Page 1

Revista Minelor Mining Revue PUBLICAŢIE INTERNAŢIONALĂ DESPRE MINERIT ŞI MEDIU Vol. 23 Nr. 4 / 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

Sorin Mihai RADU, Ioel Samuel VEREȘ, Valeriu PLEȘEA, Ioan CUCU Susținere metalică cu elemente dublate pentru execuția excavațiilor subterane amplasate în condiții geomecanice dificile

2

Dacian-Andrei FLOAREA, Ilie ONICA, Ramona-Rafila MARIAN Prognoza deformaţiilor de la suprafaţa minei Paroşeni cu ajutorul funcţiei de profil şi cu metoda elementelor finite în 3D

7

Dacian-Paul MARIAN Analiza comportării suprafeței ca urmare a exploatării subterane a două strate de cărbune

15

Alecsandru Valentin TOMUȘ, Mircea GEORGESCU Calculul emisiilor de metan ale unui depozit de deşeuri mixte, în vederea dimensionării sistemului optim de colectare, evacuare și eliminare a acestora după închidere şi ecologizare 20 Adriana DONEA (CIOCAN), Camelia BĂDULESCU Utilizarea calcarelor dolomitice în epurarea apelor menajere

24


SUSȚINERE METALICĂ CU ELEMENTE DUBLATE PENTRU EXECUȚIA EXCAVAȚIILOR SUBTERANE AMPLASATE ÎN CONDIȚII GEOMECANICE DIFICILE Sorin Mihai RADU*, Ioel Samuel VEREȘ**, Valeriu PLEȘEA***, Ioan CUCU**** Rezumat Execuția excavațiilor miniere subterane, în speță a lucrărilor miniere cu rol de deschidere și pregătire a zăcămintelor de cărbune, ca materie primă de bază utilizată pentru arderea și producerea în termocentrale a energiei de tip convențional, se face pentru diverse condiții geomecanice de amplasament, de la cele mai ușoare, cu existența rocilor stabile pe contur, la cele mai dificile, caracterizate prin prezența rocilor instabile și grad mare de alterabilitate în timp. Pentru asemenea condiții dificile de amplasament a excavațiilor miniere subterane, susținerea metalică de construcție actuală, obișnuită, constituită din elemente metalice în construcție simplă și regim provizoriu de lucru de tip elasto-culisant, nu mai reprezintă o soluție eficientă din punct de vedere tehnic și economic, fiind expusă pe durata intensificării sarcinilor pe conturul excavatiilor la solicitări și deformări accentuate, favorizând creșteri apreciabile ale consumurilor de materiale și forță de muncă, cu cheltuieli financiare exagerate necesare exploatării/întreținerii lucrărilor pe întreaga lot durată de serviciu. În contextul eficientizării activității de susținere a excavațiilor subterane executate în asemenea condiții geomecanice dificile, se redă în continuare o nouă construcție de susținere metalică, bazată pe dublarea elementelor sale de bază. Noua susținere metalică prevede ca principiu de funcționare un comportament provizoriu într-o primă etapă, când regimul său de lucru este de tip elasto-culisant, urmat de un comportament definitiv, când susținerea lucrează în regim definitiv, obținut prin încheierea cursei de culisare a elementelor de bază și punerea lor „cap la cap” cu dublurile metalice de rezistență. Cuvinte cheie: Construcție metalică de susținere, capacitate portantă, mecanism de interacțiune, deformarea rocii, dubluri metalice de rezistență, profile laminate, bride de înbinare, caracteristica de lucru a susținerii, curba de relaxare a rocii 1. Introducere În construcţia actuală pe care o prezintă, susţinerea metalică de tip culisant, aplicată în proporție de peste 80% la execuția excavaţiilor miniere subterane, respectiv a galeriilor de mină, are în componență elemente metalice (grinda și cei 2 stâlpi) executate din profile laminate de diferite forme ale secțiunii transversale și greutăți pe metru liniar de profil aparținând clasei reduse, spre medie, respectiv de până la 24 Kg/ml, care se suprapun între ele cu deschideri între umeri (situația vechilor profile laminate autohtone executate în țară) sau fără deschideri, prin realizarea contactului integral între acestea la nivel de îmbinare (situația profilelor laminate procurate și utilizate actual din import). În funcție de condițiile geomecanice de amplasament a excavațiilor subterane, susținerea metalică folosită, la care îmbinarea elementelor (elementul de grindă și stâlpii de susținere) se face prin * Prof.dr.ing., Universitatea din Petroșani ** Conf.dr.ing., Universitatea din Petroșani *** Dr.ing. S.C.Coming Industry Petroșani **** Drd.ing. S.C. Lanț Minier Petroșani 2

intermediul bridelor de strângere, presupune amplasarea cadrelor / armăturilor de susținere la distanțe de pană la 1,0 m. În cazul zonelor de amplasament dificile, cu presiuni excesive pe conturul lucrărilor miniere, unde geomecanica masivului de rocă e afectată de prezența rocilor cu rezistență redusă și grad de alterabilitate și instabilitate în timp la acțiunea agenților perturbatori, pentru preluarea solicitărilor și asigurarea stabilității excavației, acest gen clasic, actual, de susținere, în lipsa profilelor laminate grele după greutate (greutăți mai mari de 25 kg pe metru liniar de profil), presupune amplasarea armăturilor metalice la distanțe reduse, de minimum 0,3 m, influențând creșterea exagerată a consumurilor de materiale, forță de muncă și cheltuieli pentru susținere. Ca urmare a necorelării cerințelor tehnologice actuale de execuție a excavațiilor după criteriul de eficiență tehnico – economică în ceea ce privește lipsa aplicării pentru asemenea zone geomecanice dificile de amplasament a profilelor laminate grele după greutate, se impune găsirea unei noi construcţii adecvate de susțineri, respectiv susținerea cu Revista Minelor / Mining Revue - nr. 4 / 2017


elementele dublate, bazată pe creșterea capacității portante a actualelor armături metalice executate din profile laminate de uz curent, în condițiile atașării și cuplării la nivelul elementelor metalice de bază a unor dubluri metalice de rezistență. 2. Construcția susținerii cu elemente dublate Din punct de vedere al formei și mărimii sale constructive și de gabarit, noua construcție de

susținere poate fi adaptată pentru execuția excavațiilor subterane la profile simple, duble sau triple, de tip deschis la vatra – cazul profilelor de galerii tip GSM, GDM și GTM, sau profile de tip închis – cazul profilelor prevăzute cu elemente de vatră, de tip GSMV, GDMV și GTMV, respectiv profilul circular simplu de tip GSIM sau profil circular dublu tip GDIM.

