Nr2ro2017

Revista Minelor Mining Revue PUBLICAŢIE INTERNAŢIONALĂ DESPRE MINERIT ŞI MEDIU Vol. 23 Nr. 2 / 2017 ISSN-L 1220 – 2053 / ISSN 2247 -8590

Publicat de Universitatea din Petroşani

REVISTA MINELOR - MINING REVUE COLECTIVUL EDITORIAL Editor şef: Prof.univ.dr.ing. Ilie ONICA Co-editori: Șef lucr.dr.ing. Paul Dacian MARIAN Lect. Lavinia HULEA Senior editori: Prof.univ.dr.ing. Dumitru FODOR Prof.univ.dr.ing. Nicolae ILIAŞ Prof.univ.dr.ing. Mircea GEORGESCU Comitetul ştiinţific: Prof. Iosif ANDRAS - Universitatea din Petroșani, România Dr.hab.ing. Marwan AL HEIB - Ecole des Mines de Nancy, INERIS, Franța Prof. Victor ARAD - Universitatea din Petroşani, România Prof. Lucian BOLUNDUȚ - Universitatea din Petroşani, România Prof. Ioan BUD - Universitatea Tehnică Cluj-Napoca, România Prof. Mihai Pascu COLOJA - Universitatea de Petrol și Gaze din Ploiești, România Prof. Ştefan COVACI - Universitatea din Petroşani, România Prof. Eugen COZMA - Universitatea din Petroșani, România Prof. Nicolae DIMA - Universitatea din Petroşani, România Prof. Carsten DREBENSTEDT - TU Bergakademie Freiberg, Germania Prof. Ioan DUMITRESCU - Universitatea din Petroșani, România Dr.ing. George-Artur GĂMAN - I.N.C.D. INSEMEX Petroşani, România Prof. Ioan GÂF-DEAC - Universitatea Dimitrie Cantemir Bucureşti, România Dr.ing. Edmond GOSKOLLI - National Agency of Natural Resources, Albania Prof. Mircea GEORGESCU - Universitatea din Petroşani, România Prof. Monika HARDIGORA - Technical University of Wroclaw - Polonia Prof. Andreea IONICĂ - Universitatea din Petroşani, România Prof. Alexandr IVANNIKOV - Moscow State Mining University - Rusia Prof. Oleg I. KAZANIN - National Mineral Resources University of Sankt Petersburg - Rusia Prof. Vladimir KEBO - Technical University of Ostrava - Rep. Cehă Conf. Charles KOCSIS - University of Nevada, Reno, S.U.A. Prof. Sanda KRAUSZ - Universitatea din Petroşani, România Prof. Maria LAZĂR - Universitatea din Petroşani, România Prof. Monica LEBA - Universitatea din Petroşani, România Prof. Per Nicolai MARTENS - RWTH Aachen University - Germania Prof. Roland MORARU - Universitatea din Petroşani, România Prof. Jan PALARSKI - Silesian University of Technology - Gliwice, Polonia Prof. George PANAGIOTU - National Technical University of Athens - Grecia Prof. Lev PUCHKOV - Moscow State Mining University - Rusia Prof. Pavel PAVLOV - University of Mining and Geology St. Ivan Rilsky Sofia - Bulgaria Prof. Sorin Mihai RADU - Universitatea din Petroşani, România Prof. Ilie ROTUNJANU - Universitatea din Petroşani, România Dr. Ing. Raj SINGHAL - Int. Journal of Mining, Reclamation and Environment - Canada Prof. Mostafa Mohamed TANTAWY - Assiut University - Egipt Prof. Mihaela TODERAȘ - Universitatea din Petroşani, România Prof. Lyuben TOTEV - University of Mining and Geology Sofia - Bulgaria Prof. Ingo VALMA - Tallin University of Technology - Estonia Conf. Ioel VEREȘ - Universitatea din Petroşani, România Prof. Yuriy VILKUL - Technical University of Krivoi Rog - Ucraina Prof. Işik YILMAZ - Cumhuriyet University - Turcia Acad. Dorel ZUGRĂVESCU - Institutul de Geodinamică al Academiei Române, România

CUPRINS

Dumitru FODOR Considerații privind mecanizarea proceselor de producție din cariere

2

Dacian-Andrei FLOAREA, Ilie ONICA, Dacian-Paul MARIAN, Ramona-Rafila MARIAN Analiza stabilităţii clădirilor în condiţiile exploatării cu banc de cărbune subminat a stratelor groase din Valea Jiului, folosind modelarea cu elemente finite în 3D

12

Alina Adela DAVIDOIU (TEŞCAN) Rolul mineritului în evoluţia socio-economică a Văii Jiului

20

Andrei Cristian RADA, Sorin VĂTAVU, Carmen FLOREA Cercetări privind funcționarea sistemelor hidraulice pentru pomparea apelor

25

Sorin Alexandru AVRAM Identificarea și evaluarea riscului la instalațiile de stocare a gazelor naturale

33

Cupru Min SA Abrud - 40 de ani de activitate

37

Recenzie ”Cărbunele – ultima falie” autor ing. Mihai Bujor BOGDAN

40

CONSIDERAȚII PRIVIND MECANIZAREA PROCESELOR DE PRODUCȚIE DIN CARIERE Dumitru FODOR* 1. Generalități La alegerea tipului de exploatare ce se va aplica unui zăcământ, în funcţie de forma, dimensiunile şi aşezarea acestuia în scoarţă, se întâlnesc următoarele trei cazuri: I. Exploatarea la suprafaţă este evidentă pentru întreaga rezervă de substanţă minerală utilă din zăcământ; II. Exploatarea la suprafaţă este avantajoasă numai pentru o parte din rezervele zăcământului, restul urmând să fie exploatate prin lucrări subterane; III. Din cauza adâncimii mari la care se află zăcământul, exploatarea la suprafaţă este exclusă, urmând ca exploatarea acestuia să se facă numai prin lucrări miniere subterane; Pentru extragerea integrală a unui zăcământ prin lucrări miniere la suprafaţă, acesta trebuie să fie: un zăcământ sub forma unui depozit de mari dimensiuni sau un zăcământ stratiform de grosime mică, medie sau mare de mare extindere, situat la o adâncime mică faţă de suprafaţă.

Pentru extragerea parţială a zăcământului prin lucrări miniere la suprafaţă, acesta trebuie să se prezinte sub formă de strat, lentilă sau filon, de mare grosime şi înclinare medie sau mare, care aflorează sau ajunge până aproape de suprafaţă.

Zăcămintele sub formă de lentile, cuiburi şi impregnaţii, se exploatează total sau parţial la suprafaţă, în cariere, funcţie de aşezarea şi de extinderea pe care acestea o au în scoarţa terestră.

Din punct de vedere al suprafeţei zonei care cantonează zăcământul exploatabil la zi, aceasta poate fi: câmpie, versant, deal, colină sau suprafaţă acvatică.

Pentru ca exploatarea la zi a zăcămintelor să fie avantajoasă atât din punct de vedere tehnic cât şi economic pe lângă condiţiile geologice favorabile trebuie să mai fie îndeplinite încă o serie de condiţii, dintre care cele mai importante sunt:  Un relief favorabil al regiunii care să permită dezvoltarea normală a exploatării la suprafaţă;  Un regim hidrologic favorabil lipsit de ape de suprafaţă sau de pânze acvifere subterane; prezenţa pânzelor acvifere subterane impune luarea unor măsuri eficiente de drenare a acestora şi evacuarea apelor în afara câmpului de exploatare la suprafaţă;  Stratele acoperitoare zăcământului să fie alcătuite de preferinţă din roci care se extrag uşor;

* Prof.dr.ing., Universitatea din Petroșani

2

 Un climat acceptabil, care să permită o anumită perioadă de lucru lipsită de manifestări atmosferice excesive.

Din punct de vedere economic, tehnic și al conținutului se pretează a fi exploatate la zi: - zăcămintele de combustibili minerali solizi (turbă, lignit, cărbune brun etc.); - zăcămintele de minereuri metalifere (fier, cupru, zinc, aur etc.); - zăcămintele de substanțe nemetalifere (caolin, fosfați, humă, bentonită, sulf, azbest etc.); - rocile de toate proveniențele folosite ca materiale de construcție și decorație (nisip, pietriș, marmură, granite, calcare etc.).

Când condiţiile locale şi cele tehnicoeconomice asigură, în mod evident, exploatarea totală sau parţială la zi pentru un zăcământ, se trece la deschiderea şi pregătirea zăcământului pentru exploatare şi apoi la descopertarea şi extragerea efectivă a acestuia pentru asigurarea nivelului de producţie planificată.

De cele mai multe ori descopertarea şi extragerea substanţei minerale utile necesită organizarea şi efectuarea a patru operaţii principale: excavarea din masiv, încărcarea pe dispozitivul de transport, transportul şi depozitarea utilului sau haldarea sterilului.

Aceste operaţii urmează să fie mecanizate prin adoptarea unor utilaje judicios alese care să conducă la preţuri de producţie, cât mai reduse pe unitatea de material excavat. În cazuri particulare una sau alta din aceste operaţii poate lipsi ca o lucrare independentă. Astfel, de exemplu, atunci când se lucrează în substanţe minerale utile şi roci moi sau afânate, extragerea din masiv lipseşte ca operaţie independentă, ea suprapunându-se cu încărcarea materialului din font, fiind executata de acelaşi utilaj. Din punct de vedere economic, cele mai costisitoare operaţii de producţie din exploatarea la zi sunt cele de transport şi de formarea haldelor. De exemplu, la realizarea lucrărilor de descopertare transportul şi formarea haldelor reprezintă 70 % din costul total al descopertării în cazul rocilor de tărie mică şi 60 % în cazul rocilor tari sau stâncoase. În exploatarea la zi, paralel cu executarea principalelor operaţii ale procesului de producţie, apare necesitatea realizării diferitelor lucrări auxiliare, fără de care înfăptuirea primelor devine imposibilă. Astfel, dintre lucrările auxiliare strâns legate de operaţiile principale menţionăm: schimbarea sculelor de forare sau recondiţionarea şi ascuţirea acestora în cazul extragerii rocilor tari prin lucrări de forare-împuşcare; schimbarea cuţitelor Revista Minelor / Mining Revue - nr. 2 / 2017

tăietoare si a cupelor excavatoarelor în cazul extragerii mecanice; riparea liniilor de cale ferată de lângă fronturile de lucru şi cele de haldă, în cazul transportului feroviar, riparea transportoarelor nestaţionare din fronturile de lucru şi de haldă în căzui, transportului continuu cu benzi transportoare; nivelarea bermelor de lucru, şi amenajarea căilor de acces la transportul auto etc.

2. Tehnologii de lucru folosite în cariere În cariere, în funcţie de tăria rocilor care se extrag, se folosesc tehnologii în flux continuu şi tehnologii în flux discontinuu.

Cele mai frecvente tehnologii de extragere, încărcare, transport şi haldare a sterilului din cariere sunt prezentate în tabelul nr.1, iar pentru util tehnologiile de extragere-încărcare, transport şi depozitare sunt arătate în tabelul nr.2.

După cum se constată din tabelul nr.2, substanţa minerală utilă extrasă din zăcământ se transportă şi se descarcă în depozitele sau silozurile instalaţiilor de preparare sau, când nu necesită nici un fel de prelucrare sau preparare, aceasta se expediază după extragere direct consumatorilor.

Condiţiile specifice de lucru din cariere, volumele mari de lucrări necesare de realizat in unitatea de timp, precum şi folosirea raţională a forţei de muncă, necesită şi justifică mecanizarea complexă a principalelor operaţii de producţie din exploatarea la zi.

3. Mecanizarea proceselor de producție din cariere Prin mecanizare complexă a proceselor de producţie din cariere se înţelege acel sistem de executare a lucrărilor miniere la zi, în care toate operaţiile principale şi auxiliare, legate intre ele, sunt complet mecanizate, iar utilajul tehnic pentru mecanizarea fiecăreia din aceste operaţii ale procesului de producţie corespunde funcţional, în ceea ce priveşte puterea şi capacitatea sa, cu puterea şi capacitatea utilajelor şi instalaţiilor principale din exploatare care în majoritatea cazurilor sunt excavatoare cu o cupă sau cu mai multe cupe. În figurile 1 și 2 sunt prezentate utilajele specifice folosite pentru realizarea în cariere a unor linii tehnologice de producție în flux continuu și discontinuu.

Mecanizarea intensivă şi extensivă a proceselor de producţie în industria minieră, în general, şi în exploatările la zi, în special, asigură: - creşterea continuă a producţiei şi a productivităţii muncii si scăderea concomitentă a costului pe unitatea de produs; - aprovizionarea şi funcţionarea neîntreruptă a tuturor ramurilor industriale a căror activitate de producţie este legată de prelucrarea şi consumul de substanţe minerale şi roci utile;

ISSN-L 1220-2053 / ISSN 2247-8590 Editura Universitas, Petroşani, Romania

- condiţii optime de lucru - lumină, aer, igienă şi deci condiţii foarte bune de securitatea muncii; - reducerea numărului muncitorilor necesari şi în special a personalului tehnic şi de supraveghere; - aplicarea unor metode de exploatare cu fronturi lungi şi înălţimi ce depăşesc 15-20 m, capabile să asigure producţii mari şi foarte mari; - intrarea în producţie a carierelor se face într-un timp mai scurt decât a exploatărilor subterane şi ca urmare termenul de imobilizare a investiţiilor să fie mai redus şi, deci, recuperarea lor să se facă mai repede; - posibilitatea adoptării nivelului de producţie la cerinţele industriei consumatoare deoarece fronturile de lucru cu rezerve gata de exploatare au lungimi şi înălţimi mari şi foarte mari.

3.1 Particularități ale mecanizării proceselor de producție din Cariere Mecanizarea actuală a exploatărilor la zi din ţara noastră şi de pretutindeni, se caracterizează din punctul de vedere al maşinilor şi utilajelor folosite, prin două particularităţi principale: - printr-o mare diversitate a utilajelor destinate executării diferitelor operaţii ale procesului de producţie; - prin dimensiunile impresionante şi puterile instalate foarte mari care pot ajunge la ordinul mai multor mii de kilowaţi.

Prima particularitate, adică diversitatea utilajelor este condiţionată de tipul rocilor şi a substanţelor minerale utile ce se vor extrage, proprietăţile fizico-mecanice ale acestora, modul de acţiune a organului de lucru, tipul energiei folosite, sistemul de deplasare etc.

Astfel la forarea găurilor de sondă în cazul extragerii rocilor tari prin lucrări de forareîmpuşcare, după modul de lucru a sapei pe talpa găurii de sondă, pot fi folosite trei tipuri de instalaţii de forat: instalaţii percutante; instalaţii rotative; instalaţii roto-percutante.

Pentru încărcarea sau extragerea propriu-zisă a rocilor sterile şi a substanţelor minerale utile din fronturile de lucru se folosesc cinci tipuri de utilaje: screpere (cu cablu sau pe roţi); încărcătoare (tractoare cu cupă); excavatoare cu acţiune intermitentă, (excavatoare lopată mecanică, dragline, graifere); excavatoare cu acţiune continuă (excavatoare cu rotor şi cupe tăietoare şi excavatoare elindă), şi hidromonitoare care dislocă şi transportă roca cu ajutorul unui curent de apă sub presiune.

Pentru deplasarea substanţelor minerale utile şi a rocii sterile din fronturile de lucru până la punctele de descărcare se folosesc cinci tipuri de transport mecanizat: transportul pe cale ferată; transport cu cabluri aeriene - funiculare; transportul auto; transportul cu transportoare cu bandă şi transportul hidraulic.

3

4

Revista Minelor / Mining Revue - nr. 2 / 2017

ISSN-L 1220-2053 / ISSN 2247-8590 Editura Universitas, PetroĹ&#x;ani, Romania

5

6

Revista Minelor / Mining Revue - nr. 2 / 2017

Fig. 1 Utilaje specifice pentru realizarea ĂŽn cariere a unor linii tehnologice ĂŽn flux continuu

ISSN-L 1220-2053 / ISSN 2247-8590 Editura Universitas, Petroşani, Romania

7

Fig. 2 Utilaje specifice pentru realizarea în cariere a unor linii tehnologice în flux discontinuu

În funcţie de tipul maşinii care realizează tracţiunea, transportul pe cale ferată se subîmparte în: transport cu locomotive cu ardere internă şi transport cu locomotive electrice.

Transportul cu locomotive, în general, se aplică la exploatările la zi cu producţii mari şi medii, la distanţe mari de transport şi la adâncimi nu prea mari ale carierelor. Astăzi acest sistem de transport se foloseşte cel mai mult în exteriorul carierelor, de la punctele de livrare până la beneficiarii producţiei care uneori se găsesc la sute de kilometri distanţă.

Transportul cu cabluri aeriene sau funiculare este folosit în cazul carierelor cu producţii mici, cel mult medii, care au drept obiectiv extragerea rocilor tari. În ultimul timp acest sistem de transport este folosit din ce în ce mai puţin.

Transportul auto, în exploatările la zi, a început să fie aplicat, din ce în ce mai mult şi se realizează cu autobasculante, remorci şi semiremorci tractate de tractoare pe roţi sau pe şenile. Acest tip de transport se aplică: în cariere cu producţii mici şi medii care au o durată mică de funcţionare; la zăcămintele orizontale sau cu o înclinare mică, la care fronturile de lucru se deplasează cu viteză mare; în cazul zăcămintelor cu configuraţie complicată, precum şi în cazul reliefului accidentat când este necesară o exploatare selectivă; la carierele cu adâncime mare, când transportul pe cale ferată ar necesita lungimi mari ale traseului datorită condiţiilor de pantă care poate fi de maxim 45 ‰; când distanţa de transport nu depăşeşte 3-4 km. Transportul auto se foloseşte cu rezultate bune şi la carierele mari şi cu durată mare de funcţionare. Din punctul de vedere al tăriei rocilor se recomandă mai ales în cazul rocilor tari, care pot fi şi abrazive. În cazul transportului cu transportoare cu bandă în exploatarea la zi, se deosebesc trei categorii de transportoare: transportoare staţionare; transportoare semistaţionare şi transportoare nestaţionare.

