prikazane uporedne vrednosti broja bunara, ukupnih kapaciteta novih bunara i njihove prosečne vrednosti za obe varijante i za sva tri vremenska preseka. Bunari drenažnih linija ŠLA, ZLB, LEB i LC-XVI su prikazani samo pri prvom pojavljivanju. Izuzev bunara linije LC-XVI koji se pojavljuju i u drugom vremenskom preseku, ostali bunari koji se nalaze u obodnim baražama ostaju u funkciji i u poslednjem vremenskom preseku.

289

Tabela 9. Uporedni prikaz broja bunara po varijantama odbrane kopa od podzemnih voda, ukupnog kapaciteta drenažnih bunara i prosečnog kapaciteta bunara.

Varijanta 1 Varijanta 2

Vremenski presek

(godina)

Drenažna linija

Ukupan broj

bunara

Ukupan Q (l/s)

Qsr (l/s)

Doticaj u kop (l/s)

Drenažna linija

Ukupan broj

bunara

Ukupan Q (l/s)

Qsr (l/s)

Doticaj u kop (l/s)

2020

ŠLA 26 78 3,00

104,7

ŠLA 10 30 3,00

92

LC-XIV 89 720 8,09 LC-XIV 89 720 8,09

ZLB 54 484 8,96 LEB 110 856 7,78

LC-XV 88 646 7,34 LC-XV 75 610 8,13 LC-XVI 93 682 7,33 LC-XVI 66 542 8,21

UKUPNO 350 2610 UKUPNO 350 2758

2027

ŠLA 12 36 3,00

101,0

86 LC-XVII 106 760 7,17 LC-XVII 61 470 7,70

ZLB 16 144 9,00 LC-XVIII 103 744 7,22 LC-XVIII 43 362 8,42 UKUPNO 237 1684 UKUPNO 104 832

2038

ŠLA 25 75 3,00

97,0

78

ZLB 74 674 9,00 LC-XIX 98 478 4,88 LC-XIX 40 266 6,65

LC-XX 92 512 5,56 LC-XX 24 174 7,25

LC-XXI 66 434 6,58 LC-XXII 36 280 7,78

UKUPNO 391 2453 UKUPNO 64 440

4. ZAKLJUČAK

U sprovedenoj hidrodinamičkoj analizi zaštite kopa Drmno od

podzemnih voda obrađene su dve varijante: Varijanta 1 - odbrana kopa drenažnim bunarima i Varijanta 2 - kombinovani sistem odbrane kopa vodonepropusnim ekranom i drenažnim bunarima. Nakon analize dat je uporedni prikaz rezultata proračuna prognoze odvodnjavanja površinskog kopa Drmno, sa vrednostima broja bunara, ukupnih kapaciteta novih bunara i njihove prosečne vrednosti za obe varijante i za sva tri vremenska preseka. Na osnovu podataka iz Tabele 7 može se zaključiti sledeće:

U Varijanti 1 izrađuje se 561 bunar više nego u Varijanti 2 gde pored manjeg broja drenažnih bunara postoji i vodonepropusni ekran.

Na kraju 2020. godine (prvi analizirani presek rada drenažnog sistema) broj novoizvedenih bunara je identičan sa približno istim ukupnim kapacitetom ovih bunara, pri čemu u Varijanti 2 svih 110 bunara drenažne linije LEB ostaju u funkciji do kraja rada kopa.

U drugom vremenskom preseku, u Varijanti 2 se zahvata 50% manje podzemnih voda uz lokalno veće obaranje nivoa.

290

U trećem vremenskom preseku, nešto veće obaranje nivoa podzemnih voda ostvareno je sistemom odbrane simuliranim u Varijanti 2, uz učešće 6 puta manje drenažnih bunara nego u Varijanti 1 i zahvatanjem 5,5 puta manje podzemnih voda.

Doticaj podzemnih voda u površinski kop, mimo drenažnih bunara opada vremenom, a nešto niže vrednosti (za 13-20%) dobijene su u Varijanti 2.

Na kraju hidrodinamičke analize može se zaključiti da se nešto veće obaranje nivoa podzemnih voda ostvaruje u varijanti zaštite kopa koja uključuje i drenažne bunare i vodonepropusni ekran. Najveća ulaganja po Varijanti 2 su u početnim godinama, kada se izrađuje ekran i obodni drenažni bunari linije LEB. Međutim, naknadni investicioni i eksploatacioni troškovi su višestruko niži u odnosu na Varijantu 1. Rešenje odvodnjavanja sa kombinacijom vodonepropusnog ekrana i linija bunara je i znatno pouzdanije, posebno imajući u vidu i pozitivan efekat u odnosu na zaštitu životne sredine. Literatura

1. Polomčić D. (2008), Hydrodynamical model of groundwater

regime in limonite ore body Buvac (Republika Srpska), 4th International Conference - COAL 2008, pp. 392-406, Belgrade

2. Polomčić D., Bajić D., Buhač D. (2011), 3D hidrodinamički

model površinskog kopa Polje E (kolubarski ugljonosni basen), Zbornik radova sa V Međunarodne konferencije UGALJ2011, str. 320-330, ISBN: 978-86-83497-17-1, Zlatibor

3. Pavlović V., Šubaranović T. (2012), Pouzdanost, optimizacija i

upravljanje sistemima odvodnjavanja površinskih kopova, Monografija, Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet, Beograd

4. Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet (2009), Glavni rudarski projekat površinskog kopa Drmno za kapacitet

9*106 tona uglja godišnje, Beograd 5. Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet (2009),

Uprošćeni rudarski projekat zaštite površinskog kopa drmno od

podzemnih voda zamenskim bunarima na delovima baraža LC-

IX’ i LC-X, Beograd 6. Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet (2011),

Uprošćeni rudarski projekat izrade prve deonice

vodonepropusnog ekrana na površinskom kopu Drmno u

kostolačkom ugljenom basenu, Beograd

izbor sistema odvodnjavanja povrŠinskog … sistema za... · izbor optimalnog sistema...

Documents