Fig.1 .Armături metalice de susținere în construcție dublată: a – profil GDM (pereți drepți și boltă arcuită); b – profil circular; 1 – elemente principale (de bază) de susținere; 2 – dubluri metalice de rezistență; u –mărimea culisării elementelor Noua construcție de susținere (fig. 1 a și b) presupune utilizarea elementelor metalice de bază confecționate din profile laminate folosite în mod curent la execuția galeriilor de mină, a căror cuplare la nivel de îmbinare se face fără deschideri între umeri la nivelul gulerului (tipul de laminat THN 21 de proveniență bulgară și bridele adecvate, tipul „U“ de proveniență poloneză), care se prevăd cu dubluri de rezistență executate din același tip de profil laminat, ce se atașează la elementele de bază prin fixare cu bride, sub forma unei asamblări de construcție demontabilă [4], [5]. Cu folosirea acestei construcții noi de susținere, se preconizează creșterea cu peste 50% a portanței actuale, în condițiile culisării și rigidizării controlate a elementelor, prin realizarea contactului dintre capetele acestora și cel al dublurilor de rezistență. În acest caz, dimensionarea și adoptarea lungimii adecvate a dublurilor de rezistență se face după criteriul dual al mecanismului de interacțiune în sistemul „masiv de rocă – susținere “, în scopul asigurării cursei de culisare a elementelor metalice de bază pe intervalul de funcționare a construcției în domeniul elasto-culisant și intrării în regim de funcționare rigid a susținerii, pentru care capacitatea portantă înregistrează valoarea maximă. ISSN-L 1220-2053 / ISSN 2247-8590 Editura Universitas, Petroşani, Romania

Cuplarea și îmbinarea elementelor principale de susținere se face pe distanțe de 400 mm, prin intermediul noilor modele de bride, urmând ca aceste bride să fie folosite și în cazul îmbinării / cuplării dublurilor la elementele de bază. 3. Principiul interacțiunii diferitelor tipuri de susțineri cu roca înconjurătoare Pentru explicitarea principiului de lucru al susținerii cu elemente dublate, în figura 2 se exemplifică principiul clasic al interacțiunii susținerii cu roca înconjurătoare, care se consideră cu diferite comportamente de deformare în domeniul neelastic [1], [2]. Acestă reprezentăare a mecanismului clasic al interacţiunii evidenţiază faptul că destinderea rocii şi formarea zonei deformaţiilor neelastice reduce pe de o parte sarcina asupra susţinerii, care va fi cu atât mai mică cu cât raza zonei va fi mai mare, iar pe de altă parte conduce şi la reducerea rezistenţei rocii [2], [3], [4]. Corespunzător rezultatelor obţinute pe această temă, se confirmă ipoteza potrivit căreia în jurul lucrării miniere orizontale se formează în timp o zonă a deformaţiilor neelastice care este strict dependentă de caracteristicile geomecanice ale 3


rocilor înconjurătoare, dar şi de fenomenul de dilatanţă, rezultat al ruperii rocilor, respectiv al apariţiei în imediata vecinătate a conturului a unui domeniu de roci fisurate şi sfărâmate.

Fig.2 Mecanismul clasic de interacţiune masiv de rocă – sistem de susţinere: 1-curba de relaxare a rocii; 2-comportament elastic al rocii; 3-comportament elasto-plastic; 4-comportament plastic-rigid; 5-curba caracteristică a susţinerii; OD1-jocul teoretic radial; M – punct de echilibru dintre rocă și susținere Urmărind influenţa susţinerii (curba 5 de pe grafic) asupra deplasării rocilor de pe conturul lucrării miniere (curba 1) se pune în evidenţă faptul că montarea susţinerii determină reducerea mărimii deformărilor (u), dar în acelaşi timp se înregistrează creşterea solicitărilor de pe contur (p). În timp, deformările cresc până la limita de elasticitate a susţinerii utilizate. În acest caz, pentru asigurarea unei mai bune stabilităţi a lucrării trebuie ca mecanismul interacţiunii dintre susţinere şi rocă să se concretizeze prin parcurgerea a două etape distincte:  faza I, când comportarea susţinerii trebuie să fie de tip elastic, iar deplasarea rocilor să se producă în anumite limite a tensiunilor de pe conturul lucrării miniere, concomitent cu asigurarea unei reduceri şi redistribuiri ale acestora;  faza a II-a, când comportarea susţinerii trebuie să fie de tip rigid pentru a permite reducerea deplasărilor, cu asigurarea funcţionalităţii lucrării în limite normale, dar cu asigurarea unei capacităţi portante sporite. Condiţiile unei interacţiuni adecvate în sistemul „rocă-susţinere” nu sunt îndeplinite însă în totalitate de actualele tipuri de susţineri, nici de susţinerile metalice culisante de tip elastic, care au un regim de lucru, în exclusivitate provizoriu, şi nici de cele din zidărie de bolţari sau prefabricate din beton armat de tip rigid, caracterizate cu regim de lucru definitiv. 4

Astfel, în cazul susţinerilor metalice culisante, a căror aplicabilitate înregistrează actual ponderea de peste 80 % la execuţia lucrărilor miniere orizontale din Valea Jiului, mecanismul interacţiunii se desfăşoară în mod parţial, acest tip de susţinere asigurând o culisare aproape continuă şi o capacitate portantă, relativ limitată (120 – 170 kN), în funcţie de tipul laminatului utilizat pentru execuţie şi caracteristicile oţelului de execuţie. În cazul susținerilor metalice clasice, stoparea deformării rocilor de pe conturul excavației amplasate în condiții geomecanice dificile, cu obținerea echilibrului dintre caracteristica de lucru a susținerii și a rocii, pentru mărimi ale sarcinilor cel mult egale cu capacitatea portantă superioară a susținerii metalice folosite, ar putea fi posibil prin introducerea și aplicarea pentru confecționarea elementelor metalice de susținere a profilelor laminate grele după greutate (fig.3), apartinând seriei de profile TH (44, 46). Acest lucru ar atrage însă după sine, creșterea semnificativă a consumurilor de materiale și de manoperă pentru execuția și montarea susținerii, cu cheltuieli aferente extrem de ridicate, care pentru condițiile actuale de execuție a excavațiilor nu se justifică economic [1], [5]. În cazul susţinerilor cu caracter definitiv, situaţia devine mult mai critică, prin comportamentul lor în exclusivitate de tip rigid, acest tip de susţineri favorizează concentrarea unor tensiuni mult mai mari pe conturul lucrărilor miniere, fără a se produce deplasarea rocilor şi, respectiv diminuarea şi redistribuirea acestora. În asemenea cazuri, creşterea şi concentrarea tensiunilor pe contur, peste limita rezistenţei de rupere a materialului de execuţie produce distrugerea susţinerii, pentru recondiţionarea căreia sunt necesare consumuri superioare de manoperă şi timp, cu cheltuieli de asemenea mult mai ridicate comparativ cu susţinerea metalică culisantă. Ca soluție ideală de susținere pentru execuția excavațiilor subterane amplasate în condiții geomecanice dificile s-ar remarca cea de montare într-o primă etapă a susținerii provizorii din armături metalice în construcție simplă, după care, după un anumit interval de timp dinainte stabilit în funcție de parametrii tehnici și tehnologi ai excavației, ca și ai susținerii și rocilor interceptate, să fie aplicată susținerea rigidă. Și în acest caz, pe lângă condiționarea aplicării acestei soluții combinate de susținere de durata mare de serviciu a excavației subterane (peste 15 ani), sunt reclamate costuri inițiale importante pentru aplicarea susținerii, generate de consumuri de materiale și manoperă extrem de mari.