Acest sistem de transport se recomandă: în cazul carierelor de cărbuni, precum şi a altor substanţe minerale utile sau materiale de construcţii care nu sunt prea tari şi abrazive şi care nu se lipesc de bandă; la producţii mari şi foarte mari; pentru orice adâncime a carierelor şi îndeosebi la adâncimi mari; când distanţele de transport nu sunt prea mari. În anumite condiţii de lucru nu este economic efectuarea întregului transport numai cu locomotive, auto sau cu transportoare cu bandă, recurgându-se la folosirea sistemelor de transport combinate. Cele mai răspândite sisteme combinate de transport sunt: auto şi pe cale ferată; auto-schip pe plane înclinate; auto-staţie de concasare-transportoare cu bandă. De exemplu când fronturile de lucru din carieră se deplasează cu viteze relativ mari, iar adâncimea carierei este mare, se recomandă ca transportul în carieră să se facă cu autobasculante, iar din carieră la suprafaţă cu transportoare cu bandă de cauciuc.

Transportul hidraulic este folosit în exploatările la zi la transportul rocilor din descopertă şi al substanţelor minerale utile care se extrag, de obicei, prin 8

hidromecanizarea operaţiilor. Se recomandă a fi folosit în cazul materialelor necoezive sau cu coeziune mică, cum sunt nisipurile şi depozitele aluvionare, ce se extrag uşor cu ajutorul hidromonitoarelor şi nu necesită o sfărâmare prealabilă.

Pentru lucrările de haldă se folosesc trei tipuri de utilaje: - excavatoare cu acţiune intermitentă sau continuă, destinate în mod special lucrului în haldă; - transbordoare cu braţ în consolă pentru formarea haldelor; - buldozere mari pentru nivelarea şi împingerea materialului adus în haldă cu diferite mijloace de transport. În plus, pentru lucrări de haldă şi de amenajare a drumurilor mai sunt folosite screpere, scarificatoarele şi autogrederele.

Cea de a doua particularitate, adică puterea practic nelimitată a utilajelor din fluxul tehnologic de exploatare la zi, se caracterizează, în prezent, de exemplu, prin următoarele date: - puterea de acţionare a maşinilor de perforat variază în limitele de la 4 ÷ 12 kW – perforatoare grele pneumatice percutante – până la 300 ÷ 500 kW – sondeze rotative pentru forajul cu sape cu role; - puterea instalaţiilor de forţă ale excavatoarelor cu o singură cupă variază în funcţie de capacitatea cupei de la 250 kW la 22.000 kW pentru o variaţie a capacităţii cupei de la 3 la peste 150 m3; - puterea instalată în cazul excavatoarelor cu acţiune continuă de tipul cu rotor şi cupe tăietoare variază în funcţie de numărul cupelor montate pe rotor şi de volumul acestora de la 200 la 15.000 kW; - locomotivele electrice cu contact folosite în cariere au puteri de peste 3.500 kW, iar benzile transportoare de mare capacitate sunt acţionate de grupuri de acţionare plasate la ambele capete a căror putere poate depăşi 4.000 kW.

3.2 Alegerea tehnologiilor de lucru și a schemelor de mecanizare în cariere Diversitatea tipurilor şi puterile utilajelor folosite în exploatările la zi este impusă de varietatea condiţiilor naturale şi tehnice de producţie, în care aceste utilaje sunt puse să lucreze.

Alegerea unei tehnologii de extragere, transport şi depozitare în cariere este determinată de trei factori principali şi anume: - proprietăţile fizico-mecanice şi în special tăria substanţei minerale utile şi a rocilor înconjurătoare sau acoperitoare zăcământului; - elementele geometrice şi de aşezare în scoarţa terestră a zăcământului de substanţă minerală utilă precum şi tectonica şi microtectonica zăcământului cu evidenţierea planurilor de faliere şi de minimă rezistenţă; - rezervele de substanţă minerală utilă şi calitatea acestora, care determină prin volumul şi valoarea lor capacitatea de producţie posibilă de realizat pe an în cariera respectivă.

Revista Minelor / Mining Revue - nr. 2 / 2017

Alegerea schemei generale de mecanizare şi rezolvarea problemei mecanizării proceselor tehnologice miniere din exploatările miniere la suprafaţă este un act de decizie greu de luat comparativ cu situaţia din alte ramuri industriale. Acest lucru se datoreşte în principal următoarelor particularităţi esenţiale: - fronturile de lucru, în care se execută operaţiile de bază ale procesului tehnologic de tăiere şi încărcare, sunt în continuă deplasare şi odată cu acestea se deplasează întreg utilajul din carieră; - schema de transport din carieră este destul de complicată, având multe ramificaţii, puncte de încărcare şi reâncărcare şi suferă schimbări încontinuu datorită deplasării fronturilor de lucru pe care le deserveşte; - condiţiile de zăcământ sunt diferite de la un zăcământ la altul, variind în limite foarte largi. Zăcămintele pot avea forme de depozitare, stocuri, filoane, strate, impregnaţii etc. Cele sub formă de filoane sau strate pot avea grosimi de la centimetri la zeci de metri şi înclinări de la 0 la 90º. Tăria substanţelor minerale utile şi a rocilor înconjurătoare variază de la roci sedimentare neconsolidate – nisipuri curgătoare – până la roci eruptive sau metamorfice extrem de tari, cum ar fi de exemplu granitele, bazaltele, cuarţitele etc. Condiţiile de zăcământ pot varia şi în limitele unuia şi aceluiaşi zăcământ sau chiar strat şi filon; în multe cazuri chiar dea lungul unui front de lucru se constată variaţii ale elementelor geometrice şi de aşezare a formaţiunilor utile.

Particularităţile prezentate mai sus arată în mod elocvent că mecanizarea proceselor de producţie din cariere este o problemă dificilă de rezolvat.

Factorii principali care influenţează şi de care trebuie să se ţină seama în mod obligatoriu la alegerea schemei generale de mecanizare a exploatărilor la zi sunt: tăria substanţei minerale utile şi a rocilor înconjurătoare; forma, dimensiunile şi aşezarea zăcământului în scoarţa terestră şi producţia de substanţă minerală utilă necesară de realizat, care pentru condiţiile specifice ale carierei în cauză va determina şi volumul lucrărilor de descopertare necesare de efectuat.

Tăria substanţei minerale utile şi a rocilor înconjurătoare determină de la început felul utilajului de bază pentru realizarea lucrărilor de descopertare şi de obţinere a substanţei minerale utile.

Astfel, de exemplu, în cazul unor roci şi substanţe minerale utile tari şi stâncoase care necesită o afânare prealabilă cu ajutorul lucrărilor de perforare şi împuşcare, este exclusă posibilitatea mecanizării cu ajutorul screperelor, al excavatoarelor cu acţiune continuă şi al draglinelor. În acest caz nu poate fi vorba decât de aplicarea schemelor de mecanizare cu folosirea excavatoarelor cu o singură cupă sau a încărcătoarelor.

Forma, dimensiunile şi aşezarea zăcământului de substanţe minerale utile în scoarţa terestră determină folosirea unei anumite metode de exploatare, iar tăria ISSN-L 1220-2053 / ISSN 2247-8590 Editura Universitas, Petroşani, Romania

rocilor şi substanţelor minerale utile întrebuinţarea anumitor utilaje pentru realizarea complexului principal de operaţii de producţie. În cazul zăcămintelor stratiforme, orizontale sau cu o înclinare foarte mică, cele mai raţionale vor fi metodele de exploatare cu depunerea directă a descopertei în spaţiul exploatat. Pentru extragerea şi depunerea descopertei în spaţiul exploatat cel mai adesea sunt folosite excavatoarele cu acţiune intermitentă de tip lopată mecanică sau draglină. În cazul zăcămintelor cu înclinare mare şi foarte mare aplicarea acestor metode de exploatare cu un tip sau altul din complexele de utilaje posibile de folosit este exclusă şi prin urmare nu poate fi vorba decât de aplicarea metodelor de exploatare cu transportul rocii sterile la halde exterioare, amplasate în afara perimetrului carierei.

Mărimea capacităţii de producţie şi volumul lucrărilor de descopertare determină alegerea tipului de utilaj şi a puterii acestuia. Desigur, că în cazul unor zăcăminte de substanţe minerale utile de dimensiuni limitate şi cu rezerve mici, cu greu ar fi posibilă dezvoltarea unor lucrări de extragere de mare anvergură cu folosirea unui utilaj greu şi scump, iar în cazul unor zăcăminte de mari dimensiuni şi cu rezerve apreciabile ar fi complet neraţională folosirea unui utilaj de putere mică. În baza factorilor de influenţă analizaţi mai sus şi ţinând seama şi de adâncimea limită posibilă de dezvoltare a lucrărilor miniere la zi, precum şi de durata de existenţă a exploatării, se alege o anumită schemă principală de mecanizare a întregului complex de lucrării miniere.

Pentru obţinerea unor rezultate economice cât mai favorabile în cariera respectivă schema principală de mecanizare adoptată se completează sau se combină cu alte scheme posibile de aplicat pentru zăcământul în cauză.

Astfel, de exemplu, pentru exploatarea unui zăcământ gros cu o înclinare foarte mare ca schemă de bază poate fi luată schema compusă din excavatoare cu o singură cupă sau încărcătoare pentru încărcarea materialului afânat, foraj mecanic rotativ cu şape cu role, pentru forarea găurilor de sondă şi transport auto sau cu locomotive electrice pe cale ferată normală. În cazul unor formaţiuni aluvionare de grosime mare, pentru extragerea şi îndepărtarea acestora se poate folosi schema cu excavatoare cu acțiune discontinuă și transport auto, iar ca o completare la schema de bază, schema care are in compunere screpere pe roţi, scărificatoare şi buldozere.

După alegerea schemei generale de mecanizare din carieră se trece la alegerea utilajului pentru mecanizarea diferitelor operaţii de producţie din care se compune procesul tehnologic al schemei date.

9

3.3 Alegerea utilajului pentru mecanizarea lucrărilor din cariere Alegerea utilajului necesar mecanizării procesului tehnologic de exploatare la zi a unui anumit zăcământ reprezintă o problemă greu de rezolvat, care reclamă în primul rând, cunoaşterea aprofundată a condiţiilor geologo-miniere ale zăcământului respectiv, a calităţilor ce se cer substanţei minerale utile precum şi a tendinţelor moderne în acest domeniu. Utilajul ales trebuie să corespundă din punct de vedere tehnic condiţiilor de zăcământ şi să asigure o productivitate cât mai mare a muncii şi un cost cât mai redus pe tona de substanţă minerală utilă.

Alegerea tipurilor principale de utilaj pentru mecanizarea lucrărilor din exploatările miniere la zi poate fi făcută pe trei căi: - prin alegerea pentru întregul proces tehnologic de producţie a celui mai raţional utilaj fabricat în serie de uzinele constructoare de maşini; - prin alegerea unei părţi din utilaje, dintre cele standard, fabricate în serie şi a unei alte părţi din utilaje fabricate în urma unor comenzi speciale; - prin comanda specială a utilajelor pentru realizarea operaţiilor principale din procesul tehnologic de producţie.

Alegerea utilajului cel mai modern corespunzător anumitor condiţii concrete de zăcământ reprezintă prima condiţie a realizării unei mecanizări eficiente şi economice.

La alegerea utilajelor din fluxul tehnologic se parcurg, în mod obligatoriu mai multe etape: - mai întâi se aleg utilajele care corespund particularităților principale ale zăcământului respectiv și pot fi încadrate în sistemul general de mecanizare conceput; - în continuare se face alegerea tipurilor de utilaje în funcție de modul de lucru și care corespund cel mai bine proprietăților fizico – mecanice ale rocilor care se vor extrage și vor asigura productivitățile necesare de realizat; - următoarele trieri se vor face ținând seama de alți factori cum ar fi: organizarea generală a activității, utilajele cu care se va lucra în complex, energia folosită, etc.

Alegerea finală se va face pe baza unor comparații tehnico-economice de detaliu.

Utilajul ales și puterea acestuia trebuie să corespundă pe deplin condițiilor de zăcământ și asigurării capacității de producție planificate, cu realizarea unor productivități cât mai mari și a unor costuri de producție cât mai reduse pe tona de substanță minerală utilă extrasă.

Utilajul ales pentru a fi folosit în carieră trebuie să prezinte multă siguranţă în funcţionare , să fie comod în exploatare şi să prezinte eficacitate sporită faţă de alte tipuri.

La alegerea utilajului standard, se au în vedere, în primul rând, utilajele pentru lucrările de descopertare şi cele de extragere a substanţei minerale utile .

Deoarece volumul lucrărilor de descopertare este în 10

mod obişnuit de cel puţin 2-3 ori, iar uneori chiar de 56 ori mai mare decât volumul lucrărilor de extragere a substanţelor minerale utile, atunci pentru descopertare se aleg de regulă utilajele cele mai puternice ca, de exemplu, excavatoare speciale pentru descopertări, pe cât posibil de acelaşi tip, ceea ce simplifică şi uşurează foarte mult exploatarea, reparaţia şi deservirea lor.

La alegerea utilajelor pentru lucrările de extragere a substanţelor minerale utile trebuie să se ţină seama în primul rând de existenţa eventuală a mai multor calităţi de minereu, caracterizate prin conţinut diferit în metal şi prin conţinut diferit în componenţi dăunători. În cazul când există un număr mare de sectoare de zăcământ cu calităţi diferite a minereului, lucrările de extragere nu se pot concentra în 1-2 fronturi, deoarece acest lucru împiedică respectarea condiţiilor stabilite privind calitatea minereului din care cauză în anumite intervale de timp exploatarea va da numai minereu bogat, iar în altele – numai minereu sărac. Extragerea minereului de toate calităţile trebuie să se facă uniform, în conformitate cu volumele şi cantităţile stabilite, din care cauză la lucrările de extragere a substanţelor minerale utile este de dorit să se aibă mai multe maşini şi în plus să se dispună şi de fronturi de rezervă.

Excavatoarele trebuie alese de asemenea de acelaşi tip, tot din considerentele expuse mai sus.

După ce s-au ales excavatoarele pentru descopertare şi pentru extragerea substanţelor minerale utile şi s-a determinat capacitatea lor posibilă, se trece la alegerea utilajului de foraj şi la estimarea lucrărilor de perforare – împuşcare.

Calculul numărului necesar de sondeze se face în conformitate cu volumele de descopertă şi de util ce trebuie extrase şi deci în funcţie de capacitatea excavatoarelor ce vor lucra la descopertare şi a celor ce vor utilizate la extragerea substanţelor minerale utile.

Concomitent cu alegerea utilajului de foraj pentru executarea găurilor de sondă în vederea împuşcărilor iniţiale în masă a fronturilor de lucru, se stabileşte și cantitatea posibilă de material supragabarit şi se va alege metoda sfărâmării acestuia în front. Dacă pentru sfărâmarea secundară a materialului negabarit se adoptă metoda prin perforare – împuşcare, atunci în raport cu volumul posibil de lucrări, se alege tipul perforatoarelor şi se face calculul instalaţiilor de aer comprimat şi forţă.

Următoarea etapă mai importantă şi mai de răspundere este alegerea utilajului de transport, deoarece în exploatările la zi, în cazul unor volume mari de lucrări de descopertare şi de extragere a substanţelor minerale utile, transportul reprezintă o verigă importantă şi hotărâtoare a lanţului fazelor de lucru. Un transport în exploatarea la zi, corect ales şi bine organizat, determină capacitatea maximă posibilă a utilajelor de bază, adică a excavatoarelor de la fronturile de lucru.

Factorii cei mai importanţi care influenţează alegerea sistemului de transport şi a utilajului de transport sunt: dimensiunile şi configuraţia în plan a exploatării la zi; volumul lucrărilor de descopertare şi Revista Minelor / Mining Revue - nr. 2 / 2017

de extragere a substanţelor minerale utile; distanţa la care se transportă minereul şi roca sterilă; adâncimea limită posibilă a exploatării la zi; tipul de energie sau combustibil existent şi puterea (capacitatea cupei) excavatoarelor. În practica proiectării lucrărilor miniere la zi alegerea sistemului de transport (cale ferată, cu autocamioane, cu transportoare, sau combinat) se soluţionează concomitent cu alegerea metodei de descopertare şi cu trasarea contururilor limită ale exploatării la zi în forma sa finită.

Lucrările de extragere cu ajutorul excavatoarelor în fronturile de lucru şi cele de transport, precum şi utilajele aferente trebuie să fie strict coordonate din punct de vedere al alegerii utilajului cu lucrările şi utilajele de haldă şi de depozitare a substanţei minerale utile.

Maşinile pentru lucrările de haldă (excavatoarele de haldă şi transbordoarele cu braţ în consolă) şi de depozitare a utilului trebuie să fie alese în aşa fel, încât ele, prin capacitatea lor, să nu limiteze în nici un caz capacitatea excavatoarelor de la lucrările de descopertare şi de extragere a substanţei minerale. La rândul lor, lucrările de haldă trebuie să fie coordonate cu lucrările de mutare mecanică a transportoarelor nestaţionare sau a liniilor ferate la halde şi în fronturile de lucru, din care cauză odată cu alegerea maşinilor de haldă se aleg şi maşinile respective pentru mutarea liniilor sau transportoarelor nestaţionare.

După alegerea utilajului de bază pentru întregul complex tehnologic se trece la alegerea utilajului auxiliar şi a utilajului secţiilor auxiliare (maşini de ascuţit sfredele şi sape, cuptoare de încălzire, instalaţii pentru transportul materialului şi al utilajului la locurile de muncă etc.).

Utilajul de comandă specială se alege, în cazuri foarte rare, determinate de anumite condiţii specifice de aşezare geologică a zăcământului, atunci când folosirea utilajului standard nu poate da rezultatul tehnic necesar şi din punct de vedere economic este neraţional.

Dacă, de exemplu, se proiectează exploatarea unui zăcământ de substanţă minerală utilă, stratiform, orizontal, care alternează cu intercalaţii de rocă sterilă de grosime constantă, în acest caz extragerea globală ar duce la amestecarea minereului cu rocă sterilă şi pentru separarea lor ar fi necesar să se construiască o instalaţie de preparare complicată şi scumpă. Din această cauză într-o asemenea situaţie este mai raţional să se folosească excavatoare cu cupe cu un cadru port-cupe complex, fabricat în urma unei comenzi speciale, care să permită extragerea selectivă a minereului şi a rocii sterile, fără a le amesteca.