Revista Minelor / Mining Revue - nr. 4 / 2017


Fig.3 Graficul de interacțiune rocă-susținere metalică în regim de funcționare provizoriu:a -caracteristica de lucru a susținerii metalice în construcție actuală obișnuită; b-caracteristica de lucru a susținerii metalice din profile laminate superioare după greutate; B – punct de contact dintre susținere și rocă; BC –intervalul de pretensionare (încărcare) a susținerii; CD – interval de culisare (descărcare) a susținerii; A, A1 – puncte de echilibru în sistemul rocă-susținere (A- cazul susținerii metalice actuale; A1 – cazul susținerii metalice cu portanță superioară, din profile laminate grele) 4. Caracteristica de lucru a susținerii cu elemente dublate Pentru eliminarea inconvenientelor de ordin constructiv și funcțional întâlnite în cazul susținerilor clasice obișnuite, cercetările au fost direcționate pentru găsirea la nivelul susținerilor de bază, precum susținerea elastică din metal și susținerea rigidă din zidărie sau prefabricate din beton, soluții de tip modular, care conferă posibilitatea regăsirii la nivelul aceluiași gen de susținere a celor două regimuri de lucru, anume cel elastic (elasto-plastic) într-o primă etapă, urmat de regimul de lucru rigid. Pe aceste considerente, la nivelul susținerii definitive din zidărie de bolțari sau prefabricate, a fost elaborată soluția cu bolțari găuriți dispuși la extradosul susținerii de bază, întocmai pentru a fi sacrificați (distruși) pe mpăsura deformării rocilor, până la reducerea solicitărilor la valori maxime egale ca mărime cu minima portanței susținerii de bază. După aceleași principii de interacțiune cu roca înconjurătoare, la nivelul susținerii metalice de tip elasto-culisant, în vederea atribuirii susținerii și rolul de funcționare în regim rigid, au fost concepute elementele în construcție dublată. În

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

acest caz, pe lângă rolul inițial de funcționare în regim elastic a susținerii, dat de încărcarea și descărcarea ciclică prin culisarea elementelor metalice de bază, susținerea are rolul si de funcționare în regim rigid, odata cu punerea cap la cap a elementelor cu dublurile de rezistență. Modul de funcționare a susținerii dublate, cu evidențierea celor două etape și regimuri de lucru se redă grafic în figura 4 [3], [4]. Conform graficului de interacțiune, se constată că susținerea cu elementele dublate, a cărei caracteristică de lucru e reprezentată conform curbei c de pe grafic, posedând capacitatea portantă superioară comparativ cu susținerea clasică actuală, (curba a), similar susținerii din profile laminate grele (duble) după greutate (curba b), asigură echilibrul cu masivul de rocă în punctual A2 de contact cu curba de relaxare a rocii, punct de echilibru situat la cotă superioară, corespondent unei presiuni a rocii superioare, egală ca mărime cu capacitatea portantă a susținerii, pentru o deformare a rocii și, respectiv culisare a susținerii (u) la valori mai reduse comparativ cu susținerea clasică obișnuită.

5


Fig. 4 Graficul de interacțiune rocă – susținere metalică: A1, A2 – puncte de echilibru între susținere și masivul de rocă (rigidizarea susținerii); C,D – puncte limită de pretensionare (încărcare) și, respectiv de descărcare prin culisare ale susținerii la nivel de ciclu; Pmi, Pmf - presiunile inițială și, respectiv finală exercitate de rocă (portanța susținerii); (u) –deformarea rocii. Caracteristic construcției noi de susținere cu elementele dublate este modul de prognozare a cursei de culisare a elementelor de bază și rigidizarea susținerii, cu anticiparea obținerii controlate a capacității portante a susținerii, în funcție de condițiile specifice de amplasament a galeriilor de mină, tipul materialului utilizat pentru execuție și tipodimensiunea profilului de galerie aplicat. „Această lucrare a fost realizată prin programul 2 - Creșterea competitivității economiei românești prin cercetare, dezvoltare și inovare, subprogramul 2.1 - Competitivitate prin cercetare, dezvoltare și inovare “Cecuri de inovare“ — PNIII-P2-2.1-CI-2017-0629, derulat cu sprijinul MEN – UEFISCDI, Proiect nr. 63/2017 ”

Bibliografie 1. Leţu, N., Pleşea, V., Butulescu, V., Semen, C-tin Eficientizarea susţinerii lucrărilor orizontale la minele din Valea Jiului. Ed. POLIDAVA, Deva, 2001, ISBN 973 – 99458 – 7 – 2, pg. 201 2. Pleşea, V. Proiectarea şi construcţia susţinerii lucrărilor miniere subterane din sectorul carbonifer, Ed. UNIVERSITAS, Petroşani, 2004, ISBN 973 – 8260 – 68 – X, pg. 251. 1. 2.

3. Todorescu, A. Gaiducov, V. Presiunea minieră. Stabilitatea și fiabilitatea construcțiilor miniere subterane. Editura Tehnică, București, 1996.

3.

4. 5.

4. Vereș, I.S., Radu, S.M., Nan, S.M., ș.a. Construcție performantă de susținere a excavațiilor miniere subterane amplasate în condiții geomecanice dificile. Proiect nr.63/01.07.2017 derulat prin MEN – UEFISCDI, Petroșani, 2017.

6.

5. Vereș, I.S., Radu, S.M., Pleșea, V., ș.a. Tehnologie competitivă de susținere a excavațiilor miniere subterane aliniată la condițiile de performanță ridicată în exploatarea și utilizarea cărbunelui pentru producerea de energie. Programul Parteneriate în Domenii Prioritare. Contract de finanțare nr. 51/01.07.2014.

6

Revista Minelor / Mining Revue - nr. 4 / 2017


PROGNOZA DEFORMAŢIILOR DE LA SUPRAFAŢA MINEI PAROŞENI CU AJUTORUL FUNCŢIEI DE PROFIL ŞI CU METODA ELEMENTELOR FINITE ÎN 3D Dacian-Andrei FLOAREA*, Ilie ONICA**, Ramona-Rafila MARIAN*** Rezumat: Lucrarea se referă la analiza măsurătorilor de deformare a terenului de la suprafaţa minei Paroşeni şi aproximarea datelor cu o funcţie de profil - de previziune şi analiza comparativă cu rezultatele obţinute în urma modelării cu elemente finite în 3D. Cuvinte cheie: scufundare, deplasare orizontală, strat de cărbune, exploatare subterană, funcţie de profil, modelare numerică, elemente finite 1. Monitorizarea deformării terenului de la suprafaţă în cazul Minei Paroşeni Monitorizarea fenomenul de deformare a terenului, ca urmare a exploatării subterane la Mina Paroşeni, este realizată printr-un aliniament compus dintr-un număr total de 63 de puncte, cu o lungime totală de 1 600 m, acesta având drept scop monitorizarea drumului de acces la staţia de întoarcere a funicularului de steril [1], [4]. În zona mai sus amintită, au fost exploatate stratele 3 şi 5; str. 3, în panourile 1, 2 şi 3 din blocul V şi pan. 1, 2, 3, şi 4, din bl. VI, iar str. 5, în pan. 6, bl. III şi pan. 6 şi 7, bl. V (fig.1). Perioada de monitorizare a fost cuprinsă între iunie 2011 şi mai 2015, iar datorită faptului că în

această perioadă o parte din punctele iniţiale au dispărut, la reprezentarea grafică a albiei de scufundare au fost luate în considerare doar punctele existente pe întreaga durată a monitorizării fenomenului de deformare a terenului. Din prelucrarea datelor obţinute în urma măsurătorilor efectuate în teren, scufundarea maximă a suprafeţei este de 1 638 mm (în luna mai, 2015) [1], [2]. Dezvoltarea în timp a albiei de scufundare, în baza măsurătorilor efectuate, este prezentată în fig. 2. De asemenea, evoluţia în timp a scufundărilor maxime, rezultată din prelucrarea datelor culese din teren, este redată în fig.3.

Fig .1. Aliniamentul de urmărire a scufundării la Mina Paroşeni * Dr.ing. E.M. Lupeni ** Prof.dr.ing., Universitatea din Petroșani *** Drd.ing., Universitatea din Petroșani

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

7


Fig.2. Graficul albiei de scufundare rezultate din măsurători la Mina Paroşeni [1], [2]

Fig.3. Evoluţia în timp a scufundării maxime măsurate la Mina Paroşeni [1], [2] Pentru aproximarea statistică a albiei de scufundare produsă de exploatarea stratelor 3 şi 5, în panourile amintite mai sus, s-a utilizat aceeaşi funcţie de profil (1), de previziune a scufundărilor: (1) W x  = a  x b  e  c  x unde: x reprezintă distanţa măsurată de la limita bazinului de scufundare la punctul de reper. Valoarea coeficienţilor de regresie a, b şi c, ai funcţiei (1), în cazul scufundărilor maxime de la mina Paroşeni, este următoarea: a  1,777 103 ;

b  2,517 ; c  3,974 103 ; iar coeficientul de determinare este R 2  0,995 . Utilizând această funcţie de profil, scufundarea maximă calculată este de 1 614 mm, în raport cu cea măsurată, de 1 638 mm (de unde rezultă o estimare foarte bună a măsurătorilor).

8

În fig.4 este prezentat graficul acestei funcţii, comparativ cu scufundarea maximă rezultată din prelucrarea datelor culese din teren. Evoluţia în timp a scufundării maxime rezultate din prelucrarea datelor culese din teren, comparativ cu scufundarea maximă rezultată din utilizarea funcţiei de profil este prezentată în fig.5. În această perioadă, viteza de scufundare a terenului este cuprinsă între 124 mm/lună, în prima perioadă de urmărire a fenomenului, şi 3 mm/lună, în ultima perioadă. De asemenea, se mai poate observa faptul că în perioadele de iarnă - noiembrie 2011 – mai 2012 (perioada cuprinsă între luna 23 şi luna 32 de monitorizare), septembrie 2013 – mai 2014 (perioada cuprinsă între luna 48 şi luna 56 de monitorizare), viteza de scufundare se reduce în mod semnificativ de la 124 mm/lună, în prima perioadă de monitorizare, la 6 mm/lună, ceea ce poate conduce la concluzia eronată că fenomenul a intrat în faza finală (faza de stingere). Revista Minelor / Mining Revue - nr. 4 / 2017


Fig.4. Scufundarea maximă măsurată şi scufundarea maximă prognozată la Mina Paroşeni [1], [2]

Fig.5. Evoluţia în timp a scufundării maxime măsurate şi prognozate la Mina Paroşeni [1], [2] 2. Influenţa factorului timp asupra scufundării terenului de la suprafaţa minei Paroşeni În urma stabilirii coeficienţilor a, b şi c ai funcţiei de prognoză (1) s-a trecut la reprezentarea grafică a acestor coeficienţi (fig. 6) rezultând o serie de aspecte şi anume: - evoluţia celor trei coeficienţi este una neliniară în timp; - funcţiile de aproximare ai căror coeficienţi de regresie au valori mai apropiate de valoarea 1 sunt cele liniare şi au expresiile: at   a1  t  a2 (2)

bt   b1  t  b2

(3)

ct   c1  t  c2

(4)

unde: t este timpul; a1, a2,…, c2 – coeficienţii de regresie ai funcţiilor liniare (2), (3) şi (4).

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

- din noua funcţie de regresie a coeficienţilor a, b şi c, care sunt parametrii dependenţi, explicaţi, fac parte perechile de coeficienţi de regresie (a1, a2), (b1, b2) şi (c1, c2); valoarea acestor coeficienţi de regresie, pentru funcţia (5), în cazul minei Paroşeni, este redată în tabelul 1. În consecinţă, noua funcţie de previziune a scufundării obţinută pentru mina Paroşeni, care ţine cont atât de distanţa măsurată de la limita bazinului de scufundare, cât şi de timp are forma: W ( x, t )   a1  t  a2   x b1 t  b2  ec1 t  c2  x (5) unde: x este distanţa măsurată de la limita bazinului de scufundare la punctul de reper; t este timpul. Valoarea coeficientului mediu de 2 determinare a funcţiei (5) este Rmed  0,897 . Reprezentarea grafică comparativă a curbelor scufundărilor prognozate cu funcţia (5) şi a curbelor scufundării măsurate, în timp, este prezentată în fig. 7.