Un cost mai redus al exploatării zăcămintelor orizontale se realizează prin aplicarea metodelor de exploatare cu depozitare directă a sterilului în spaţiul exploatat, când roca provenită din descopertă se depune direct în halda interioară situată în spaţiul exploatat. Pentru aplicarea acestor procedee sunt

ISSN-L 1220-2053 / ISSN 2247-8590 Editura Universitas, Petroşani, Romania

necesare excavatoare cu parametrii de lucru mari, sau maşini de haldat speciale cu bandă de mari dimensiuni. În felul acesta dacă folosirea unui utilaj, fabricat după comandă specială, garantează realizarea unui efect tehnic şi economic mai bun, pe baza tehnicii noi superioare, această soluţionare a mecanizării va fi corectă şi raţională. Dacă însă folosirea utilajului de comandă nu garantează efectul tehnic şi economic scontat, problemele de mecanizare trebuie să se rezolve prin alegerea utilajului standard cel mai raţional, a cărui construcţie a fost însuşită şi este fabricat în serie.

Utilajele pentru secţiile de reparaţii mecanice se aleg în conformitate cu utilajul de bază ce lucrează în carieră, ţinând seama de posibilităţile efectuării tuturor reparaţiilor ce se cer utilajului de bază şi auxiliar din carieră. În viitor, în România ca de altfel pretutindeni în lume, vom asista la o extindere din ce în ce mai mare a exploatărilor la suprafață a diverselor zăcăminte de substanțe minerale și roci utile, având în vedere avantajele acestui tip de exploatare față de exploatarea subterană și a necesității creșterii producției de materii prime minerale.

Bibliografie 1. Fodor, D. Metode și Tehnologii moderne în exploatarea la suprafață – Realizări și Performanțe Editura AGIR și Editura Corvin – Deva – 2012; 2. Fodor, D. Exploatarea în cariere a zăcămintelor de substanțe minerale și roci utile – Vol. I și II Editura Corvin – Deva – 2008; 3. Fodor, D., Iliaș, N., Tîștea, D. Mecanizarea în exploatările miniere la zi Editura Tehnică – București – 1978.

11

ANALIZA STABILITĂŢII CLĂDIRILOR ÎN CONDIŢIILE EXPLOATĂRII CU BANC DE CĂRBUNE SUBMINAT A STRATELOR GROASE DIN VALEA JIULUI, FOLOSIND MODELAREA CU ELEMENTE FINITE ÎN 3D Dacian Andrei FLOAREA*, Ilie ONICA**, Dacian Paul MARIAN***, Ramona R. MARIAN* Rezumat În urma exploatării cu subminare a stratelor groase de cărbune din Valea Jiului se produc deformaţii importante ale terenului care se transmit construcţiilor de la suprafaţă. În această lucrare se prezintă sinteza rezultatelor obţinute în urma modelării cu elemente finite a influenţei exploatării subterane asupra unei clădiri cu trei niveluri.

Cuvinte cheie: cărbune, exploatare subterană, banc subminat, scufundare, deplasare orizontală, tensiune 1. Descrierea modelelor cu elemente finite Scopul cercetărilor întreprinse este de a studia modul de comportare a clădirilor situate la suprafaţa de la zi a zăcămintelor de cărbuni din Valea Jiului, în urma exploatării unui strat gros, cu înclinare redusă, în cazul utilizării metodei de exploatare cu banc de cărbune subminat. Pentru atingerea scopului amintit a fost utilizată modelarea cu elemente finite în 3D cu ajutorul soft-ului CESAR-LCPC, versiunea 4 şi a procesorului CLEO3D. Modelarea zăcământului supus exploatării, considerat continuu, omogen şi izotrop, a fost realizată pentru condiţiile unui strat gros de cărbune orizontal, cu grosimea medie de 9m, situat la o adâncime medie de H=300m, măsurată de la suprafaţă – cea mai des întâlnită adâncime a stratului gros nr.3, în zonele cu înclinare redusă din Valea Jiului (de exemplu: câmpul minier Paroşeni şi câmpul minier Livezeni). Aşa cum a rezultat din modelarea cu elemente finite, în urma analizei de sensibilitate a diferiţilor parametri, realizată în lucrările (Marian, 2011, 2012; Onica & Marian, 2012, 2016; Ştefan, 2015), înclinarea stratului în limitele de până la 18-20o nu are o influenţă majoră asupra parametrilor albiilor de scufundare a terenului de la zi; în acest sens, pentru simplificarea generării modelelor prin operaţia de „extruziune” a fost preferată reprezentarea unui zăcământ orizontal.

Pentru ca rezultatele obţinute să fie semnificative, stratul 3 cu o grosime de 9m (fig.1 şi 2) a fost imaginat ca fiind exploatat în faza finală, într-un câmp de abataj/panou cu extinderea totală de Xca= 400m şi cu un front lung de abataj cu lungimea de lab=150m.

Cu toate că în ipoteza de modelare s-a considerat în mod simplificator că rocile înconjurătoare * Drd.ing., Universitatea din Petroşani ** Prof.dr.ing., Universitatea din Petroşani *** Şef lucr.dr.ing., Universitatea din Petroşani

12

şi cărbunele sunt medii continue, omogene şi izotrope, totuşi, metodele şi tehnologiile de exploatare cu front lung de abataj în retragere / cu stâlpi au fost considerate ca fiind cu dirijarea presiunii cu banc de cărbune subminat (fig.3). În ceea ce priveşte clădirea cu trei niveluri, cu dimensiunile proiecţiei în planul orizontal de 20m, după axa x şi 10m, după axa y, aceasta a fost dispusă cu centrul pe linia verticală, ridicată din centrul de greutate al câmpului de abataj exploatat în faza finală. Nivelurile cu înălţimea de 2,7m au fost separate între ele cu planşee din beton armat, astfel încât a rezultat o clădire cu 3 niveluri, cu înălţimea totală de 8,1m.

Fiecare nivel a fost proiectat pe laturile lungi cu 4 ferestre cu dimensiunile de 2m x 1,2 m, iar pe laturile scurte, cu câte o fereastră cu dimensiunile de 1m x 1,2m (fig.1).

După cum se poate vedea în fig.2, în 12 modele au fost surprinse 12 faze / secvenţe de exploatare a câmpului de abataj, pornind de la galeria de atac din punctul A, până la punctul oprire/demontare a abatajului B, respectiv pentru Xca = 50m, 100m, 140m, 170m, 190m, 200m, 210m, 230m, 260m, 300m, 350m şi 400m.

Datorită simetriei modelului după planul vertical z0x, orientat după direcţia de avansare a frontului de abataj, în vederea reducerii dimensiunilor modelului şi implicit a timpului de calcul s-a adoptat un model simetric după acest plan de secţionare (fig.1). În final, a rezultat un model de bază cu dimensiunile X=2 500 m, Y=500 m şi Z=409 m. În ceea ce priveşte reprezentarea masivului, acesta s-a obţinut în urma discretizării în plan a unui model cu elemente finite triunghiulare, iar prin „extruziunea” secvenţială a acestora după axa „z”, au rezultat elemente finite volumice sub formă de prisme triunghiulare, cu înălţimea dispusă după această axă (Onica, 2016).

Revista Minelor / Mining Revue - nr. 2 / 2017

Fig.1. Schema de principiu a modelului simetric în 3D cu elemente finite, pentru analiza influenţei exploatării unui strat de cărbune asupra unei clădiri cu trei niveluri

Fig.2. Modelarea exploatării cu un front lung de abataj, cu banc de cărbune subminat, a unui strat gros de cărbune de 9 m, cu înclinare mică din bazinul minier Valea Jiului Din cauza volumului foarte mare a masivului de roci modelat, de 511,25.106 m3, care necesită resurse de calcul importante pentru reprezentarea clădirii în acest model, respectiv pentru generarea pereţilor şi planşeelor clădirii, s-a apelat tot la opţiunea „extruziune” a procesorului CLEO3D dar, de data aceasta, aplicată pe elemente finite liniare, în vederea proiectării unor elemente finite de suprafaţă de tip „cocă”, cu grosimea de 0,3m.

Construcţia modelului cu elemente finite de bază (din care au derivat cele 12 modele particulare) a fost fundamentată pe următoarele elemente constructive: 23 712 noduri, 540 elemente de suprafaţă şi 40 843 elemente de volum.

Pentru implementarea condiţiilor la limită ale modelului, au fost impuse următoarele restricţii: pentru limita inferioară a fost blocată mişcarea după axa z, iar pentru limitele laterale, mişcările după axele x şi y, menţinându-se libertatea de mişcare pentru celelalte direcţii şi pentru suprafaţa de la zi (Onica, 2001). În ceea ce priveşte legile constitutive ale materialelor utilizate în modele, având în vedere dimensiunile foarte mari ale modelelor, pentru a reduce timpul de calcul, s-a ales ipoteza unui comportament elastic atât pentru masivul de roci, cât şi pentru construcţiile din beton armat. Această alegere a fost determinată de faptul că, din modele similare realizate de către Marian (2011) şi Ştefan ISSN-L 1220-2053 / ISSN 2247-8590 Editura Universitas, Petroşani, Romania

(2015), utilizând pentru masivul de roci atât legi de comportament elastic, cât şi elasto - plastic, au fost obţinute nişte rezultate cu diferenţe nesemnificative.

De aceea, în aceste modele au fost adoptate, pentru masivul de roci, următoarele caracteristici (Hirian, 1981; Todorescu, 1984): densitatea specifică aparentă medie r  2 663 kg/m3, modulul de elasticitate Er  1,511  106 kN/m2 şi coeficientul lui

Poisson  r  0,19 ; iar pentru betonul din structura clădirii, proprietăţile (Ştefănescu-Goangă, 1983; Teoreanu ş.a., 1982): densitatea specifică aparentă b  2 500 kg/m3, modulul de elasticitate

Eb  30  10 6 kN/m2, coeficientul lui Poisson

 b  0,2 , coeziunea Cb=2 200 kN/m2, unghiul de frecare interioară  b  55 o , rezistenţa la compresiune Rc,b=16 000 kN/m2 şi rezistenţa la tracţiune Rt,b=1 200 kN/m2. În calcule a fost utilizată o încărcare „pe faze” a modelului, utilizând modulul MCNL al solverului CESAR. Modelul a fost încărcat în faza iniţială geostatic, cu nişte tensiuni verticale medii la nivelul abatajului  z   r  H = 8MN/m2 şi nişte tensiuni

orizontale  x   y  kox   z  k oy   z = 2,64MN/m2; iar clădirea a fost încărcată gravitaţional, cu greutatea specifică aparentă a betonului.

13

2. Analiza deformaţiilor terenului în urma exploatării subterane cu banc de cărbune subminat Se menţionează de la început faptul că, în urma calculelor efectuate a rezultat că prezenţa clădirii în model nu are nici o influenţă asupra evoluţiei parametrilor albiei de scufundare, respectiv asupra deformării terenului de la suprafaţă.

Modelul de bază conţine un strat de cărbune cu grosimea de 9m, exploatat integral cu ajutorul unui front lung de abataj cu banc de cărbune subminat de 150m lungime. Frontul de abataj are o înălţime de 3m, iar bancul subminat 6m. Analiza deformării terenului de la suprafaţă este realizată în 12

secvenţe de exploatare a câmpului de abataj/panoului. Deformarea bancului subminat şi a rocilor din acoperiş sub acţiunea tensiunilor dezvoltate în jurul frontului lung de abataj este reprezentată în fig.3. În cazul modelării cu elemente finite a exploatării cu front lung de abataj şi banc de cărbune subminat, schematizată în fig. 2, deplasarea orizontală maximă în punctul în care spaţiul exploatat are o lungime pe direcţie de Xca=50 m (frontul lung de abataj este situat la 150 m de axul clădirii) are valoarea de  8 mm, ea continuându-şi dezvoltarea până la exploatarea integrală a panoului, unde ajunge în intervalul de 136 mm  +136 mm, pentru Xca=400m (fig. 4).

Fig.3. Dezvoltarea fenomenului de mişcare a rocilor din acoperiş, în cazul exploatării cu banc de cărbune subminat (Qingkang ş.a., 1988)

Fig. 4. Evoluţia deplasării orizontale în cazul exploatării cu banc de cărbune subminat sij: i –numărul de niveluri ale clădirii (i=3); j – secvenţa de exploatare (j=1,2,..,12) 14

Revista Minelor / Mining Revue - nr. 2 / 2017

Fig.5. Evoluţia deplasării verticale în cazul exploatării cu banc de cărbune subminat sij: i –numărul de niveluri ale clădirii (i=3); j – secvenţa de exploatare (j=1,2,..,12) În aceleaşi condiţii, deplasarea verticală atinge valoarea maximă de 491 mm în momentul exploatării integrale, pentru Xca=400m, iar în punctul în care spaţiul exploatat are o lungime pe direcţie Xca=50 m, scufundarea este de 27 mm (fig.5).

Dimensiunea albiei de scufundare, măsurată după axa x a modelului, pentru prima fază de simulare a exploatării, porneşte de la 483 m şi atinge un punct de maxim 1 134 m, în cazul exploatării integrale a câmpului de abataj.

3. Evaluarea impactului sistemului de exploatare subterană asupra unei clădiri cu trei niveluri 3.1. Analiza stabilităţii clădirii după criteriul Von Mises Acest criteriu este unul foarte utilizat în modelarea numerică şi se bazează pe faptul că, un material se deformează atunci când energia potenţială de deformaţie a formei corpului atinge o valoare critică (Mocanu, 1980; Posea, 1979): (1)  ech   at unde:  ech reprezintă tensiunea echivalentă la care este supus materialul;  at - rezistenţa admisibilă la tracţiune a materialului.

Expresia tensiunilor echivalente este dată de relaţia:

 ech   12   22   32  1 2 1 3 2 3 (2)

ISSN-L 1220-2053 / ISSN 2247-8590 Editura Universitas, Petroşani, Romania

unde:  1 ,  2 şi  3  1  2   3  sunt tensiunile principale după cele trei direcţii (maximă, medie şi minimă). În continuare, se analizează comportarea unei clădiri cu trei niveluri aflată sub influenţa exploatării subterane cu banc de cărbune subminat a unui strat gros de cărbune.

Din fig.6 se observă faptul că, exploatarea cu ajutorul metodei cu banc de cărbune subminat are o influenţă majoră asupra tensiunilor maxime exercitate asupra clădirii, tensiuni care se dezvoltă într-un interval larg de valori şi cresc în mod pronunţat odată cu înaintarea frontului de abataj. Începând cu secvenţa a doua a exploatării stratului de cărbune (pentru Xca=100 m), tensiunile maxime la care este supusă clădirea se dezvoltă în intervalul 7 450 kN/m2  81 600 kN/m2. Şi în acest caz, clădirea este afectată mai ales în zona fundaţiei şi în părţile structurale dinspre spaţiul exploatat, situate la primul nivel (fig. 6). După exploatarea integrală a câmpului de abataj, părţile structurale principale afectate ale clădirii se limitează la nivelurile I şi II, în zona dintre fundaţie şi pereţi, respectiv cea de sub ferestre (fig.7).

Exploatarea stratului gros de cărbune, cu ajutorul metodei cu banc de cărbune subminat, induce clădirii un comportament similar cu cel determinat de exploatarea în felii, cu surparea rocilor din acoperiş, cu menţiunea că variaţia tensiunilor maxime generate în structura clădirii are o tendinţă mai pronunţată de creştere.

15

Fig. 6. Evoluţia tensiunilor echivalente, conform criteriului Von Mises, în situaţia exploatării cărbunelui prin metoda cu banc de cărbune subminat, pentru o clădire cu trei niveluri

Fig.7. Modul de afectare a unei clădiri cu trei niveluri, conform criteriului Von Mises, în situaţia exploatării cu ajutorul metodei cu banc de cărbune subminat şi o lungime a spaţiului exploatat Xca = 400 m 3.2. Analiza stabilităţii clădirii după tensiunile principale maxime şi minime În urma studiului tensiunilor principale minime şi maxime generate de exploatarea subterană în structura clădirilor modelate, a rezultat faptul că acestea sunt influenţate în mod direct doar de sistemul de exploatare şi mai puţin de sarcinile dezvoltate de greutatea proprie a clădirilor.

Evaluarea comportamentului elementelor structurale ale clădirilor la solicitările determinate de tensiunile principale se fundamentează pe teoria tensiunilor normale maxime. În baza acestei teorii, 16

starea limită de stabilitate se produce atunci când elementul de rezistenţă atinge valoarea tensiunii principale maxime la solicitarea de tracţiune/compresiune simplă (Mocanu, 1980; Posea, 1979). În cazul în care  1   3 , tensiunea echivalentă, după teoria tensiunii normale maxime este:  ech   1   at (3) iar dacă  1   3 , atunci:

Revista Minelor / Mining Revue - nr. 2 / 2017

(4)  ech   3   ac în care:  at ,  ac este tensiunea admisibilă la tracţiune, respectiv compresiune.

Influenţa tensiunilor principale maxime  1 , de tracţiune, asupra unei clădiri cu trei niveluri a fost studiată prin analiza zonelor afectate în două momente ale exploatării şi anume: atunci când frontul de abataj se află în secvenţa doi a modelului (pentru Xca=100m) şi situaţia în care a fost finalizată exploatarea. În primul caz, explicat în fig.8, principalele zone afectate sunt reprezentate de faţada clădirii şi colţurile inferioare şi superioare ale ferestrelor de la primele două niveluri ale

clădirii, zona de îmbinare a faţadei clădirii cu pereţii laterali (atât cea de la primul nivel, cât şi cea de la nivelul superior) şi peretele lateral al clădirii de la nivelul întâi, cel mai apropiat de linia frontului de abataj. În cea de-a doua situaţie, prezentată în fig.9, principalele zone afectate sunt: faţada clădirii şi colţurile inferioare şi superioare ale ferestrelor de la primele două niveluri ale clădirii; zona de îmbinare a faţadei clădirii cu pereţii laterali atât la primul nivel, cât şi la nivelul superior; pereţii laterali ai clădirii atât de la primul nivel, cât şi de la celelalte două niveluri superioare.

Fig.8. Distribuţia tensiunilor principale maxime, de întindere, în structura unei clădiri cu trei niveluri, în condiţiile în care frontul de abataj se află în secvenţa doi a modelului, pentru Xca = 100 m

Fig.9. Afectarea unei clădiri cu trei niveluri de către tensiunile principale maxime, de tracţiune, în urma exploatării integrale a câmpului de abataj, pentru Xca = 400 m Domeniul de dezvoltare a tensiunilor principale minime  3 , de compresiune, în elementele structurale ale clădirii cu trei niveluri, în urma practicării metodei de exploatare cu banc de cărbune subminat, are valori cuprinse în intervalul 7 360 kN/m2  -84 600 kN/m2. În situaţia exploatării cu ajutorul metodei cu banc de cărbune subminat, când extinderea

ISSN-L 1220-2053 / ISSN 2247-8590 Editura Universitas, Petroşani, Romania

spaţiului exploatat Xca are o valoare de 100 m, principalele elemente structurale ale clădirii afectate de exploatarea subterană sunt situate la nivelul I al clădirii (fig.10) şi cuprind: fundaţia, parapetul ferestrelor, partea inferioară a peretelui lateral cel mai apropiat de linia frontului de abataj şi zona de îmbinare a peretelui lateral cu fundaţia şi faţada clădirii.