9


a)

b)

c) Fig. 6. Evoluţia în timp a coeficienţilor de regresie a, b şi c şi funcţiile de regresie a coeficienţilor de regresie a (a), b (b) şi c (c) Tabelul 1. Valorile coeficienţilor de regresie pentru funcţia (5) [1], [2] Coeficient Valoare Coeficient Valoare Coeficient Valoare a1 3.10-5 b1 0,0129 c1 5.10-5 a2 0,0007 b2 3,5289 c2 0,0072 R2 0,5263 R2 0,6393 R2 0,8782

10

Revista Minelor / Mining Revue - nr. 4 / 2017


Fig.7. Graficul comparativ al scufundărilor măsurate cu cele prognozate cu noua funcţie de profil [1], [2] Utilizând această nouă funcţie de profil, scufundarea maximă calculată este de 1 647 mm, în raport cu cea măsurată, care este de 1638 mm – rezultând o estimare foarte bună a funcţiei de profil, de previziune a scufundării la mina Paroşeni. 3. Modelarea numerică a fenomenului de scufundare a terenului la mina Paroşeni Deoarece aliniamentul de urmărire a fenomenului de subsidenţă la mina Paroşeni este amplasat în mare parte a sa în afara câmpurilor de abataj (fig.1), s-a considerat necesară şi foarte importantă realizarea unei modelări tridimensionale a zonei pentru a surprinde dezvoltarea acestui fenomen cât mai aproape de realitate. Pentru modelarea numerică a situaţiei prezentate în fig.1, de la mina Paroşeni, a fost utilizat softul cu elemente finite CESAR-LCPC, cu procesorul CLEO3D [8]. Modelarea numerică cu ajutorul metodei elementelor finite presupune parcurgerea anumitor etape şi anume [7], [8], [9]: - construirea modelului; - iniţializarea modelului şi editarea caracteristicilor geomecanice; - impunerea condiţiilor limită şi editarea caracteristicilor necesare încărcării modelului; - lansarea în calcul şi obţinerea rezultatelor. Pentru a stabili deplasarea suprafeţei terenului, în zona amplasamentului de urmărire unde terenul este afectat de exploatarea stratelor 3 şi 5, s-a realizat un model 3D cu „goluri de exploatare” ale cărui roci sunt considerate omogene

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

şi izotrope, luând în calcul ipoteza comportamentului elastic al masivului [3]. Această etapă de realizare a modelului a necesitat parcurgerea următoarelor faze şi anume: a) construirea geometriei modelului; b) stabilirea zonelor de interes; c) discretizarea modelului [7], [8], [9]. În această etapă, pentru ca limitele modelului să nu afecteze rezultatele, s-a creat un model cu dimensiuni foarte mari (fig.8), luând în considerare o distanţă de 500 m, măsurată de la capetele modelului până la marginea câmpurilor de abataj (spaţiilor exploatate). Astfel că, a rezultat un model cu următoarele dimensiuni: X=3169 m; Y=3426 m; Z=580m. În urma discretizării modelului cu elemente finite de tip triunghiular, utilizând o funcţie de interpolare liniară, s-au obţinut un număr de 38 095 noduri şi 71 262 elemente de volum. S-a ales acest mod simplificat de realizare modelului, din cauza dimensiunilor foarte mari, care a necesitat şi în acest caz (cu toate că a fost simplificat) generarea unui număr foarte mare de elemente, cu consecinţe asupra resurselor informatice de calcul. În această etapă au fost stabile condiţiile iniţiale ale modelului, care se referă la: a) caracteristicile geomecanice ale diferitelor grupe de elemente; b) dacă acele elemente sunt active sau nu în situaţia iniţială a modelului; c) modul de încărcare a modelului [8]. Caracteristicile geomecanice luate în calcul sunt prezentate sintetic în tabelul 2.

11


a) b) Fig. 8. Construirea modelului cu elemente finite, în condiţiile minei Paroşeni [1], [2] a) Stabilirea zonelor de interes (regiunilor); b) Discretizarea cu elemente finite Tabelul 2. Valorile caracteristicilor geo-mecanice ale rocilor şi cărbunelui [6], [10] Caracteristica geomecanică

Simbol

UM

Roci

Cărbuni

Densitatea aparentă

a

kg/m3

2 663

1 450

Modulul de elasticitate

E

kN/m2

5 035 000

1 035 000

Coeficientul lui Poisson

adim.

0,19

0,13

Coeziunea

C

kN/m2

6 130

1 300

Unghiul de frecare interioară

o

55

50

În acest model, încărcarea modelului a fost considerată geostatică, pentru o adâncime de situare a nivelului de exploatare a str.3, de 480m şi a str.5, de 410m. În ceea ce priveşte condiţiile la limită ale modelului (fig.9): s-a considerat partea superioară a modelului ca fiind liberă, fără constrângeri; în ceea ce priveşte limita inferioară, s-a pus condiţia ca modelul să fie blocat pe verticală (deplasări verticale w  0 ), iar pe orizontală să fie liber (deplasări orizontale după cele două axe u  0 ; v  0 ); pentru părţile laterale ale modelului s-a pus condiţia ca deplasarea verticală să fie liberă ( w  0 ) şi pe orizontală să fie blocat ( u  0 ; v  0 ). Pentru efectuarea calculelor aferente acestui model (fig.8) au fost stabiliţi o serie de parametri generali de calcul, cum ar fi: a) numărul de incremente; b) numărul maxim de iteraţii per increment (50 iteraţii / increment); c) toleranţa admisă (1%); d) metoda de calcul (metoda tensiunilor iniţiale) [8]. După efectuarea calculelor, rezultatele obţinute au fost afişate sub formă grafică atât pe suprafaţa modelului, cât şi pe anumite secţiuni predefinite ale acestuia sau pe anumite trasee impuse de utilizator (fig.10). Rezultatele obţinute se

12

referă atât la deplasări - deplasări verticale, sau scufundări (w), şi deplasări orizontale (u şi v) -, cât şi la starea de tensiuni dezvoltate în masiv, începând de la spaţiul exploatat până la suprafaţă. Din analiza rezultatelor obţinute (redate sub formă grafică în fig.11), se poate observa că, în urma modelării numerice în 3D, albia de scufundare apărută la suprafaţă are o formă similară cu cea măsurată în staţia de urmărire, scufundarea maximă obţinută fiind de 1730mm, valoare relativ apropiată faţă de scufundarea maximă măsurată, a cărui valoare absolută este de 1638 mm. De asemenea, scufundarea maximă obţinută în urma modelării 3D este puţin mai mare şi faţă de scufundarea maximă calculată cu funcţia de profil (5), de 1663 mm. Analizând evoluţia în timp a scufundării maxime măsurate la Mina Paroşeni, din fig.5, şi scufundarea maximă reprezentată în fig.11, se poate trage concluzia că fenomenul de subsidenţă se află în faza de stingere, iar scufundarea finală pe traseul studiat, conform prognozei, se va situa în jurul valorii de 1 730 mm. Deplasarea orizontală U, după axa x, obţinută din modelul cu elemente finite, la mina Paroşeni, se află în intervalul -400 mm  +500 mm (fig.12), iar deplasarea orizontală V, după axa y este de maxim 226 mm (fig.13).

Revista Minelor / Mining Revue - nr. 4 / 2017


Fig. 9. Impunerea condiţiilor limită, pentru modelul de la mina Paroşeni

Fig. 10. Trasarea pe model a staţiei de urmărire a scufundării de la suprafaţă [1], [2]

Fig. 11. Reprezentare grafică comparativă dintre scufundarea maximă măsurată, prognozată cu funcţia de profil şi prognozată cu ajutorul modelării numerice [1], [2] Deplasarea orizontală, U [mm]

600 400 CESAR - LCPC

200 0 0

500

1000

1500

2000

2500

3000

-200 -400 -600 Distanţa, [m]

Fig. 12. Deplasarea orizontală U în modelului 3D cu elemente finite, de-a lungul aliniamentului monitorizat [1], [2] ISSN-L 1220-2053 / ISSN 2247-8590 Editura Universitas, Petroşani, Romania

13


Deplasarea orizontală, V [mm]

250 200 CESAR - LCPC 150 100 50 0 0

500

1000

1500

2000

2500

3000

Distanţa [m]

Fig. 13. Deplasarea orizontală V, în modelului 3D cu elemente finite, de-a lungul aliniamentului monitorizat [1], [2] 4. Concluzii Urmărirea fenomenului de deformare a suprafeţei terenului de la zi, în cazul minei Paroşeni, a fost realizată pe anumite trasee (stabilite după interesul minelor), prin metode topografice (nivelment geometric de mijloc şi/sau nivelment trigonometric). Scufundările maxime măsurate au fost de 1 638mm, în cazul minei Paroşeni. Aproximarea statistico-matematică a măsurătorile efectuate la Mina Paroşeni, de-a lungul unui interval de timp, a fost realizată printr-o funcţie de profil, de prognoză a scufundărilor, specifică bazinului minier Valea Jiului, care a estimat foarte bine măsurătorile efectuate în timp şi anume 1 614mm. Pentru condiţiile de exploatare ale minei Paroşeni a fost realizată şi o modelare în 3D cu elemente finite, cu ajutorul softului CESAR-LCPC. Valoarea scufundării maxime obţinută, de-a lungul traseului de măsurare, a fost de 1730 mm, estimând foarte bine măsurătorile din teren. De asemenea, valoarea deplasărilor orizontale rezultate din modelarea numerică a fost: după axa x, U  400  500 mm; după axa y, V  226 mm. Bibliografie 1. Floarea, D.A Cercetări privind stabilitatea terenurilor stratificate şi a obiectivelor de la suprafaţă în cazul exploatării stratelor groase de cărbune din bazinul minier Valea Jiului, Teză de doctorat, Universitatea din Petroşani, 2017. 2. Floarea, D.A Stabilitatea terenurilor şi construcţiilor aflate sub influenţa exploatării subterane. Studii de caz din bazinul minier Valea Jiului, Ed.Universitas, Petroşani, 2017.

14

3. Floarea, D., Marian, D.P., Cozma, E., Onica, I. Using numerical modeling in the anaslyis of surface deformation as effect of underground mining of coal seam at Paroşeni mine, Romania, Proceeding of the 15th International Multidisciplinary Scientific GeoConference & EXPO - SGEM 2015a, Sofia, Bulgaria, June 16-25 2015, Book1, Science and Technologies in Geology, Exploration and Mining, Vol.II, 2015a. 4. Floarea D., Marian D.P., Fissgus K.G., Vereş I., Ştefan N. Ground Stability Study for a Subsidence Affected Area at Paroşeni Coal Mine, Romania, Freiberger Forschungsforum; 64. Berg-und Hüttenmännischer Tag, Scientific Reports on Resource Issues, Freiberg, 2016. 5. 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. 6. Marian, D.P. Urmărirea topografică şi analiza deformării suprafeţei terenului afectat de exploatarea subterană, Ed.Universitas, Petroşani, 2012. 7. Onica, I. Introducere în metode numerice utilizate în analiza stabilităţii excavaţiilor miniere, Editura Universitas, Petroşani, 2001. 8. Onica, I. Introducere în modelarea cu elemente finite. Stabilitatea excavaţiilor miniere, Editura Universitas, Petroşani, 2016. 9. Onica, I., Marian, D.P. Aplicaţii ale metodei elementelor finite în analiza stabilităţii terenurilor şi structurilor subterane, Ed. Universitas, Petroşani, 2016. 10. Onica, I., Marian, D.P. Ground Surface Subsidence as Effect of Underground Mining of the Thick Coal Seams in the Jiu Valley Bassin, Archives of Mining Sciences, Vol.57(2012), No.3, p.547-577

Revista Minelor / Mining Revue - nr. 4 / 2017


ANALIZA COMPORTĂRII SUPRAFEȚEI CA URMARE A EXPLOATĂRII SUBTERANE A DOUĂ STRATE DE CĂRBUNE Dacian-Paul MARIAN* Rezumat Exploatarea subterană a unui zăcământ duce în mod inevitabil la deformarea suprafeței precum și la distrugerea obiectivelor situate în zona de influență a exploatării. Problema deplasării suprafeței ca urmare a exploatării subterane a ocupat și ocupă și în momentul de față un loc important în cercetarea științifică din domeniul minier. Rezolvarea acestei probleme face posibilă previzionarea efectelor exploatării asupra suprafeței și oferă posibilitatea luării unor măsuri adecvate de protecție a obiectivelor aflate în zona de influență a exploatării. În lucrarea de față este studiată problema deformării suprafeței ca urmare a exploatării concomitente în subteran a două strate de cărbune orizontale, aplicând pentru aceasta metoda funcțiilor de influență. Cuvinte cheie: exploatare subterană, scufundare, deplasare orizontală, prognoză, funcții de influență. 1. Generalităţi Necesitatea studierii fenomenului de deformare a suprafeței ca urmare a exploatării subterane a substanțelor minerale utile a apărut odată cu dezvoltarea mineritului și, în special, odată cu trecerea de la exploatarea preponderent la suprafață (în carieră) la exploatarea în subteran [3], [5]. Fenomenul de subsidență este studiat și astăzi și va fi studiat și pe viitor, întrucât constituie o problemă de actualitate prin necesitatea protejării suprafețelor, a construcțiilor de la suprafață sau a lucrărilor miniere subterane, a căilor de comunicații, a rețelelor de utilități etc. [2]. În cazul exploatării subterane a două sau mai multe strate apropiate, problema reducerii efectelor exploatării este una foarte dificilă. Astfel, obiectivele aflate în zona de influență a exploatării pot fi protejate printr-o exploatare armonică a stratelor, urmărindu-se reducerea tensiunile de tracțiune și compresiune apărute la suprafață. În caz contrar, printr-o poziționare greșită a abatajelor aceste tensiuni pot crește, ducând la distrugerea obiectivelor situate în zona de influență a exploatării [4]. Pentru reducerea tensiunilor apărute la suprafață este necesară exploatarea concomitentă celor două strate, cu extragerea decalată a abatajelor. Decalajul dintre fronturile de abataj de pe strate apropiate trebuie să țină seama de faptul că deformațiile a căror mărime depășește limitele admisibile trebuie să fie compensate de deformațiile de semn contrar ce iau naștere în masivul de rocă. * Șef lucr.dr.ing. Universitatea din Petroșani

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

2. Metoda funcțiilor de influență Metodele funcțiilor de influență (figuraa1) se bazează pe prognozarea profilului albiei de scufundare cu ajutorul teoriei ariei de influență în jurul unui punct de extracție [1], [6]. Aceste metode pot fi aplicate în cazul spațiilor exploatate de forme diferite, dar sunt mult mai dificil de calibrat și verificat decât metodele funcțiilor de profil [7], [10]. Acestea sunt metode utilizate pentru stabilirea influenței exercitată la suprafață de către elementele parțiale ale ariei extrase.