17

Fig.10. Distribuţia tensiunilor principale minime, de compresiune, în structura unei construcţii cu trei niveluri, în condiţiile în care frontul de abataj se află în secvenţa doi a modelului, pentru Xca = 100 m

Fig. 11. Afectarea unei clădiri cu trei niveluri de către tensiunile principale  3 , în cazul exploatării integrale a câmpului de abataj, pentru Xca = 400 m Tensiunile principale minime  3 sunt de compresiune şi se dezvoltă odată cu exploatarea stratului, astfel că, principalele zone afectate ale clădirii sunt (fig.11): fundaţia în totalitatea ei, parapetul ferestrelor, colţurile superioare şi inferioare ale ferestrelor, planşeul de la primul nivel şi o parte a parapetului ferestrelor de la cel de-al doilea nivel, zona de îmbinare a pereţilor laterali cu faţada clădirii şi fundaţia.

4. Concluzii Scopul cercetărilor realizate este de a analiza comportamentul unei clădiri din beton armat, cu trei niveluri, aflată în zona de influenţă a exploatării cu banc de cărbune subminat a unui strat gros de cărbune, în diferite secvenţe de extragere a stratului.

Pentru atingerea obiectivelor cercetării s-a realizat o modelare cu elemente finite în 3D, cu ajutorul softului CESAR-LCPC, versiunea 4 procesorul CLEO3D, a unui zăcământ ce conţine un strat gros de cărbune orizontal, cu o grosime medie de 9m, situat la o adâncime medie de 18

H=300m. Clădirile din beton armat, cu un nivel, două şi trei niveluri, situate la suprafaţă, au fost modelate cu elemente finite de tip „cocă”, cu grosimea de 0,3m.

Simularea exploatării stratului cu un front lung de abataj de 150 m lungime, într-un câmp de abataj cu extinderea totală de 400 m, a fost analizată pentru 12 secvenţe de extragere a câmpului de abataj.

Din cauza dimensiunilor foarte mari ale modelelor (X=2 500 m, Y=500 m şi Z=409 m), în mod simplificator, mediile din componenţa modelelor au fost considerate continue, elastice şi izotrope, iar încărcarea modelelor a fost realizată geostatic, pentru masiv şi gravitaţional, pentru clădire.

Rezultatele calculelor efectuate pe cele 12 modele constau din starea de tensiuni şi deplasări verticale şi orizontale, pentru masivul de roci şi starea de tensiuni şi din forţe şi momente specifice, pentru elementele structurale ale clădirilor.

Revista Minelor / Mining Revue - nr. 2 / 2017

Din analiza deformaţiilor terenului de la suprafaţă, aflat sub influenţa exploatării subterane a stratului gros de cărbune, a rezultat că extinderea albiei de scufundare, după axa x, pentru toate cele 12 stadii de simulare a exploatării, este cuprinsă între 440 m, pentru Xca=50m şi 1 134 m, în cazul exploatării integrale a câmpului de abataj, pentru Xca= 400m.

Deplasările maxime verticale sunt de 491 mm, iar deplasările maxime orizontale sunt cuprinse în intervalul -136 mm  +136 mm, pentru o extindere maximă a spaţiului exploatat de 400m.

Conform criteriului de evaluare Von Mises a impactului sistemului de exploatare subterană asupra clădirii cu trei niveluri, tensiunile maxime exercitate asupra clădirii se dezvoltă într-un domeniu larg de valori (7 450 kN/m2  81 600 kN/m2), cu un puternic caracter ascendent manifestat odată cu înaintarea frontului de abataj.

Din studiul asupra tensiunilor principale maxime şi minime exercitate asupra unei clădiri cu trei niveluri s-a constatat că atât tensiunile principale maxime, cât şi cele minime se dezvoltă într-o singură etapă, în cazul exploatării cu banc subminat.

Zonele cele mai afectate de tensiunile principale maxime şi minime exercitate asupra clădirii sunt: colţurile inferioare şi superioare ale ferestrelor, zonele de îmbinare a pereţilor, zonele de îmbinare a pereţilor cu fundaţia.

Bibliografie 1. Hirian, C. Mecanica Rocilor, Bucureşti, 1981.

Ed.

Didactică

şi

Pedagogică,

2. Marian, D.P. Analiza stabilităţii terenului de la suprafaţă sub influenţa exploatării stratelor de cărbuni cu înclinare mică şi medie din bazinul Valea Jiului, Teză de doctorat, Petroşani, 2011.

3. Marian, D.P. Urmărirea topografică şi analiza deformării suprafeţei terenului afectat de exploatarea subterană, Editura Universitas, Petroşani, 2012.

ISSN-L 1220-2053 / ISSN 2247-8590 Editura Universitas, Petroşani, Romania

4. Mocanu D.R. Rezistenţa Materialelor, Ed. Tehnică, Bucureşti, 1980.

5. Onica, I. Introducere în metode numerice utilizate în analiza excavaţiilor miniere, Ed.Universitas, Petroşani, 2001.

6. Onica, I. Introducere în modelarea cu elemente finite. Stabilitatea excavaţiilor miniere, Ed.Universitas, Petroşani, 2016.

7. Onica, I., Marian, D.P. Ground surface subsidence as effect of underground mining of the thick coal seams in the Jiu Valley Basin, Archives of Mining Sciences, Vol. 57, nr. 3, pag. 547 – 577; ISSN: 0860-7001, 2012.

8. Onica, I., Marian, D.P. Aplicaţii ale metodei elementelor finite în analiza stabilităţii terenurilor şi structurilor subterane, Ed.Universitas, 2016.

9. Posea, N. Rezistenţa Materialelor, Ed. Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1979.

10. Qingkang, W., Wuhao, L., Xinhe, L. The Characteristics of the Ground Pressure Manifestation and the Movement of the Top-coal Mass in the Gently Inclined Working Faces with Top-coal Drawing, Proceedings of the International Symposium on Modern Mining Technology, Shandong, China, Oct., 1988.

11. Ştefan, N. Studiul deformării terenurilor aflate sub influenţa exploatării subterane a stratelor de cărbune din bazinul minier Valea Jiului, Teză de doctorat, Petroşani, 2015.

12. Ştefănescu-Goangă, A. Încercările mortarului, betonului componente, Ed. Tehnică, 1983.

şi

materialelor

13. Teoreanu, I. ş.a.

Durabilitatea betonului, Ed. Tehnică, 1982.

14. Todorescu, A. Proprietăţile rocilor, Ed. Tehnică, 1984.

19

ROLUL MINERITULUI ÎN EVOLUŢIA SOCIO-ECONOMICĂ A VĂII JIULUI Alina Adela DAVIDOIU (TEŞCAN)*

Rezumat: Lucrarea, plecând de la convingerea şi crezul că factorii de decizie la nivel local, regional, dar şi naţional nu vor abandona această mirifică zonă montană şi vor avea înţelepciunea să menţină securitatea energetică a ţării şi prin folosirea cărbunilor fosili solizi la producerea energiei electrice şi termice, şi-a propus să facă o analiză detaliată a/al contribuţiei/rolului pe care l-ar mai putea avea mineritul din Valea Jiului la dezvoltarea viitorului durabil a acestei regiuni.

Cuvinte cheie: minerit, viabil, rolul mineritului, dezvoltare socio-economică, perimetre miniere 1. Introducere Valea Jiului este singurul bazin minier al României unde, în prezent, se exploatează un zăcământ de huilă, care are importante rezerve de bilanţ ce pot asigura cerinţele beneficiarilor (CET Paroşeni şi CET Mintia) pe o perioadă de câteva decenii. În cei 170 de ani de exploatare a huilei, Valea Jiului a cunoscut o evoluţie ascendentă până în 1990, când mutaţiile structurale care au avut loc în economia românească au generat, disponibilizări/concedieri colective de personal, reorganizări/restrângeri de activitate, în cadrul unităţilor miniere, precum şi închiderea unor mine fără perspective de viabilizare. Toate acestea au condus la o scădere economică bruscă a regiunii, devenind o problemă foarte mediatizată atât la nivel local cât şi regional. În prezent, în bazinul minier al Văii Jiului funcţionează o uzină de preparare şi patru mine, considerate viabile, dar şi acestea cu un viitor incert. Producţia de cărbune livrată de aceste mine abia atinge valoarea de 1,3 milioane de tone pe an.

Numărul angajaţilor, la Sucursala Divizia Minieră (SDM) din cadrul Complexului Energetic Hunedoara este sub 5000, iar populaţia totală a Văii Jiului după recensământul din 2011 este de 120.734 de locuitori.

2. Evoluţia mineritului din Valea Jiului până în 1989 Deşi cunoscut din vechi timpuri ca piatra neagră care arde, cărbunele de aici va avea cel mai important rol în dezvoltarea rapidă a regiunii după anul 1848 când primele activităţi subterane pentru exploatarea cărbunelui pornesc la Vulcan, iar apoi la Petroşani Vest şi Petrila. În anul 1873 are loc deschiderea exploatărilor miniere din Lonea II şi LoneaIII, în anul 1890 se deschide exploatarea din oraşul Aninoasa, iar în 1897 se construieşte separaţia de la mina Dâlja. * Drd.ing., Universitatea din Petroşani

20

Până la Primul Război Mondial gradul de mecanizare în minele din Valea Jiului a fost aproape inexistent. Notabile ar fi introducerea perforatoarelor pneumatice la săparea puţurilor (1908) şi a lămpilor de siguranţă cu benzină (1909).

Evoluţia extracţiei de cărbune în acest areal a făcut posibilă o dezvoltare similară şi din punct de vedere urbanistic. Astfel, micile cătune şi comune (Uricani, Aninoasa, Petrila, Vulcan, Lupeni, Uricani, Petroşani) au devenit oraşe şi mai târziu, unele dintre ele, municipii dispunând de dotări urbanistice ce permit un trai decent locuitorilor. Înaintea Primului Război Mondial minele şi localităţile se prezentau la un nivel care a permis atragerea unui număr de specialişti în diferite domenii şi cu diferite niveluri de pregătire din numeroase ţări ale Europei, dar şi din bazine miniere cu tradiţie ale României. În perioada interbelică se introduc primele utilaje antigrizutoase în minele din Valea Jiului şi se dă în exploatare cea mai mare din Europa şi a doua din lume Preparaţie (1927), cu o capacitate de 270 t/h, se construieşte o fabrică de brichete (1932) şi se aplică, pentru prima dată, metoda abatajelor frontale cu susţinere metalică (1936) şi s-au găsit resursele şi soluţiile de a depăşi dificultăţile generate de Marea Criză Economică Mondială din anii 1929  1933, chiar dacă au fost adoptate uneori măsuri cu un impact social dureros, cum a fost închiderea minelor Vulcan şi Dâlja.

După cel de al Doilea Război Mondial strategia de dezvoltare a industriei miniere a avut la bază conceptul autosusţinerii economiei naţionale în asigurarea cu resurse minerale autohtone cu scopul reducerii exporturilor. Ca urmare, în România, s-a dezvoltat un sector minier mai mult decât ar fi permis potenţialul de resurse minerale solide economic exploatabile de care dispunea ţara.

Odată cu trecerea la economia socialistă de stat, timp de altă jumătate de secol, creşterea în ritm susţinut a producţiei de huilă a devenit obiectiv prioritar, când importante fonduri de investiţii au fost prevăzute pentru dezvoltarea minelor, dar nu în Revista Minelor / Mining Revue - nr. 2 / 2017

egală măsură şi pentru dezvoltări urbanistice. În această perioadă evoluţia şi dezvoltarea bazinului minier al Văii Jiului au avut un caracter extensiv, componenta economică a utilizării fondurilor de investiţii şi de producţie trecând pe plan secundar.

Uşurinţa cu care se acordau unele fonduri de investiţii a făcut ca uneori oportunitatea unor achiziţii să fie inutilă (preparaţia Uricani, complexul mecanizat Demag de la mina Uricani, complexul mecanizat polonez KM-1 de la mina Petrila ş.a.).

Mineritul din Valea Jiului înscriindu-se în strategia naţională a cunoscut în perioada 1945 1989 o dezvoltare continuă, care nu va mai fi întâlnită în nici o altă perioadă istorică a existenţei sale. În acest răstimp producţia de huilă creşte de peste patru ori, numărul angajaţilor în sectorul minier se înzeceşte, numărul perimetrelor miniere (minelor) aproape se dublează, iar din punct de vedere tehnic şi tehnologic minele din Valea Jiului cunosc cel mai mare progres.

3. Situaţia mineritului din Valea Jiului după 1989 După anul 1989, când situaţia creată a impus susţinerea sectorului minier de către stat cu un mare efort bugetar, începe declinul de ne oprit al mineritului din Valea Jiului.

Se pot evidenţia câteva repere esenţiale în regresul acestuia, cauzat în special de aşa zisele programe de restructurare (în special cele din perioada 1997  2000): disponibilizarea masivă de personal; cheltuielile mari cu plăţile compensatorii pentru personalul disponibilizat; creşterea dramatică a costurilor de producţie; scăderea drastică a investiţiilor cu de cca. 20 de ori faţă de valoarea celor de dinainte de 1989. Toate acestea au condus la scăderea producţiei extrase (cu 41%), a numărului de angajaţi (cu 60%), a fluctuaţiei costurilor de producţie şi, în special, a totalei neglijări a retehnologizării şi modernizării tuturor proceselor tehnologice din subteranul şi de la suprafaţa unei mine.

Tabel 1 Evoluţia principalilor indicatori tehnico-economici ai minelor din Valea Jiului /6/ Anul Producţia Personal Productivitatea Costuri de Valoarea investiţiilor, Valoarea extrasă, mediu, muncii producţie, mil.lei subvenţiilor, mii tone persoane t/post t/om.an lei/t mil. USD Alocaţii Surse bugetare proprii 1989 10722 43791 0,829 142,2 195,9 1990 5238,7 46355 0,791 136,0 162,4 1991 4854 42255 0,791 134,9 10445,4 195,9 92,29 1992 4920,8 41463 0,783 133,4 30382,6 162,4 121,41 1993 5055,3 41862 0,816 142,4 97510,9 92,29 116,58 1994 5457,9 41862 0,865 164,7 122765,8 121,41 100,91 1995 5367,7 40536 0,938 191,9 159187,5 116,58 3,51 106,48 1996 5971,6 34286 0,981 172,9 314567,01 100,91 2 41,68 1997 4927,1 3961,8 21538 1,242 221,2 633010 106,48 2,55 35,7 1998 18677 1,366 201,4 505529 41,68 1,9 32,6 1999 3512 17921 1,398 217,6 1034646 35,7 3,0 28,3 2000 3701,1 17752 1,473 236,6 1197301 32,6 2,4 27,8 2001 4032,8 17150 1,499 244,0 1379841 28,3 0,9 29,7 2002 3976,7 16356 1,282 211,6 1923724 27,8 2,7 41,6 2003 3308,5 14676 1,255 214,0 2204795 29,7 3,7 67,36 2004 3016,3 2981,7 13244 1,356 232,1 210,29 41,6 3,7 67,7 2005 11978 1,292 223,1 236,53 67,36 3,2 101,1 2006 2587,4 11740 1,338 230,6 242,53 67,7 9,9 153,7 2007 2637,4 11533 1,479 242,9 266,67 101,1 11,3 134,6 2008 2801,6 10742 1,237 201,9 355,23 153,7 7,0 89,5 2009 2168,3 9200 1,407 239,5 310,16 134,6 8,3 75,7 2010 2203,2 8459 1,494 250,8 294,11 89,5 3,3 0 2011 2121,5 1876 7433 1,498 252,4 339,37 75,7 4,3 0 2012 6950 1,533 254,0 0 0 2013 2366,6 4495 1,502 246,0 0 0 2014 1618,3 4251 1,293 212,0 0 0 2015 1292

ISSN-L 1220-2053 / ISSN 2247-8590 Editura Universitas, Petroşani, Romania

21

Astfel că, după un secol vizând eficienţa şi o jumătate de secol de investiţii concretizate într-o dezvoltare de tip extensiv, care au condus la formarea unui bazin minier de primă mărime, asistăm astăzi, după mai puţin de trei decenii, la o încheiere tristă a unui minerit caracterizat prin ineficienţă, producţie în scădere vertiginoasă, riscuri şi incertitudini pentru cei care îşi mai desfăşoară activitatea în subteran.

După anul 1990 este dificil să se mai vorbească despre investiţii în mineritul Văii Jiului în condiţiile lipsei unei strategii energetice de viitor, a indisciplinei în muncă şi în managementul Companiei Huilei, la care se adaugă şi cauze mai generale cum ar fi strategia de reducere a emisiilor de bioxid de carbon, eficienţa economică mai scăzută a energeticii bazată pe cărbune, dezvoltarea unor surse de energie neconvenţionale mai puţin poluante şi de ce nu şi dezamorsarea bombei sociale reprezentată de cei aproape 60.000 de salariaţi concentraţi într-un spaţiu relativ mic cum este Valea Jiului.

O sinteză a evoluţiei principalilor indicatori tehnico-economici realizaţi la minele din Valea Jiului după 1989 este prezentată în tabelul nr.1.

4. Rolul mineritului în dezvoltarea socioeconomică a văii jiului Rolul avut de minerit în evoluţia socio economică a Văii Jiului poate fi evidenţiat sintetic astfel:  numărul mare de salariaţi (cca. 60.000) angajaţi în sectorul minier (mine şi uzine de preparare) şi în cele pe care îl deserveau (uzină de reparaţii/construcţii utilaj minier, staţie de cercetări pentru securitate minieră, şcoli de calificare ş.a.), care la apogeu a reprezentat peste o treime din populaţia Văii Jiului (167.456) şi desigur cca. 55% din populaţia activă (108.800) a acestei zone;  sarcinile sociale sau obşteşti ce reveneau minelor: patronarea liceelor, şcolilor generale, a grădiniţelor şi chiar a Institutului de Mine din Petroşani; participarea la realizarea unor sisteme de irigaţii; construirea unei microhidrocentrale; realizarea de lucrări edilitar-gospodăreşti;  asigurarea cu combustibil solid a celor două termocentrale CET Paroşeni şi CET Mintia-Deva la maximul capacităţilor lor de funcţionare, a centralelor termice ale cartierelor de locuit din localităţile Văii Jiului, ale populaţiei ce lucrau în sectorul minier;  contribuţiile entităţilor miniere la veniturile proprii ale bugetelor localităţilor aparţinătoare.