Fig. 1. Influența extragerii elementului de bază Q Diferite forme ale funcțiilor de influență au fost obținute de către mai mulți cercetători ai fenomenelor de scufundare printre care - Bals 1932; Bayer 1945; Sann 1949; Knothe 1957; Kochamanski 1957; Ehrhardt și Sauer 1961; Brauner 1973; Zich 1993 etc. [3], [8], [9]. În cazul lucrării de față, pentru prognoza deformării suprafeței ca urmare a exploatării subterane, s-a aplicat metoda funcțiilor de influență dezvoltată de către Knothe (cunoscută și ca metoda Knothe-Budryk).

15


Această metodă are la bază distribuția Gaussiană a probabilităților. În cadrul acestei metode expresia matematică a funcției este următoarea [6]: (1) 3. Analiza influenței exploatării subterane concomitente a două strate asupra suprafeței Pentru a analiza modul de comportate a suprafeței ca urmare a exploatării subterane concomitente a două strate de cărbune, a fost aplicată metoda funcțiilor de influență. Pentru aceasta s-a considerat exploatarea a două strate orizontale, de grosime egală (m = 10m), situate la o adâncime unul față de celălalt de 90m, cu o adâncime de exploatare a stratului superior de 300m (figura 2).

În vederea studierii influenței pe care o are exploatarea celor două strate asupra suprafeței au fost considerate 11 cazuri. Astfel, în primul caz s-a considerat că, pe cele două strate se exploatează panourile P1 și P2, cu dimensiunile de 100m fiecare, dispuse pe verticală unul deasupra celuilalt, astfel încât centrele celor două panouri să coincidă (vezi figura 2). Pentru celelalte cazuri considerate, cele două panouri au fost decalate cu câte 20m, ajungându-se în ultima fază (cazul 11) la o distanță dintre punctele centrale a celor două panouri de d = 200m (cu o distanță dintre marginile panourilor de x = 100m – figura 3).

Fig. 3. Poziția celor două panouri pentru ultimul caz analizat

Fig. 2. Dispunerea stratelor de cărbune pentru cazul considerat

Cea de-a treia dimensiune a excavației a fost aleasă astfel încât să nu influențeze cu nimic modul de deplasare a suprafeței în zona de interes. În urma calculelor efectuate s-a prognozat scufundarea și deplasarea orizontală pentru toate cele 11 cazuri studiate.

Fig. 4. Profilele scufundărilor prognozate pentru cele 11 cazuri studiate 16

Revista Minelor / Mining Revue - nr. 4 / 2017


Fig. 5. Profilele deplasărilor orizontale prognozate pentru cele 11 cazuri studiate În figura 4 sunt prezentate curbele scufundărilor prognozate prin metoda funcțiilor de influență, iar în figura 5 curbele deplasărilor orizontale prognozate. Analizând curbele scufundărilor și deplasărilor orizontale prognozate se poate observa că scufundarea și deplasarea orizontală maximă scad odată cu decalarea celor două panouri, dar dimensiunile albiei de scufundare sunt mai mari (suprafața afectată de exploatare este mai mare). Din punct de vedere al siguranței obiectivelor, se poate spune că pentru condițiile considerate, cazul ideal este cel în care decalajul

dintre cele două panouri este menținut la aproximativ da= 150-160m (adică x = 50-60m). În acest caz se poate observa că scufundarea în zona centrală a albiei de scufundare este aproximativ constantă, iar deplasarea orizontală în această zonă este minimă, drept urmare tensiunile de tracțiune și respectiv compresiune sunt minime. Pentru o mai bună imagine asupra modului de deplasare a suprafeței, în figurile 6 și 7 sunt prezentate scufundările și respectiv deplasările orizontale prognozate pentru cazul când d = 160m, într-o reprezentare 3D.

Fig. 6. Albia de scufundare prognozată în cazul exploatării celor două panouri, pentru d = 160m ISSN-L 1220-2053 / ISSN 2247-8590 Editura Universitas, Petroşani, Romania

17


Fig.7. Dispunerea deplasărilor orizontale prognozate în cazul exploatării celor două panouri, pentru d = 160m 4. Concluzii Metoda funcțiilor de influență face parte din grupa metodelor empirice aplicate în vederea prognozării deformării suprafeței ca urmare a exploatării subterane. Spre deosebire de metoda funcțiilor de profil, această metodă poate fi aplicată și în cazul mai multor spații exploatate, sau în cazul spațiilor exploatate cu configurație dificilă. Prin aplicarea metodei funcțiilor de influență în cazul lucrării de față, sa obținut o vedere de ansamblu asupra modului de deformare a suprafeței ca urmare a exploatării subterane a două panouri, amplasate pe două strate de cărbune orizontale, de grosime egală (ma=a10m), situate la o adâncime unul față de celălalt de 90m, cu o adâncime de exploatare a stratului superior de 300m. Pentru a observa modul în care poziția reciprocă a celor două panouri influențează deformarea suprafeței, au fost analizate 11 situații (în primul caz cele două panouri sunt dispuse pe verticală unul deasupra celuilalt, iar pentru celelalte situații distanța dintre centrele celor două panouri a fost crescută treptat cu câte 20m). Analizând rezultatele obținute se poate observa că în toate cazurile analizate la suprafață a apărut o albie de scufundare comună, rezultată prin suprapunerea efectelor exploatării celor două panouri. În cazul în care distanța dintre cele două panouri ar fi mai mare (se estimează la aproximativ x = 200m), la suprafață ar rezulta două albii de scufundare pentru exploatarea fiecărui panou în parte. De asemenea se poate observa că în cazul în care cele două panouri sunt suprapuse perfect, scufundarea atinge o valoare maximă de cca. 8200mm (pentru condițiile date) iar deplasarea orizontală este de cca. 4000mm.