Contribuţia la execuţia bugetului local s-a stabilit ţinând cont de cele trei categorii de venituri

22

din care se constituie un buget local şi anume: impozite şi taxe directe, cotele defalcate din impozitul pe venit şi prelevările de la bugetul de stat, precum şi donaţiile şi sponsorizările.

Primele două categorii reprezintă veniturile proprii ale fiecărei unităţi administrativ - teritoriale.

Pe baza datelor obţinute de la consiliile locale ale oraşelor şi municipiilor Văii Jiului s-au stabilit contribuţiile entităţilor miniere aparţinătoare acestor localităţi, după cum urmează: Petrila 7,13%, Petroşani - 0,81%, Aninoasa - 0%, Vulcan 3,50%, Lupeni - 1,92%, Uricani - 2,33%. Rezultă o medie pe toată Valea Jiului de 3,06% (tabelul nr.2).

O estimare a acesteia după închiderea minelor neviable (2018) a permis stabilirea contribuţiei mineritului la bugetele locale ale comunităţilor din Valea Jiului la o valoare de 1,71%.

Evaluarea acestor contribuţii este dificil de realizat, ne având date statistice edificatoare, dar un calcul aproximativ, comparativ cu situaţia actuală, se poate estima.

Trebuie, de asemenea, menţionat că pentru a face o comparaţie a situaţiei socio-economice din Valea Jiului în cele două momente ale mineritului din acest areal (apogeu-1990 şi actual-2018) s-a considerat că structura bugetară locală este aceeaşi, deşi în perioada comunistă (şi chiar imediat după 1989) aceasta se alcătuia pe alte criterii.

- Taxe şi impozite: dacă de la cele 10 entităţi miniere (7 mine) luate în calcul la nivelul anului 2015 ele reprezentau în medie cca. 2% din bugetele locale, atunci la cele 21 entităţi miniere (14 mine, 5 preparaţii, o uzină utilaj minier), aceste taxe ar putea fi evaluate la cca. 4,2% din întregul buget al Văii Jiului; - Încasările din cotele defalcate: la nivelul anului 2015 erau în medie de cca. 7% din bugetele locale provenite de la încasările din impozitul pe salariu a celor 5648 angajaţi (4 mine viabile şi 3 mine neviabile, atunci de la cei cca. 60.000 angajaţi în sectorul minier (43791) şi conex (16209) aceste încasări reprezentau cca. 74% din bugetele locale; - Contribuţia totală a mineritului anilor '90 la bugetele localităţilor Văii Jiului (tabelul nr.2), considerând raportul taxe:cote defalcate:buget total = 1:18:25 (aşa cum rezultă din datele de mai sus), va reprezenta cca. 76%, valoare incomparabilă (de 25 de ori, respectiv de 44 de ori) cu cea din anul 2015, respectiv 2018. În tabelul nr.3 se sintetizează indicatorii principali care caracterizează mineritul Văii Jiului în două perioade de răscruce a acestuia: 1990 şi 2018.

Revista Minelor / Mining Revue - nr. 2 / 2017

Tabel 2. Contribuţia mineritului la bugetul local localităţilor Văii Jiului /4/ Valoare, lei Contribuţia Contribuţia Perioada 20132015, cumulat entităţilor în entităţilor în Contribuţia Bugetul local, perioada anul 2018 entităţilor miniere, lei Localitatea Estimare, % 20132015, % lei Petrila 9.108.047 127.776.347 7,13 1,93 Vulcan 2.962.703 84.644.461 3,50 2,19 Uricani 1.346.486 57.634.829 2,33 0,00 Petroşani 1.516.923 187.741.500 0,81 0,81 Lupeni 1.582.023 82.482.469 1,92 1,92 Aninoasa 0 x 0,00 0,00 Total

Nr. crt.

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

16.516.182

540.279.606

3,06

1,71

Tabel 3 Sinteza indicatorilor principali ai mineritului Văii Jiului /3/ Indicatori U.M. Perioada 1990 2018 Populaţia Văii Jiului loc.

167.456 120.734 Salariaţi în sectorul minier nr.

43.791 4659 Perimetre miniere în exploatare nr.

17 4 Uzine de preparare active nr.

5 1 Strate exploatate nr.

12 3 Producţia minieră realizată mil.t 10,5 1,3 Investiţii de stat în sectorul minier mil.lei 128,59 Populaţie sub pragul sărăciei % 10,25 Rata şomajului % 1,26 Contribuţia la bugetul local % 76 1,71

5. Concluzii De la o adevărată citadelă a mineritului românesc, cu întreprinderi miniere şi de preparare performante, cu uzine constructoare de maşini şi echipamente miniere, cu mari şantiere de construcţii, cu multe instituţii de cultură şi un reputat institut de învăţământ superior minier, cu echipe sportive de prim rang şi mai ales cu oameni suflete tari (ale lui I.D.Sârbu), Valea Jiului azi, dar poate şi mâine, este o regiune tristă în care nu va dispărea viaţa, dar în mod sigur va dispare un mod de viaţă /1/ Desigur, în istoria sa, mineritul de pe aceste meleaguri a avut suişuri şi coborâşuri (a mers oarecum sinuos), dar a avut puterea, de fiecare dată să se ridice. Acum se află iarăşi în coborâre, dacă nu, se apropie cu repeziciune spre fundul prăpastiei.

Va avea forţa să se ridice? Cel puţin în viitorul apropiat şi pe termen mediu autoarea consideră că nu va renaşte, deoarece astăzi contextul în care se află importanţa combustibililor fosili solizi pentru sectorul energetic, şi nu numai pentru acesta, este cu totul altul decât, de exemplu în perioada Marei Crize Economice din 1929  1933.

ISSN-L 1220-2053 / ISSN 2247-8590 Editura Universitas, Petroşani, Romania

Dacă atunci cărbunele nu prea avea înlocuitori, astăzi, sursele necovenţionale de energie pun presiuni mari pentru a-l înlătura, deşi în perioadele critice nu s-au dovedit deloc salvatoare şi de neînlocuit. Şi atunci, care va mai fi rolul cărbunelui, în general, al huilei, în particular, în viitorul unei regiuni monoindustriale, care se bazează aproape în exclusivitate pe această sursă naturală?

Pentru Valea Jiului rolul mineritului în viitorul acesteia, aşa cum se întrevede, va fi din ce în ce mai mic, chiar nesemnificativ. În acest context mai apare o întrebare: care va fi viitorul Văii Jiului? La aceasta au fost, sunt şi obligatoriu vor fi răspunsuri. Închei lucrarea cu speranţa, că factorii de decizie la nivel local, regional, dar şi naţional nu vor abandona această mirifică zonă montană şi vor avea înţelepciunea să menţină securitatea energetică a ţării şi prin folosirea cărbunilor fosili solizi la producerea energiei electrice şi termice.

23

Bibliografie 1. Bogdan, M.B., Cărbunele-ultima falie, Editura Universitas, Petroşani, 2017 2. Davidoiu (Teşcan), A.A. Situaţia actuală şi viitoare a mineritului din Valea Jiului, Raport de cercetare, Universitatea din Petroşani, (2015) 3. Davidoiu (Teşcan), A.A. Rolul exploatării huilei din Valea Jiului asupra viitorului durabil al regiunii, Raport de cercetare, Universitatea din Petroşani

24

4. Davidoiu (Teşcan), A.A. Situaţia mineritului din Valea Jiului în contextul dezvoltării durabile, The sixth Balkan Mining Congress, Petroşani, România, pg.381-387 5. Fodor, D. ş.a.

Mineritul în contextul dezvoltării României, Ed. AGIR Bucureşti, 2016

durabile

a

6. Fodor, D., Georgescu, M. Soluţii de salvare a mineritului din Valea Jiului, Revista Minelor, vol.22, nr.4, 2016

Revista Minelor / Mining Revue - nr. 2 / 2017

CERCETĂRI PRIVIND FUNCȚIONAREA SISTEMELOR HIDRAULICE PENTRU POMPAREA APELOR RADA Andrei Cristian*, VĂTAVU Sorin**, FLOREA Carmen*** Rezumat

Importanța controlului și a limitării consumului de energie, este legată și de modalitățile prin care pompele din componența sistemelor hidraulice pot contribui la economisirea energiei.

Aceste aspecte trebuie abordate, atât din punct de vedere calitativ, cât și cantitativ. Încercarea pompelor hidraulice volumice rotative și simularea rețelelor hidraulice pe standul de laborator, prezentat în lucrare, permite simularea încărcării pompei precum și măsurarea presiunii și a debitului.

Cuantificarea energetică a efectelor reglării debitului prin reglarea turației pompelor reprezintă o preocupare actuală, în cadrul eforturilor de reducere a consumurilor energetice industriale. Este prezentată analiza unei pompe antrenate de un sistem motor-convertizor de frecvență, pentru care s-a obținut o scădere a pierderilor anuale de energie de 11%, prin procedeul variației turației, față de procedeul cu vană de reglare [2].

Cuvinte cheie: pompe volumice, reglarea debitului, reglarea turației, cuantificare energetică.

1. Introducere Energia electrică consumată de pompe, ventilatoare și compresoare reprezintă o parte importantă din energia electrică consumată în întreaga lume. Se estimează că în procesele industriale și pentru utilitățile clădirilor, 72% din electricitate este consumată de motoare, 63% din această energie fiind utilizată pentru circularea fluidelor.

Pentru ajustarea debitului, metoda tradițională constă în variația secțiunii utile a conductei prin care circulă fluidul: vanele, robinetele și ventilele, sunt dispozitivele cele mai des utilizate. Această metodă este ineficientă din punct de vedere energetic, realizând și o sarcină suplimentară pe refularea pompei [1].

O îmbunătățire semnificativă a energeticii pompei poate fi realizată prin antrenarea mașinii hidraulice cu o turație variabilă, care conduce la o utilizare mult mai apropiată de cerințele rețelei alimentate și prin care, în comparație cu soluțiile unde regularea debitelor se face prin metode tradiționale, debitul refulat va avea tot timpul valoarea necesară în funcție de cerințele de lucru din rețea. În domeniul pompării, câștigurile cele mai importante sunt obținute prin intermediul pompelor centrifugale. * Drd.ing., Universitatea din Petroşani ** Conf.dr.ing., Universitatea din Petroşani *** Prof.dr.ing., Universitatea din Petroşani

ISSN-L 1220-2053 / ISSN 2247-8590 Editura Universitas, Petroşani, Romania

2. Repere generale asupra sistemelor pentru pomparea apelor Sistemele pentru pomparea apelor sunt folosite într-o multitudine de activități și domenii industriale, particularitățiile de structură și funcționare fiind determinate de condițiile specifice ale utilizării.

Pompele din stațiile de evacuare a apelor din subteran reprezintă elemente componente esențiale ale sistemului tehnologic, participând astfel cu o cotă energetică importantă la consumul de energie electrică total, pe perioada de funcționare a instalației. Numărul, poziția și caracteristicile de funcționare ale acestora se stabilesc în funcție de sistemul de evacuare adoptat și de regimul de funcționare.

Agregatele din stațiile de pompare asigură vehicularea unor volume de apă din bazinul de aspirație în rețeaua la care sunt racordați consumatorii.

Pentru a analiza funcționarea agregatelor de pompare este necesar să se cunoască în detaliu, atât caracteristica agregatului, cât și a rețelei pe care aceasta refulează.

3. Cercetări experimentale în vederea stabilirii performanțelor sistemelor cu ajustarea debitului prin modificarea sarcinii pe refulare Pentru ridicarea experimentală a curbelor caracteristice energetice, pompa ale cărei caracteristici trebuie determinate se montează într-o instalație de încercări. Schema unei variante de stand pentru încercarea energetică industrială este prezentată în Fig. 1.

25

Fig. 1. Schema unei variante de stand pentru încercarea energetică industrială Standul este în circuit deschis, unul din rezervoare fiind în contact cu aerul la presiune atmosferică. Pompa 1 aspiră din rezervorul deschis 2 prin intermediul conductei 3 prevăzută cu o vană 4. Apa ajunge în tronsonul de conductă 5 conectat la racordul de intrare al pompei. La racordul de ieșire al pompei este branșată conducta 6 prevăzută cu vana de reglaj 7. Pe conducta de refulare este montat un sistem 8 pentru măsurarea debitului. La intrarea și ieșirea din pompă sunt montate un manovacuummetru 9 și respectiv un manometru 10 pentru determinarea presiunilor la intrarea și ieșirea din pompă. Pompa este antrenată cu ajutorul unui motor electric 11 tarat (se cunoaște legătura între puterea absorbită de la rețea și puterea dezvoltată la arbore), puterea absorbită de acesta de la rețea fiind măsurată cu ajutorul unei truse wattmetrice 12 iar turația cu ajutorul unui tahometru 13.

Scopul încercării energetice industriale este determinarea dependențelor H(Q) sau Y(Q), P(Q) și (Q) având ca parametri turația n și diametrul caracteristic al rotorului D pentru pompele centrifugale, respectiv cilindreea geometrică Vg pentru pompele volumice. După montarea pompei în standul de încercare, se deschide complet vana 4 și se amorsează pompa, apoi se pornește motorul electric de acționare a pompei. Se fixează o poziție a vanei 7 și se determină indicațiile instrumentelor care determină debitul, puterea absorbită de la rețea, turația și presiunile la intrarea și ieșirea din pompă. Pe baza acestora se poate calcula înălțimea 26

de pompare H sau Y și puterea absorbită de pompă (puterea la arborele motorului) P, în funcție de curba de tarare a motorului pentru pompa centrifugală; se repetă aceste operații pentru alte poziții ale vanei de reglaj 7. În cazul unor variații ale turației față de turația constantă la care se dorește obținerea curbelor caracteristice, mărimile Q, H sau Y și P se recalculează la turația dorită, cu ajutorul relațiilor de similitudine.

Setul de măsurători în cazul pompelor volumice este similar și permite determinarea prin calcul a puterii hidraulice (utile) și, dacă se cunoaște randamentul pompei a puterii mecanice absorbite de la motorul de antrenare: când se cunoaște valoarea turației la arborele motorului se poate determina și cuplul cerut de pompă în funcție de presiunea de refulare.

Pe baza rezultatelor experimentale, se trasează grafic dependențele H(Q) sau Y(Q) și P(Q) pentru pompele centrifugale respectiv Q(p) și P(p) pentru pompele volumice: curbele obținute se trasează printre puncte, datorită erorilor de măsură inerente care apar. În urma trasării dependențelor menționate, se poate calcula și trasa și randamentul în funcție de debit (Q), respectiv de presiune (p). În final se obține o diagramă care caracterizează complet funcționarea din punct de vedere energetic a pompei. Punctul de funcționare ce corespunde randamentului maxim este punctul considerat nominal de funcționare.

Revista Minelor / Mining Revue - nr. 2 / 2017

a) b) Fig. 2. Stand de laborator pentru încercarea pompelor hidraulice Pentru verificarea considerentelor menționate s-a procedat la încercarea unei pompe volumice cu paletaj culisant destinată vehiculării carburanților. Încercarea a fost efectuată pe un stand de laborator (Fig.2.) conceput pentru încercarea pompelor hidraulice volumice rotative și simularea rețelelor hidraulice în care acestea sunt active.

Standul pentru încercarea pompelor și rețelelor hidraulice prezentat în Fig. 2, a) ca structură și schema hidraulică de principiu și în Fig. 2,b) ca schemă hidraulică pentru determinarea curbelor caracteristice ale unei pompe P, are următoarele componente: ME - electromotor; P1 , P2 - pompe; R1 , R2 - robinete pentru generarea sarcinii; T rezervor; t1 , t2 - prize de conectare a rețelelor de încercat; X - sistem de comandă a electromotorului; n - turometru/tahometru; M1 , M2 – manometre; SmQ - sistem de măsurare a debitului.

Standul poate fi utilizat și ca sursă de presiune pentru încercarea rețelelor hidraulice de diferite configurații și diametru nominal de max. 3/4"; intrările rețelelor pot fi conectate la racordurile t1 sau/și t2 , iar ieșirile lor la intrarea qi a sistemului de măsurare a debitului SmQ. Transmiterea energiei de la electromotor la pompe este realizată prin intermediul unei transmisii cu curele trapezoidale Tc și permite antrenarea individuală/simultană a pompelor.

O instalație hidraulică pentru determinarea debitului pompelor volumice rotative trebuie concepută pornind de la câteva cerințe de bază pe care aceasta trebuie să le îndeplinească:  să poată fi simulată încărcarea pompei în sarcină;  să se poată măsura presiunea și diferența de presiune în domeniul 0 – 1 MPa;

ISSN-L 1220-2053 / ISSN 2247-8590 Editura Universitas, Petroşani, Romania

 să se poată măsura debitul în domeniul 0 – 100 L/min, cu o precizie de minim ± 0,01 L/min.

Conform schemei hidraulice de principiu prezentată în Fig. 2,a) se poate observa că cele două pompe P1 și P2 pot fi antrenate simultan s-au individual, în funcție de necesitățile încercărilor, de către un electromotor trifazat ME. Prizele de aspirație ale celor două pompe a1 și a2 pot fi conectate cu conductele de aspirație existente în rezervorul deschis T. La orificiile de refulare ale pompelor sunt conectate linii de presiune ce conțin câte un robinet Ri și câte un manometru Mi ; la capătul acestor linii sunt amplasate prizele de presiune t1 și t2 .

Standul este conceput astfel încât să permită măsurarea următorilor parametrii: - presiunile de refulare pe cele două coloane - cu manometrele M1 și M2 ; - debitele de refulare - prin intermediul sistemului de măsurare a debitului SmQ; - turația electromotorului de antrenare și a pompelor - prin intermediul tahometrului n; - lichidul de lucru: adaptat tipului de pompă supusă încercării; - manometrul M1 s-a ales și s-a utilizat în funcție de presiunea maximă și de domeniul de variație al presiunii (0...10 bar), clasa de precizie 2,5.

Rezultatele încercării pompei menționate anterior corespund pentru două turații diferite de antrenare la arborele mașinii hidraulice: acestea au fost obținute prin realizarea unei transmisii cu curele trapezoidale, la arborele pompei fiind montate fulii de diametre diferite. În tabelul nr.1 sunt consemnate valorile presiunii p, debitului Q și turației la arborele pompei pentru două situații distincte caracterizate de raportul diametrelor fuliilor de la arborii motorului de antrenare/pompă, 27

în condițiile în care turația de mers în gol a motorului de antrenare este nM0 = 920 rot/min. Încercarea pompei a presupus o variație a sarcinii pe conducta de refulare realizată cu ajutorul robinetului situat pe aceasta. Au fost realizate mai Diametre fulii ϕ1 / ϕ2 76/137

ϕ1 / ϕ3 76/94

Nr.crt 1.

2.

3.

4.

1.

2.

3.

4.

multe seturi de încercări ce au condus la suprapunerea de mai multe ori a celor 4 valori menționate în tabel.

S-au urmărit vizualizarea modului în care debitul Q de refulare al pompei este influențat de valoarea sarcinii p pe orificiul de refulare.

Tabel 1. Parametrii pompei supuse încercării Parametri hidraulici Parametri mecanici p, [bar] Q, [L/min] n, [rot/min] 0,7 30,83 400 1 27,5 395 1,5 18,33 385 2 14,16 380 1,7 43,33 580 1,8 32,92 540 1,9 23,66 430 2 11,66 360

Fig. 3.

Diagramele trasate în figura 3, luând în considerare valorile din tabelul 1, confirmă dependențele cvasiliniare Q(p) pentru pompele volumice. Curba albastră cu o pantă mai mică corespunde unei turații mai mici pentru antrenarea pompei și unei game de reglare a debitului între 30,83 și 14,16 L/min ce corespunde unui domeniu al presiunii de la 0,7 la 2 bari. La montarea pe axul pompei a unei fulii de diametru mai mic turația de antrenare a pompei a crescut cu cca. 50% față de cazul anterior conducând la o plajă a debitului de la 43,33 la 11,66 L/min pentru un domeniu al sarcinii de la 1,7 la 2 bari. Se observă din diagrama roșie că debitul fiind mai mare curba de funcționare Q(p) se deplasează spre dreapta și devine mult mai abruptă, influența debitului de sarcina pe refulare a pompei fiind mult mai accentuată, reglarea debitului pe refulare fiind mult mai greu de realizat.

Considerăm că rezultatele reglării debitului pentru a doua situație de antrenare a pompei ar fi 28

fost mai bune dacă pe refularea mașinii traseul de conducte ar fi avut un diametru mai mare.

Rezultă că la reglarea debitului pompelor volumice prin variația sarcinii pe refulare trebuie puse în acord turația de antrenare respectiv debitul de refulare, cu diametrul instalației alimentate astfel încât panta diagramei Q(p) să nu fie foarte accentuată, iar valoarea dorită a debitului reglat să fie ușor de obținut.

Cilindreea pompei, parametru principal al mașinii necesar pentru determinarea debitului mediu atunci când este cunoscută turația de antrenare a mașinii, este un parametru ce poate fii determinat fie pe baza mărimilor geometrice caracteristice pompei, fie prin încercări în anumite condiții de funcționare: se recomandă funcționarea la mers în gol pentru că turația de antrenare și debitul de refulare permit stabilirea punctului de pornire a curbei Q(p) a pompei.

Revista Minelor / Mining Revue - nr. 2 / 2017

4. Cuantificarea energetică a efectelor reglării debitului prin reglarea turației de antrenare a pompelor Consumurile energetice diferă în funcție de metodele de reglare a debitului, adoptate în exploatare; reglarea cantitativă se poate realiza: - cu pompe cu caracteristici tehnice diferite (debit și înălțime de pompare); - cu pompe cu turație variabilă, având posibilitatea de a modifica debitul și înălțimea de pompare în funcție de necesități, pentru a minimiza puterea electrică aferentă pompei.

Variația turației motorului de antrenare a pompei se poate realiza cu ajutorul convertizoarelor de frecvență sau cu motoare de curent continuu; dintre acestea, motorul asincron cu rotorul în scurtcircuit, asociat cu un convertizor static de frecvență cu tiristoare sau tranzistoare de putere (200 kW și respectiv 25 kW) formează un echipament electric de acționare cu turație reglabilă în limite largi [1].

Orice modalitate de reglare a turației implică pierderi de energie. Pentru a calcula pierderile de energie în cazul reglării debitelor cu ajutorul

vanelor, trebuie luate în considerare puterea și randamentul motorului. În cazul reglării debitului prin variația turației, randamentul sistemului motorconvertizor de frecvență, mai scăzut, trebuie corelat cu scăderea substanțială a puterii motorului de antrenare.

Pompa analizată (CERNA 200a – H = 32 m, Q = 350 m3/h – utilizată la vehicularea apelor cu impurități) este conectată la un motor standard de 55 kW. Randamentul unui astfel de motor este 90% și se menține constant pentru valori ale puterii de alimentare (P) între 50% și 100% din valoarea nominală a acesteia (Pn).

Randamentul convertizorului de frecvență este de 96% la încărcare nominală, fără pierderi suplimentare în motor [3]. Ținând seama de aceste randamente și de puterile de alimentare calculate în tabelul 2, se obțin pierderile de putere prezentate în tabelul 3.

Rezultă că prin procedeul variației turației, față de procedeul cu vană de reglare, s-a realizat o scădere a pierderilor anuale de energie de la 30660 kWh la 27243 kWh, adică 11% [4].

Tabel 2. Puterea de alimentare și consumul de energie al unei pompe în cazul reglării prin vane, respectiv cu variația turației Durata funcționării Vane de reglare Turație variabilă Debitul Puterea Energia Puterea Energia G, [m3/h] [ore] P, [kW] E, [kWh] P, [kW] E, [kWh] 350 438 42,5 18615 42,5 18614 300 1314 38,5 50589 29,0 38106 250 1752 35,0 61320 18,5 32412 200 1752 31,5 55188 10,0 17520 150 1752 28,0 49056 6,5 11388 100 1752 23,0 40296 3,5 6132 TOTAL 8760 275064 124173 Tabel 3. Pierderile de putere în cazul reglajului prin vane, respectiv cu variația turației Vane de reglare Turație variabilă Debitul Durata Pierderi Pierderi Pierderi η ηPierderi G, funcționării Puterea de de Puterea de ηM ηM de putere [m3/h] [ore] P, [kW] putere energie P, [kW] energie [%] [%] [kW] [kW] [kWh] [kWh] 350 38 42,5 90 4,7 2059 42,5 86 6,9 3022 300 314 38,5 90 4,3 5650 29,0 85 5,1 6701 250 1752 35,0 90 3,9 6833 18,5 84 3,5 6132 200 1752 31,5 90 3,5 6132 10,0 79 2,7 4730 150 752 28,0 90 3,1 5431 6,5 74 2,3 4030 100 752 23,0 90 2,6 4555 3,5 0 1,5 2628 TOTAL 760 30660 27243 Pe baza rezultatelor experimentale sintetizate în tabelele 2 și 3, s-au construit graficele din figurile 4, 5, 6, 7 și 8.

ISSN-L 1220-2053 / ISSN 2247-8590 Editura Universitas, Petroşani, Romania

29

45 42.5

40 38.5 35

35 31.5

30

29

PUTERE [kW]

28

25 23 21.5 20

PUTERE VANA

21.5

19.5

PUTERE TUR. REGL.

18.5 16.5

REDUCERE PUTERE

15

10

10

9.5

6.5 5

3.5 0

0 50

100

150

200

250

300

350

400

DEBIT DE APĂ mc/h

Fig. 4. Variația puterii în funcție de modul de reglare și de mărimea debitului de apă vehiculat 8 7

6.9

6 5.1

PUTERE [kW]

5

4.7 4.3

4 3.5

3.9 3.5

PIERD.PUT.VAN

3.1

3 2.6 2

PIERD. PUT TUR. REGL.

2.7 2.3

1.5 1 0 0

100

200

300

400

DEBIT DE APĂ mc/h Fig. 5. Variația pierderii de putere în funcție de modul de reglare și de mărimea debitului de apă vehiculat

30

Revista Minelor / Mining Revue - nr. 2 / 2017

70000

61320

60000

55188

ENERGIE [kWh]

50000

50589

49056

40296

40000

37668

38106

37668

ENERGIE VANA

34164

32412 28908

30000

ENERGIE TUR.REGL REDUCERE ENERGIE UTILIZATĂ

20000

18615

17520 12483

11388

10000 6132

0

0 50

100

150

200

250

300

350

400

DEBIT DE APĂ mc/h

Fig. 6. Variația energiei utilizate în funcție de modul de reglare și de mărimea debitului de apă vehiculat

8000 7000

6833 6132

6000

5650

5431

ENERGIE [kWh]

5000

6701

6132

4730

4555 4030

4000

PIERD.EN.VAN 3022

3000

PIERD. EN TUR. REGL.

2628 2059

2000 1000 0 0

100

200

300

400

DEBIT DE APĂ mc/h

Fig. 7. Variația pierderii de energie în funcție de modul de reglare și de mărimea debitului de apă vehiculat

ISSN-L 1220-2053 / ISSN 2247-8590 Editura Universitas, Petroşani, Romania

31

2000 1752

Ore anuale de funcționare [ore/an]

1800

1752 1752 1752

1600 1400

1314 1200 1000 800 600 438

400 200 20

40

60

80

100

120

Factor de încărcare [%] Fig. 8. Variația anuală a factorului de încărcare Din figurile 4 și 5 rezultă că reducerea de putere, respectiv de energie utilizată, în funcție de modul de reglare, este de 0% la sarcina maximă, majorându-se astfel: 25% la factor de încărcare de 86%, 47% la factor de încărcare de 71%, 68% la factor de încărcare de 57%, 77% la factor de încărcare de 43%, 85% la factor de încărcare de 29%.

Figurile 5 și 7 scot în evidență faptul, că la valori ale puterii până la 4 kW, respectiv ale energiei până la 6750 kWh, pierderile de putere și de energie nu mai justifică realizarea variației debitului prin variația turației.

Graficele din figurile 4-8, mai evidențiază faptul că variația debitului prin reglarea turației pompei devine eficientă în cazurile caracterizate prin factori de încărcare având valori inferioare procentului de 80 %, când se atinge durata de funcționare de circa 1700 ore.

4. Concluzii - Creșterea eficienței energetice și reducerea consumului de energie al pompelor, se poate obține prin introducerea reglării debitului prin reglarea turației; - Prin eliminarea vanelor de ajustare a debitului maxim, când pompa este supradimen-sionată, funcționarea sa la turație redusă permite evitarea pierderilor de energie (cauzate de o vană de limitare a debitului);

32

- Diminuarea riscului apariției cavitației: aceste fenomene legate de variațiile rapide ale turației unei pompe sunt evitate datorită pornirii progresive lente, controlată de variatoarele de viteză; - Durata de viață a rotoarelor este legată de viteza lor periferică: reducerea vitezei va ameliora fiabilitatea; - Variația vitezei permite funcționarea la randament maxim, crescând durata de viață a rulmenților și a îmbinărilor.

Bibliografie 1. Burchiu, V., Santău, I., Alexandrescu, O. Instalații de pompare. Editura Didactică și Pedagogică, București 1982.

2. * * * Legea nr. 121/2014 privind eficiența energetică http://www.dreptonline.ro/legislatie/legea_121_2014_efi cienta_energetica.php 3. * * * http://www.mecanex.ro/pdf/brosuri/romana/produselecompaniei-2016-Mecanex-Botosani.pdf 4. * * * http://www.minind.ro/proiectare/leg_eu/reg_UE_547_20 12.pdf

Revista Minelor / Mining Revue - nr. 2 / 2017

IDENTIFICAREA ȘI EVALUAREA RISCULUI LA INSTALAȚIILE DE STOCARE A GAZELOR NATURALE Sorin Alexandru AVRAM* 1. Introducere Gazele naturale extrase din zăcămintele de petrol sunt folosite, din ce în ce mai mult, pentru a satisface necesarul de energie. Inflexibilitatea producţiei de gaze din aceste zăcăminte nu corespunde cererii variabile a pieţei. Înmagazinarea subterană a gazelor naturale comprimate, în rezervoare naturale de petrol şi gaze, este folosită ca o tehnologie obişnuită eficientă încă din anul 1915, în vederea reglării livrării de gaze pentru satisfacerea cererea. Pentru înmagazinarea subterană, gazele naturale sunt injectate în rezervoare subterane de ţiţei şi gaze atunci când cererea de pe piață scade sub producţia surselor de alimentare şi sunt extrase din depozit pentru a suplimenta livrarea la nivelul solicitat, atunci când cererea depăşeşte acea producţie.

Funcţia principală a unui depozit subteran de gaze este aceea de a regulariza livrarea pentru variaţiile de consum şi cererea sezonieră. În afară de aceasta, instalaţiile de înmagazinare pot asigura furnizarea de gaze de la rezervele de siguranţă, în cazul unor întreruperi în alimentarea normală şi pot ajuta la conservarea energiei utilizându-se gaze asociate care altminteri ar trebui trimise la flaclă.

Pentru a construi un depozit subteran sunt folosite sonde care stabilesc o legătură controlată între rezervor şi suprafaţă. Aceste sonde, utilizate pentru injecţia şi extracţia gazelor de înmagazinare, sunt numite sonde de exploatare. În plus, faţă de sondele de exploatare se pot folosi şi sonde de observaţie (piezometrice). Construcţia şi exploatarea trebuie astfel realizate încât să se menţină integritatea conservării. Instalaţia de înmagazinare trebuie proiectată, construită şi exploatată, astfel încât să nu prezinte vreun risc pentru siguranţa exploatării şi a personalului.

2. Considerații privind creșterea capacității de înmagazinare subterană a gazelor naturale În România, gazele naturale constituie una dintre rezervele naturale ale subsolului cu o importanță deosebită, dacă se au în vedere rezervele relativ apreciabile, producția, ponderea energetică și vechimea exploatării. În țara noastră se extrag atât gazul metan de o mare puritate cu un conținut în metan de 98-99,7%, puterea calorică 42MJ/m³N, cât și gazele asociate sau gazele de sondă din structurile petrolifere. *Dr.ing., RomGaz Tg. Mureș

ISSN-L 1220-2053 / ISSN 2247-8590 Editura Universitas, Petroşani, Romania

Gazul metan, care formează cea mai mare parte a rezervelor românești, se află cantonat în structuri geomorfologice sub formă de cupolă, boltiri numite domuri în Podișul Transilvaniei. În această zonă, din cele 67 de câmpuri gazeifere, 54 au fost identificate după 1948. În Podișul Transilvaniei extracția se face numai în câteva areale. Înmagazinarea subterană reprezintă o parte vitală a industriei gazelor naturale. În figura 1 este prezentată o imagine de ansamblu a unui depozit subteran de gaze, amenajat în zăcăminte depletate.

Posibilitatea înmagazinării gazelor oferă certitudinea furnizării în timpul perioadelor cu cerere ridicată prin suplimentarea livrărilor și reprezintă o măsură de siguranță în cazul întreruperii producției curente.

Fig. 1. Imagine de ansamblu - depozit subteran de gaze amenajat în zăcăminte depletate Sistemul Național de Gaze Naturale (SNGN) acționează constant pentru creșterea capacităților de înmagazinare subterană a gazelor naturale, pentru preluarea vârfurilor de consum pe perioada sezonului rece, precum și pentru creșterea gradului de siguranță a alimentării cu gaze naturale a consumatorilor.

Măsurile și acțiunile întreprinse de SNGN au drept scop creșterea coeficientului de siguranță în livrarea gazelor și preluarea dezechilibrelor, la valori cât mai apropiate de cele practicate de țările din Comunitatea Europeană.

Măsurile şi acţiunile întreprinse de operatorii depozitelor de înmagazinare subterană a gazelor naturale au drept scop creșterea coeficientului de siguranță în livrarea gazelor, la valori cât mai apropiate de cele practicate în țările din Comunitatea Europeană. Pentru a veni în întâmpinarea viitoarelor evoluții ale pieţei de gaze şi realizarea echilibrului surse-cerere, SNGN acționează, din punct de vedere al înmagazinării subterane, pe trei planuri, și anume:

33

1) dezvoltarea actualelor depozite sub aspectul creşterii capacităţii de înmagazinare şi a cantităţilor zilnice care urmează a fi extrase; 2) creşterea performanţelor şi flexibilitatea operaţională în depozitele existente; 3) identificarea de noi zăcăminte, capabile să îndeplinească rolul de depozit de înmagazinare.

Elementele principale legate de realizarea unui depozit de gaze naturale sunt: 1. un zăcământ propriu-zis cu caracteristici potrivite pentru înmagazinare; 2. un număr de sonde conectate la un sistem de conducte; 3. o staţie de compresoare şi de uscare a gazelor; 4. o stație principală care să asigure atât alimentarea în vederea injecţiei, cât și furnizarea gazelor la consumatori.

La aceste elemente principale se mai adaugă: încălzitoare individuale pentru sonde; sonde de observaţie; separatoare individuale sau colective; un sistem de colectare a apei reziduale; aparate de măsură şi regulatoare de presiune; un sistem pentru injecția metanolului.

Deşi în ultimii doi ani capacitatea de înmagazinare a înregistrat o creştere semnificativă, raportul dintre volumul gazelor consumate la nivel naţional şi cel al gazelor furnizate din depozite este de aproximativ 11%, ceea ce reprezintă un grad de siguranţă relativ redus în asigurarea cu gaze a consumatorilor, sub valorile practicate în ţările vest europene (> 25%).

Noile depozite sunt programate a fi realizate în zăcăminte semidepletate, amplasate strategic faţă de zonele deficitare, cu surse de gaze care asigură, în special, acoperirea consumului în zonele cu fluctuații zilnice și orare. Amplasarea acestor noi depozite se va face în urma unei analize a capacităţii de transport a Societăţii Naţionale de Transport şi a unor studii de prefezabilitate şi fezabilitate a unor zăcăminte depletate, situate cât mai aproape de marii consumatori şi de zonele cu variaţii mari de consum sezoniere, zilnice şi/sau orare.

Totodată, se va reconsidera volumul pernei de gaze aferent fiecărui depozit pentru creşterea flexibilităţii capacităţilor de depozitare şi pentru a răspunde cât mai bine cerinţelor (consumuri normale, mărite, de criză, vârfuri zilnice şi orare), precum şi pentru optimizarea costurilor de înmagazinare.

Evoluţia previzionată a dezvoltării capacităţilor active de înmagazinare subterană a gazelor naturale, în perioada 1979 – 2011, este prezentată în figura 2.

Experienţa ultimilor ani a arătat că depozitele de gaze naturale au o capacitate suficientă de înmagazinare pentru a face faţă consumului pe perioada iernii, dar nu şi o capacitate suficientă de extracţie în perioadele de consum ridicat. Scăderea cantităţilor stocate duce cu sine la scăderea presiunii 34

în depozite şi deci a capacităţii de extracţie, astfel că în perioadele de vârf ale cererii se ajunge la un dezechilibru.

Fig. 2. Istoria evoluţiei capacităţii de înmagazinare subterană a gazelor naturale Drept urmare, capacităţile de stocare se confruntă cu o lipsă de flexibilitate care ar trebui contracarată prin transformarea unor depozite sezoniere în depozite multiciclu, sau prin creşterea eficienţei activităţii de înmagazinare printr-o politică de tarifare inteligentă.

Observații: 1) Investițiile privind stațiile de comprimare sunt eficiente în optimizarea procesului tehnologic de înmagazinare a gazelor, ca urmare a faptului că, pe măsură ce cantitatea de gaze din zăcământ se împuţinează, scade şi energia de zăcământ, aşa încât este nevoie de o energie mecanică suplimentară, de suprafaţă, care să faciliteze extracţia, transportul şi distribuţia gazelor naturale. Astfel, procedurile tehnologice necesare se realizează cu ajutorul staţiei de comprimare. Aceasta ajută la creşterea debitului sondelor şi la creşterea presiunii de livrare a gazelor dinspre sondă spre Sistemul Naţional de Transport şi, mai departe, spre consumatori. Evident, staţiile de comprimare determină atingerea unei valori cât mai mari a factorului de recuperare a hidrocarburilor din zăcământ.

2) Un aspect deosebit de complex, cu influențe importante asupra realizării planului de investiții, se referă la promovarea investițiilor privind obținerea de avize, acorduri și autorizații necesare execuției lucrărilor pe proprietăți private. Pentru rezolvarea acestor aspecte SNGN face, în permanență, demersuri pe lângă instituțiile statului pentru simplificarea și scurtarea aplicării procedurilor de obținere a aprobărilor necesare.

Revista Minelor / Mining Revue - nr. 2 / 2017

3. Identificarea riscurilor în cursul proceselor tehnologice În general, pentru identificarea pericolelor se folosesc o serie de tehnici specific [1]:  tehnici de analiză prin sortare Screening Analysis;  liste de verificare Checklists;  analiza preliminară a pericolelor;  analiza scenariilor What if (ce se întâmplă dacă);  analiza modalităţilor şi efectelor defectării FMEA (Failure Modes and Effects Analysis);  studii de funcţionalitate fără pericol HAZOP (Hazard and Operability Studies);  auditul în funcţionare etc.

Estimarea riscului Noţiunea de risc include două componente: * gravitatea consecinţelor; * probabilitatea de producere a evenimentelor.

Dacă atribuim unui nivel de risc produsul dintre gravitate şi probabilitate (v. figura 3), vom obţine acelaşi nivel de risc pentru diferite cupluri : gravitate (y) – probabilitate (x). Probabilitatea se exprimă în număr de evenimente produse în unitatea de timp (an).

Fig. 3. Curbele pentru risc: y – gravitatea; x - probabilitatea 4. Monitorizarea centralizată și controlul înmagazinării gazelor naturale Sistemul centralizat de monitorizare și control al unui nod tehnologic de transport - gaze naturale este un sistem modern și complex destinat automatizării și monitorizării funcționării nodurilor tehnologice din cadrul rețelelor de transport gaze naturale, echipate cu robinete cu acționare electrică, pneumatică, sau hidropneumatică. Acesta conține atât echipamente HARD cât și o parte de SOFTWARE, integrate într-un sistem de control și achiziție de date flexibile (S.C.A.D.A.), care asigură posibilitatea conducerii automate a tuturor proceselor desfășurate la nivelul unui nod tehnologic de transport gaze naturale.

ISSN-L 1220-2053 / ISSN 2247-8590 Editura Universitas, Petroşani, Romania

Prin implementarea acestui sistem se asigură monitorizarea și controlul local centralizat precum și automatizarea completă a instalațiilor tehnologice existente într-un nod de transport gaze naturale cum ar fi: ventile de secționare (robinete închidere/ deschidere), robinete de reglare, instalații de odorizare, instalații de primire/ lansare godevil, instalații de injecție metanol, instalații de încălzire gaze, etc. De asemenea, sistemul asigură achiziția, prelucrarea numerică și memorarea parametrilor tehnologici (presiuni, temperaturi, debite), facilitându-se astfel posibilitatea de integrare a acestor stații în sisteme de tip S.C.A.D.A. Caracteristicile principale și posibilitățile de comandă și monitorizare oferite de program sunt următoarele: interfața grafică sub formă de schemă sinoptică tridimensională (fig. 4); informațiile de poziție și stare a robinetelor cu acționare electrică și pneumatică; vizualizarea, pe același ecran, a tuturor informațiilor necesare controlului nodului tehnologic (fig. 5); se simbolizează în mod diferit robinetele închise, cele deschise și cele pe poziție intermediară (fig. 4).

Fig. 4. Schema sinoptică a retelei instalatiei de inmagazinare. Vizualizarea, pe același ecran, a tuturor nodurilor de control necesare tehnologiei SCADA (fig. 5)

Fig. 5. Schema SCADA

35

Pentru parametri tehnologici ai oricărui nod tehnologic (p, T, Q, etc.) se pot prezenta grafice cu evoluția în timp a acestora pe intervale alese de beneficiar la cerere.

5. Concluzii Autorul propune ca metoda să fie aplicată și pentru toate modurile de identificare a riscului la instalații de stocare a gazelor naturale, ținându-se seama de caracteristicile lor. În lucrare au fost prezentate modele structurale de analiză a riscului pentru o instalație de depozitare a gazelor.

Așadar, depozitul subteran de înmagazinare al gazelor reprezintă un zăcământ în care se poate injecta un volum de gaze sub presiune, pentru ca apoi în perioada consumului de vârf, această cantitate de gaze să poată fi exploatată. Noile depozite sunt programate a fi realizate în zăcăminte semidepletate, amplasate strategic faţă de zonele deficitare, cu surse de gaze care asigură, în special, acoperirea consumului în zonele cu fluctuaţii zilnice şi orare.

Deci, înmagazinarea subterană a gazelor naturale reprezintă unicul proces eficient care combină furnizarea constantă de gaze naturale, prin intermediul conductelor de mare lungime, cu cererile variabile ale pieţei, care depind de variaţii sezoniere de consum.

36

Pentru acoperirea necesităţilor de vârf din timpul anotimpului friguros al anului, se recurge din ce în ce mai mult la soluţia amenajării unor depozite de înmagazinare subterană a gazelor naturale situate în apropierea marilor centre de consum.

Depozitarea subterană a gazelor naturale este o practică economică destinată echilibrării cererii de gaze a consumatorilor cu posibilități economice de livrare ale furnizorilor în condiţiile în care se are în vedere sistemul complex constituit din: (1) producţia internă; (2) importurile; (3) capacităţiile de transport existente.

Cererile variabile (sezoniere, zilnice, orare) determinate de modul în care se desfăşoară activitatea economică şi socială sub influenţa factorilor climatici şi meteorologici impun constituirea de reserve. Înmagazinarea subterană a gazelor naturale reprezintă o parte vitală a industriei gazelor naturale și, din acest motiv, se impune o monitorizare și un control permanent al funcționării în absența riscului sau în condițiile unei managerieri corecte ale acestuia.

Bibliografie 1. Avram, S. A. Contribuţii privind optimizarea și monitorizarea sistemului de înmagazinare a gazelor naturale prin foraje dirijate și sisteme electronice performante. Teza de doctorat, Universitatea Petrol – Gaze din Ploieşti, 2017.

Revista Minelor / Mining Revue - nr. 2 / 2017

Cupru Min SA Abrud 40 de ani de activitate Vineri, 19 mai (a.c.), societatea Cupru Min SA Abrud a sărbătorit 40 de ani de activitate.

Evenimentul, organizat la Abrud (județul Alba), a debutat vineri dimineața cu un simpozion aniversar, la care au participat actuali și foști angajați din conducerea societății, dar și reprezentanți ai Ministerului Economiei și oficilități locale.

Printre cei care au luat cuvântul: Simona ȚeighiuJurj – secretar de stat în Ministerul Economiei; Senator Alexandru Pereș; Dănuț Hălălai – prefectul județului Alba; Dumitru Fulea, Vicepreședintele Consiliului Județean Alba; Sorin Bumb, Ioan Dîrzu, Corneliu Olar – deputați de Alba; Gheorghe Chindriș, Romeo Jantea, Radu Roșca și Radu Coșarcă – membri în CA al societății Cupru Min SA Abrud; Nicolae Simina și Silviu Ponoran – primarii localităților Abrud și Zlatna și alții.

În partea a doua a simpozionului, coordonată de directorul Gheorghe Chindriș, au fost prezentate proiecte și teme de cercetare în derulare de către reprezentanți de la Universitatea Petroșani, Universitatea Tehnică Cluj Napoca – filiala Baia Mare, IPROMIN București, CEPROMIN SA Deva și INMR București.

universitar băimărean și Cupru Min SA. Autori: Prof. Dr. Ing. Ioan Bud, Prof. Univ. Dr. Ing. Simona Duma, Asist. Univ. Dr. Ing. Dorel Gușat, Asist, Univ. Dr. Ing. Iosif Ioan Pașca.

IPROMIN București: Prezentarea proiectelor privind problemele de mediu de la Cupru Min SA. Oportunitatea găsirii soluțiilor de îmbunătățire a calității apelor deversate în râul Arieș. Autori: Ing. Geolog Doina Berchiniș, Ing. Neamțu Gabriel, ing. Milau Dracea.

CEPROMIN SA Deva: Cupru Min SA Abrud - Procesul de evoluție și dezvoltare al societății. Soluția finală privind rezolvarea problemelor de mediu de la Iazul Valea Șesei. Autori: ing. Florica Auner, ing. Nicodim Halmagiu, ing. Paul Mircea, ing. Gheorghe Adrian Codrean.

INMR București: Oportunitatea realizării unei capacități de prelucrare a concentratelor cuproase în România.

Autor: Dr. Ing. Teodor Velea.

Proiecte și teme de cercetare Universitatea Petroșani: Extracția metalelor valoroase din siturile istorice de deșeuri miniere prin metode hidrometalurgică/ biometalurgice – EMBLeM- autori: Prof. Dr. Ing. Victor Arad, Prof. Dr. Ing. Susana Arad, Conf. Dr. Ing. Eugen Traistă; Dr. Ing. Gheorghe Chindriș, ing. Cornel Mera, ing. Cătălin Șoit - Cupru Min SA Abrud.

Universitatea Tehnică Cluj - Filiala Baia Mare: Oportunități de colaborare științifică între mediul ISSN-L 1220-2053 / ISSN 2247-8590 Editura Universitas, Petroşani, Romania

37

Despre Cupru Min SA Cupru Min S.A. Abrud s-a înființat în anul 2002, prin desprinderea din Compania Națională Minvest Deva, fiind succesoarea Combinatului Minier al Cuprului Roșia Poieni, înființat în 1977.

Exploatarea zăcământului se face în carieră, pe trepte, descendent cu înălțimea treptei de 15m, prin forare cu utilaje de forare Φ250mm, împușcare cu explozivi, încărcare cu excavatoare, încărcătoare frontale pe pneuri și transport cu autobasculante.

Societatea se află în subordinea Ministerului Economiei, Comerțului și Mediului de Afaceri și deține dreptul de exploatare pentru cca. 60% din rezervele naturale de cupru ale României. În anul 2016, compania a înregistrat o producție record de concentrat de cupru (39.000 de tone), cea mai mare din istorie. În prezent, Cupru Min S.A. Abrud are 540 de angajați. Zăcământul este situat administrativ pe teritoriul comunei Lupșa, județul Alba. Acesta are forma unui corp vertical cu înălțimea de 1.200 m și secțiunea orizontală de formă eliptică, cu dimensiunile de 600 m și 800 m. Partea utilă a zăcământului este constituită din minerale de cupru, înglobând peste 1 miliard de tone minereu cu un conținut de 0,36% Cu și 1,8% S. Cuprumin S.A. Abrud este unicul producător din România care are ca obiect principal de activitate extracția de minereuri neferoase, prepararea minereurilor cuprifere și valorificarea concentratului cupros și a metalelor prețioase.

Nicolae TURDEAN

Gheorghe CHINDRIȘ

Radu ROȘCA

38

Norin POPESCU

Remus VULPESCU

Valentin MUDURA

Cătălina MIKLO

Eugen SCHVARTZ

Gheorghe CHINDRIȘ

Romeo JANTEA

Radu COȘARCĂ

Revista Minelor / Mining Revue - nr. 2 / 2017

Fluxul Tehnologic la cariera Roșia Poieni Tehnologia aplicată constă în: • Forare găuri de sondă; • Derocare cu explozivi; • Încărcare masă minieră cu autobasculante; • Împingere masă sterilă la haldă; • Depunerea masei sterile în haldele: Obârșia Muntari, Valea Cuibarului și Geamăna.

Fluxul tehnologic al Uzinei de Preparare Dealul Piciorului: • Sfărâmare primară cu concasor giratoric; • Transport minereu cu transportoare cu bandă; • Măcinare umedă în două trepte cu mori semiautogene și cu bile; • Flotație diferențială; • Îngroșare concentrate; • Filtrare concentrate; • Recuperare apă de la îngroșătoarele de steril; • Transport steril la iazurile de decantare: Valea Șesei (iaz principal), Valea Ștefancei I (iaz de avarie), Ștefancei II (iaz de avarie).

Modernizarea Fluxului Tehnologic În programele de investiții pentru anii viitori sunt cuprinse lucrările și dotările propuse pentru retehnologizarea fluxului de producție. Prin dotarea cu utilaje performante a capacităților de producție se are în vedere creșterea productivității muncii, reducerea numărului de persoane care deservesc aceste utilaje, reducerea consumurilor specifice, creșterea veniturilor, reducerea cheltuielilor și desfășurarea activității în condiții de eficiență economică.

Principalele lucrări și dotări propuse pentru modernizarea fluxului tehnologic sunt: • Instalație de recuperare a metalelor din apele acide; • Linie de flotație dotată cu echipamente de automatizare; • Variator de turație pentru motorul electric de acționare a morii autogene, inclusiv amenajarea sălii de echipamente.

ISSN-L 1220-2053 / ISSN 2247-8590 Editura Universitas, Petroşani, Romania

Protecția Mediului Protejarea mediului este una dintre cele mai importante responsabilități ale unei companii ce activează în sectorul minier. Sistemul de Management de Mediu cuprinde următoarele elemente: • Tratarea apelor ce se deversează în Arieș prin metode moderne pentru a atinge parametrii normali; • Perfecționarea personalului și creșterea gradului de conștientizare a importanței protejării mediului; • Neutralizarea apelor acide prin dozare var, în instalația realizată la uzina de preparare; • Captarea apelor de la baza haldelor de steril în vederea asigurării stabilității haldelor; • Urmărirea stabilității și evacuarea permanentă a apelor de pe haldele de steril.

Portfoliu Construirea unei echipe de succes, crearea unei culturi organizaționale, atenția acordată comunicării în interiorul echipei au fost factorii esențiali ce au condus la obținerea performanțelor.

Punctele tari ale companiei sunt: • Volumul mare al rezerve de minereu de cupru; • Forța de muncă; • Existența unei piețe de desfacere; • Asigurarea unor raporturi corespunzătoare între dinamica activității economice, justificată de respectarea unor corelații fundamentale între principalii indicatori economici; • Implicarea activă a conducerii firmei în modernizarea de ansamblu a managementului și a fiecărei componente a acesteia.

Cupru Min S.A Abrud este o societatea reprezentativă pentru industria minieră din România, cu tradiție și experiență în exploatarea minereurilor cuprifere. În ultimii 5 ani, societatea noastră a primit numeroase trofee și premii de la Camerele de Comerț și Industrie a României și de asemenea, din partea Județului Alba.

CONTACT: Piaţa Petru Dobra, nr. 1, Abrud, 515100, jud. Alba, Tel. 0258.780.083; Fax: 0258.780.296; Email: office@cuprumin.ro; www.cuprumin.ro.

39

RECENZIE a cărții ”Cărbunele – ultima falie” autor ing. Mihai Bujor BOGDAN La începutul acestui an a apărut în Editura Universitas cartea Cărbunele – ultima falie, scrisă de ing. Mihai Bujor BOGDAN, trăitor pe meleagurile Văii Jiului, cunoscut nu numai de cei din breasla minieră, dar şi de foarte mulţi oameni ai locurilor unde a crescut, învăţat, muncit şi locuieşte.

Pe pagina cu dedicaţia pe care mi-a făcut-o autorul, scria: pentru.....martor şi participant la istoria zbuciumată a Văii Jiului.... .

Da, într-adevăr, ca mine sunt foarte mulţi cunoscători ai acestor meleaguri, dar puţini s-au încumetat să scrie despre istoria lor, iar Bujor Bogdan o face cu un stil aparte: îmbină precizia informaţiei cu stările sufleteşti personale, dar şi a acelora cu care a colaborat, pe o perioadă de câteva decenii, pentru dezvoltarea mineritului şi implicit propăşirea acestui ţinut mirific, care este Valea Jiului.

Născut, şcolit la cel mai înalt grad ca inginer minier şi apoi trecând prin toate treptele profesionale, de la stagiar, şef de sector, inginer şef şi director de mină, în Valea Jiului, autorul are multe amintiri, dar şi o bogată experienţă în această frumoasă, bărbătească şi plină de pericole meserie, care este mineritul.

Cartea o citeşti pe nerăsuflate, căci după fiecare capitol eşti curios să afli o altă faţetă a vieţii zbuciumate, dar şi simple a minerilor din această parte a lumii. La sfârşit, rămâi câteva clipe pe gânduri şi derulezi în minte o lume care astăzi pare ireală, dar care şi-a pus adânc amprenta pe istoria milenară a acestui ţinut.

Deşi evenimentele din carte se referă în special la starea economică, socială, demografică, culturală a Văii Jiului de după naţionalizare (11 iunie 1948) şi până în prezent, autorul face o frumoasă şi documentată incursiune în trecutul, pierdut în negura timpurilor, al preocupărilor oamenilor de pe aceste locuri.

Astfel, suntem plăcut impresionaţi să aflăm că relativ puţinii locuitori ai acestor meleaguri, care de regulă se ocupau cu păstoritul, au exploatat în acest ţinut aurul..galben cu mai bine de două milenii înainte de a descoperi pe cel..negru.

Odată cu punerea în valoare a utilităţii acestui aur negru sau a pietrei negre care arde, Valea Jiului a intrat în atenţia vecinilor şi astfel ea, într-o jumătate de secol, s-a transformat dintr-un ţinut împădurit într-un bazin minier ce oferea condiţii de muncă şi de viaţă la nivelul principalelor bazine miniere ale Europei, iar minele şi localităţile se prezentau la un nivel care a permis atragerea unui 40

număr de specialişti în diferite domenii şi cu diferite niveluri de pregătire din numeroase ţări ale Europei, dar şi din bazine miniere cu tradiţie ale României, ce trăiau într-o ambianţă de bună înţelegere, care a făcut ca Valea Jiului să-şi dobândească renumele de mica Americă, aşa cum scrie în carte autorul ei.

Pe drept cuvânt Bujor Bogdan consideră că piatra de hotar în evoluţia mineritului Văii Jiului a fost actul naţionalizării, când s-a trecut de la o economie concurenţială la una socialistă de stat, subordonată nu legilor pieţei economice, ci ideologiei.

Perioadei socialiste autorul îi acordă în carte cea mai mare întindere, căci în mare parte (din 1966) a fost în mijlocul acelor vremuri, iar pe de altă parte această perioadă este cea cu evoluţia cea mai spectaculoasă din viaţa mineritului Văii Jiului.

Cu bunele şi relele ei, această perioadă se evidenţiază prin creşterea susţinută a producţiei de cărbune, obiectiv prioritar al partidului unic, investiţii importante, mai mult sau mai puţin justificate, creşterea numărului salariaţilor din sectorul minier şi o modernizare a tehnicii şi tehnologiilor de exploatare. Drept consecinţă, această regiune se dezvoltă şi din punct de vedere urbanistic, micile localităţi devenind oraşe şi chiar municipii.

Revista Minelor / Mining Revue - nr. 2 / 2017

Din păcate Valea Jiului devenise o zonă monoindustrială, care avea să aibă consecinţe nefaste, după 1989, când mineritului i s-a pecetluit o soartă vitregă.

De remarcat talentul autorului în derularea evenimentelor din carte, când îmbină rigoarea caracteristică inginerului (geologia zăcământului, tehnicile de lucru în subteran, metodele de exploatare, protecţia muncii, eficienţa economică ş.a.) cu frumuseţea frazei unui povestitor sau a unui ziarist (descrierea mirifică a zonei montane, a obiceiurilor şi tradiţiilor locurilor, a chipurilor şi a sufletelor oamenilor pe care i-a cunoscut). De fapt, cei care îl cunosc nu sunt uimiţi, căci Bujor Bogdan le-a făcut pe amândouă: inginerie de înaltă clasă şi jurnalism apreciat.

Fiecare capitol al cărţii (şi sunt multe) merită a fi evidenţiat, dar în cele ce urmează mă voi opri mai atent asupra câtorva.

Capitolul Tehnologii merită a fi detaliat, căci Recenzia apare într-o revistă de specialitate.

Autorul prezintă aici, cu termenii unui inginer de mine, specificul tehnologiilor aplicate la extragerea huilei în subteranul Văii Jiului datorită complexităţii şi diversităţii condiţiilor de zăcământ.

Face o trecere în revistă a metodelor de exploatare aplicate, la început în cariere pentru extragerea aflorimentelor stratului 3, apoi în subteran (1868) la Petrila, Lupeni, Vulcan, Aninoasa, Lonea, Petroşani şi Sălătruc, unde exploatarea se realiza cu abataje cameră, susţinute cu lemn, cu avansare ascendentă şi cu rambleierea spaţiului exploatat. Deoarece metoda favoriza fisurarea masivului de cărbune de deasupra abatajului şi genera focuri endogene, s-a trecut la exploatarea cu felii orizontale descendente.

Se aminteşte şi de metoda de exploatare în trepte răsturnate, aplicată stratelor subţiri cu înclinare mare, agreată de mineri, dar care crea emoţii vizitatorilor. Este consemnată, de asemenea, ca o performanţă tehnică deosebită a anului 1938 introducerea secţiilor de susţinere a abatajelor frontale din str.3, acţionate mecanic, a aşa zişilor urşi, realizaţi în atelierul mecanic al minei Petrila sub coordonarea inginerului Kasper. Autorul consemnează şi soarta merituosului inventator: arestat după 23 august 1944 ca duşman al poporului. Începând cu anii '60 în abatajele frontale din Valea Jiului s-a generalizat susţinerea metalică cu stâlpi hidraulici acţionaţi cu o pompă centrală şi, acolo unde condiţiile de strat o permiteau, s-au introdus complexele mecanizate de abataj. Printre realizările tehnice deosebite concepute şi aplicate în Valea Jiului autorul menţionează tavanul de rezistenţă din grinzi metalice articulate de tip Wanversch şi stâlpi hidraulici aplicat la metodele de exploatare cu abataje frontale din str.3, tehnologie perfecţionată de specialiştii locului, care

ISSN-L 1220-2053 / ISSN 2247-8590 Editura Universitas, Petroşani, Romania

prezenta un grad ridicat de siguranţă a muncii şi foarte eficientă. Autorul îşi exprimă regretul că după anul 1990 această metodă a fost înlocuită cu metoda de exploatare cu banc subminat, mai puţin sigură din punct de vedere al securităţii zăcământului şi al muncii. Tot în acest capitol autorul se apleacă şi asupra evoluţiei şi a altor procese ale exploatării: transportul în subteran, săparea şi susţinerea lucrărilor miniere (a puţurilor), instalaţiile de extracţie pe puţuri ş.a. Interesantă este mica poveste cu Loţi, ultimul cal din mineritul Văii Jiului, pe care autorul a avut ocazia să-l cunoască la oriz. XI, blocul Zero în perioada stagiaturii pe care o efectua (1966) la mina Petrila.

Capitolul se încheie cu aprecierea şi admiraţia pentru contribuţia pe care Atelierele Centrale Petroşani (cu denumiri diferite de-a lungul timpului) şi-au adus-o la dotarea minelor cu utilajele şi echipamentele necesare, dar nu numai acestora. Ele aveau capacitatea să producă orice, cum ar fi planoarele Şcolii de Pilotaj (din actualul cartier petroşănean Aeroport) sau monumentala lucrare a lui Constantin Brâncuşi, de la Tg.Jiu, Coloana infinitului.

Capitolul Pregătirea profesională nu putea lipsi într-o astfel de radiografie a vieţii unei regiuni atât de încercată de-a lungul istoriei ei. Desigur prezenţa unor oameni bine pregătiţi, care să facă faţă complexelor probleme generate de minerit este o condiţie sine qua non. Chiar de la începuturile sale, mineritul Văii Jiului a dispus de specialişti, dar care veneau aici gata şcoliţi în altă parte (alte bazine miniere ale ţării sau din ţările Europei Centrale). Dacă la începutul activităţilor miniere lucrurile erau aşa cum am spus mai înainte, în perioada interbelică pe lângă întreprinderile miniere au apărut şcoli profesionale pentru mineri, electricieni, lăcătuşi ş.a., apoi s-au înfiinţat şcoli pentru formarea cadrelor tehnice medii (tehnicieni, maiştri). În anii socialismului au apărut aşa numitele S.F.U.-uri (Şcoala de Fabrici şi Uzine) a căror menire era calificarea rapidă a tinerilor proveniţi în majoritate din mediul rural. Pregătirea inginerilor, în perioada interbelică, se realiza la început numai la Bucureşti (încă din 1864), apoi şi la Timişoara şi Brad. Un moment deosebit în învăţământul superior minier din România l-a constituit înfiinţarea în anul 1948 la Petroşani a Institutului Cărbunelui, devenit , după concentrarea întregului învăţământ superior minier în 1957 la Petroşani, Institutul de Mine ( pentru o perioadă cu asocierea numelui lui Gheorghe Gheorghiu-Dej), iar în prezent se numeşte Universitatea din Petroşani.

Până în 1992, studenţii acestui institut au avut o serie de avantaje materiale: costume gratuite (câte o uniformă de iarnă şi una de vară), paltoane, 41

încălţăminte, iar cei ce aveau contracte cu întreprinderile miniere o bursă lunară de 800lei, sumă destul de mare pentru acei ani.

Periodic, inginerii făceau stagii de pregătire la Centrul de perfecţionare a pregătirii cadrelor de la Petroşani sau la CEPECA Bucureşti.

Despre valoarea cadrelor pregătite, fie că este vorba de mineri, maiştri sau ingineri, într-un secol şi jumătate de minerit organizat în Valea Jiului, Bujor Bogdan trage o concluzie pe care o citez ad litteram: până în anul 1990 când în marea majoritate a cazurilor singurul criteriu de promovare în funcţii era competenţa, mineritul Văii Jiului a înregistrat adevărate performanţe tehnice, chiar în condiţiile dificile de zăcământ existente.

După 1990 situaţia s-a schimbat dramatic. Oricine putea fi promovat pe baza „algoritmului” politic, oricine putea fi schimbat sub „presiunea maselor” dacă dovedea seriozitate şi autoritate sau nu intra în jocul intereselor oculte.

După Bujor Bogdan se poate vorbi şi despre Viaţa unei mine, căreia îi consacră un capitol aparte. Şi are dreptate! De ce nu, intratul şi ieşitul din mină, condiţiile geologo-miniere aproape permanent schimbătoare, frământarea pentru realizarea producţiei zilnice aducătoare de bani mai mulţi şi mulţumirea şefilor, accidentele şi îmbolnăvirile profesionale, lupta cu multe necunoscute ale adâncurilor, poveştile şi glumele deocheate, înjurăturile straşnice şi uneori, din păcate tragediile soldate cu răniţi şi morţi , ar putea fi considerate o viaţă ?!

Autorul descrie mersul sinuos al unor mine, de-a lungul timpului.

Astfel, mina Petroşani Est deschisă după 1918, se închide în 1929, ca apoi să se redeschidă, ca sector al minei Petrila în 1939. În 1971 acest sector se închide definitiv, deşi se investiseră mulţi bani pentru extinderea exploatării, pe motivul efilarea şi dispariţia stratului 3, un mare neadevăr cum demonstrează şi autorul în carte.

O viaţă zbuciumată au avut şi minele Vulcan şi Dâlja (fosta Petroşani Vest), care în perioada crizei economice din anii 1929-1933 s-au închis, ca mai târziu să se redeschidă. Din păcate mina Dâlja este în prezent din nou închisă cu ştergerea tuturor urmelor existenţei sale, iar mina Vulcan încă...trăieşte!

Mai, 2017

42

Ar putea fi prezentate şi alte capitole ale cărţii cum ar fi: Tradiţiile, Militarii, Oamenii, Sportul, Politica, 1977- Marea grevă sau Valea Jiului-o cetate de suflete tari şi mai sunt câteva, dar mă opresc asupra ultimului Ce rămâne în urmă.

Dacă în majoritatea capitolelor transpare admiraţia autorului pentru oamenii locurilor, oameni puternici care nu şi-au precupeţit eforturile şi şi-au asumat zilnic riscuri în confruntarea cu adâncurile Pământului, pentru faptele lor de curaj, de zbatere în a fi demni şi eficienţi în tot ce întreprind, în acest ultim capitol autorul îşi exprimă îngrijorarea pentru viitorul acestor meleaguri şi se îndoieşte dacă urmaşii vor şti să păstreze în memorie şi să valorifice potenţialul uman şi natural al acestei zone.

Autorul se întreabă: Ce este Valea Jiului azi? Şi tot el răspunde oarecum optimist: o regiune tristă, în care nu dispare viaţa, dar în mod sigur dispare un mod de viaţă.

La toate cele scrise Bujor Bogdan, aşa cum îl ştiu ca păstrător şi al memoriei vizuale, împănează cartea cu multe fotografii de arhivă, care o face şi mai atractivă şi mai valoroasă. Închei această modestă încercare de a atrage atenţia cititorului spre o lecturare instructivă şi atractivă despre viaţa unor trăitori pe aceste meleaguri, de multe ori uitate de lume, cu un sentiment contrar autorului, sentiment ce emană din titlul cărţii pe care îl explică în penultimul capitol Începutul sfârşitului.

Cărbunele – ultima falie. Bujor Bogdan nu a pus la sfârşitul titlului nici un semn de punctuaţie.

Din cele scrise în carte pare că ar fi de acord cu semnul exclamării (!), al certitudinii, al verdictului definitiv. Ce ar fi fost dacă ar fi pus semnul întrebării (?), al îndoielii, al speranţei.

De ce nu, spre exemplu în anul 2117, cineva va scrie că Valea Jiului, unde nu s-au exploatat în secolul trecut decât 40-45% din rezervele de huilă, este acum o zonă înfloritoare, cu un minerit modern, eficient şi capabil să contribuie din plin la securitatea sectorului energetic al ţării, în pofida concurenţilor energetici neconvenţionali. Ar fi o supoziţie prea, prea ...optimistă?

Felicitări, dragă autorule, şi să ne mai scrii şi alte....poveşti despre aceste locuri şi oameni!

prof.univ.dr.ing. Mircea Georgescu Universitatea din Petroşani

Revista Minelor / Mining Revue - nr. 2 / 2017

Scop şi obiective Revista Minelor publică lucrări de cercetare originale și avansate, noi evoluții și studii de caz în inginerie minieră și tehnologii ce vizează tehnici noi și îmbunătățite, adaptate, de asemenea, pentru aplicații civile.

Revista acoperă toate aspectele legate de minerit, problemele de mediu și tehnologii legate de exploatarea și prelucrarea resurselor minerale, topografie, calculatoare și simulare, de îmbunătățirea performanțelor, controlul și imbunătățirea costurilor, toate aspectele de îmbunătățirea securitatii muncii, mecanica rocilor și comunicația dintre minerit și legislație. Problemele de mediu, special identificate, includ: evaluarea și autorizarea impactului asupra mediului; tehnologii minere și de preparare; gestionarea deșeurilor și practicile de reducere la minimum a deșeurilor; închiderea minelor, dezafectarea și regenerarea; drenajul apelor acide.

Problemele miniere ce urmează să fie acoperite, includ: proiectarea lucrărilor miniere de suprafață și subterane (economie, geotehnică, programarea producției, ventilație); optimizarea și planificarea minelor; tehnologii de foraj și pușcare; sisteme de transport al materialelor; echipament minier.

Calculatoare, micro-procesoare și tehnologii bazate pe inteligență artificială utilizate în minerit sunt, de asemenea, abordate. Lucrările au o gamă largă și interdisciplinară de subiecte.

Editorii vor lua în considerare lucrări și pe alte teme legate de minerit și mediu.

Toate articole de cercetare publicate în acest jurnal, sunt supuse recenziei riguroase, bazată pe screening-ul inițial al redacției și recenzori independenți.

Domenii de interes: Explorări miniere,Proiectare şi planificare minieră, Perforare şi împuşcare, Topografie minieră, Excavare, transport, depozitare, Mecanica rocilor în minerit, Drenaj minier, Calculatoare, procesoare şi tehnologii de inteligenţă artificială folosite în minerit,Tehnologia informaţiei în minerit, Mecanizare, automatizare şi roboţi minieri, Fiabilitatea, mentenanţa şi performanţa globală a sistemelor de exploatare, Tehnologii în curs de dezvoltare în industria minieră, Interacţiunea dintre minerale, sisteme, oameni şi alte elemente ale ingineriei miniere, Simularea sistemelor miniere, Sănătate şi securitate în domeniul minier, Evaluarea impactului asupra mediului, Economia mineralelor, Sisteme de producţie în ingineria minieră, Evaluarea riscurilor şi managementul activităţilor miniere, Dezvoltare durabilă în minerit Colectiv editorial: Luminiţa DANCIU - Universitatea din Petroşani Radu ION - Universitatea din Petroşani Nicolae Ioan VLASIN - INCD INSEMEX Petroşani

Autorii au responsabilitatea datelor prezentate în lucrare. Lucrările nepublicate nu vor fi returnate. © Copyright Editura UNIVERSITAS Petroşani / Revista Minelor - apare trimestrial Contact editorial Pentru informaţii vă rugăm să vă adresaţi: Ilie ONICA, e-mail: onicai2004@yahoo.com sau Radu ION, e-mail: radu_ion_up@yahoo.com Adresa: Universitatea din Petroşani, str. Universităţii nr. 20, 332006 Petroşani, Romania Tel+40254 / 542.580 int. 259, fax. +40254 / 543.491 Citarea din revistă este permisă cu menţionarea sursei.

Cont: RO89TREZ36820F330800XXXX C.U.I. 4374849 Trezoreria Petroşani http://www.upet.ro/reviste.php ISSN-L 1220 – 2053 ISSN 2247-8590 Revista Minelor a fost indexată de către Consiliul Naţional al Cercetării Ştiinţifice din Învăţământul Superior (CNCSIS) în categoria B+ Revista Minelor este indexată în baza de date internaţională http://www.ebscohost.com/titleList/a9h-journals.pdf Tiparul: Tipografia Universităţii din Petroşani

Instrucţiuni de redactare • Lucrările se redactează folosind programul MS Word (sau echivalent).

• Pagina are următoarele setări: Format A4, Sus/Jos/Stânga/Dreapta - 2cm, Header/Footer - 1,25 cm • Fontul folosit esteTimes New Roman.

• Lucrările trebuie să conţină un rezumat de max 150 words şi 4 cuvinte cheie.

• Titlul se scrie centrat, cu majuscule, 14p. După titlu se lasă un rând liber 12p, apoi se notează autorii centrat, italic, 12p, numele cu majuscule. Afilierea autorilor se trece ca şi notă de subsol.

• Textul propriu zis se scrie cu caractere de 11p, pe două coloane egale de mărime 8,1cm. Titlurile de capitole se trec fără aliniat, bold, iar titlurile de subcapitole fără aliniat bold, italic. După titlurile de capitole şi subcapitole se lasă un rând liber. Aliniatele de la începutul paragrafelor au mărimea 0,7cm.

• Tabelele pot fi inserate în coloane sau pe întreaga lăţime a paginii, după caz, în funcţie de mărime. Titlul tabelului se scrie deasupra acestuia, 11p, italic, iar textul tabelului se scrie cu caractere de 11p • Figurile pot fi inserate în coloane sau pe întreaga lăţime a paginii, după caz, în funcţie de mărime. Descrierea figurii se scrie sub aceasta, 11p, italic..

• Referinţele bibliografice se scriu cu caractere de 10p.

• Nu se inserează numere de pagină.