18

Odată cu decalarea centrelor celor două panouri scufundarea maximă scade, însă suprafața afectată de exploatare este mai mare. Bibliografie 1. Fissgus K.G. Ingineria subsidențelor în minerit, Editura Universitas, Petroșani, 2011; 2. Floarea D.A., Marian, D.P., Onica,I., Cozma, E. Necessity of Following up the Land Surface Deformation for Closed Mining Areas, Proceeding of the 15tth International Multidisciplinary Scientific GeoConference & EXPO - SGEM, Vol. II, Sofia, Bulgaria, 2015; 3. Marian, D.P. Analiza stabilităţii terenului de la suprafaţă sub influenţa exploatării stratelor de cărbuni cu înclinare mică şi medie din bazinul Văii Jiului, Teză de doctorat, Petroşani 2011; 4. Marian, D.P., Onica, I., Cozma E. Sensibility Analysis of the Subsidence Parameters at the Variation of the Main Geo-Mining Factors, Revista Minelor, Vol. 17, nr. 3/2011. 5. Marian, D.P. Urmărirea topografică şi analiza deformării suprafeţei terenului afectat de exploatarea subterană, Editura Universitas, Petroşani, 2012, ISBN 978-973-741-264-5. 6. Marian, D.P., Onica, I., Marian, R.R., Floarea D.A. Surface subsidence prognosis using the influence function method in the case of Livezeni Mine, Revista minelor, Vol. 23, nr. 1/2017.

Revista Minelor / Mining Revue - nr. 4 / 2017


7. Onica, I., Cozma, E., Marian, D.P. Analysis of the Ground Surface Subsidence in the Jiu Valley Coal Basin by using the Finite Element Method, Proceeding of the 11th International Multidisciplinary Scientific Geo-Conference & EXPO - SGEM 2011, Sofia, Bulgaria, June 19-25 2011, ISSN: 1314-2704. 8. 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, Polonia 2012, ISSN: 0860-7001;

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

9. Onica, I., Cozma, E., Marian, D.P., Ștefan, N. Prognosis of the Maximum Subsidence and Displacement of the Ground Surface in the Jiu Valley Coal Basin, Proceeding of the 14th International Multidisciplinary Scientific Geo-Conference & EXPO SGEM 2014, Vol. III, Sofia, Bulgaria, June 17-26 June 2014, pag. 465-472, ISBN 978-619-7105-09-4, ISSN:1314-2704. 10. Ortelecan, M. Studiul deplasării suprafeţei sub influenţa exploatării subterane a zăcămintelor din Valea Jiului, zona estică, Teză de doctorat, Universitatea din Petroşani, 1997.

19


CALCULUL EMISIILOR DE METAN ALE UNUI DEPOZIT DE DEŞEURI MIXTE, ÎN VEDEREA DIMENSIONĂRII SISTEMULUI OPTIM DE COLECTARE, EVACUARE ȘI ELIMINARE A ACESTORA DUPĂ ÎNCHIDERE ŞI ECOLOGIZARE Alecsandru Valentin TOMUȘ*, Mircea GEORGESCU** Rezumat În lucrare se prezintă un procedeu general de calcul al emisiilor de metan degajate într-un depozit de deșeuri mixte, luând ca și caz concret depozitul conform de deșeuri din Bârcea Mare, investiție care face parte din centrul de management integrat al deșeurilor (CMID) al județului Hunedoara. Cuvinte cheie: emisii de metan, depozit de deșeuri mixte 1. Introducere Executarea şi punerea în funcţiune a depozitelor ecologice din România se face conform strategiei locale a fiecărui județ ,,referitoare la integrarea în contextul noii politici de management al deşeurilor la nivel zonal și național”. Scopul acestor investiții este acela de realizare a unei corelări benefice cu prognozele evoluţiei viitoare a gestionării deşeurilor rezultate din activitatea agenţilor economici locali şi a locuitorilor deserviţi. Oportunitatea investiţiilor constă în identificarea celor mai bune soluţii tehnice de închidere şi ecologizare a depozitelor ecologice şi în asigurarea cadrului legal de finanţare a lucrărilor necesare. Pentru stabilirea soluţiilor tehnice optime de colectare şi evacuare a gazului de depozit, este necesar calculul prealabil al cantităţilor de gaze ce vor fi emise din corpul depozitului. 2. Depozitul de deșeuri mixte de la Bârcea Mare[3]

Fig.1. Amplasamentul depozitului, conform Bârcea Mare * Dr.ing. Universitatea din Petroșani ** Prof.dr.ing. Universitatea din Petroșani 20

Depozitul de deșeuri este amplasat aproximativ în centrul judeţului Hunedoara, la cca 10 km de municipiile Deva şi Hunedoara şi la cca 9 şi 7 km de oraşele Călan, respectiv Simeria (fig.1). Se întinde pe o suprafaţă totală de 26,2 ha. În prezent este construită doar alveola I, cu o capacitate totală proiectată de 1.236.800 mc, din care minim 1.050.000 mc capacitate efectivă de depozitare. Capacitata celulei I a fost estimată pentru o perioadă de depozitare a deşeurilor de cca 7 ani la o înălţimea a stratului de deşeuri este de cca 23 m (socotită de la cota drumului perimetral de acces). Alveola I este construită sub forma unei gropi cu suprafaţa bazei de 17 920 mp şi suprafaţa la taluzurile interioare 44 580 mp. Pentru evitarea infiltrării apei de suprafaţă către corpul celulei, aceasta este înconjurată de un dig perimetral dispus pe trei laturi N, S, E, şi un dig intercelular construit pe latura de V. Perimetral digurilor sunt construite rigolele de colectarea a apelor pluviale. Digul interalveolar urmează a fi înglobat în masa de deşeuri, când va fi operaţională şi celula II.

Fig.2. Plan de situație al depozitului, conform Bârcea Mare

Revista Minelor / Mining Revue - nr. 4 / 2017


3. Calculul emisiilor de metan dintr-un depozit de deșeuri Depozitul ecologic conform se înființează la o capacitate totală proiectată (CTP), pentru a deservi locuitorii dintr-o anumită zonă. În rampă sunt acceptate următoarele tipuri de deşeuri: -deşeuri orăşeneşti amestecate; cod: 20.03.01; -deşeuri inerte; cod: 17.09.04; -deşeuri stradale; cod: 20.03.03; -nămol de la staţia de epurare aferentă depozitului proiectat; cod: 20.03.04. Estimarea emisiilor de metan din depozitul ecologic se face prin metoda implicită [1] (dezvoltată de Bingemer şi Crutzen), cu formula: QCH4= TDG  FDG  FCM  FCOD  FCODCH4  F

  16

 R 1  OX  t/an

12

unde: TDG - cantitatea totală de deșeuri generate, t/an; TDG= 365·q·n q – rata medie de generare a deșeurilor orășeneşti: 0,925kg/loc/an n – numărul de locuitori FDG–fracţia de deşeuri solide orăşeneşti generate (t/an), care a fost depusă în depozit. Se consideră că numai cca. 91 % din deşeurile generate vor fi depuse: FDG= 0,91·TDG FCM – factor de corecţie a metanului, care depinde de metoda de depozitare şi de adâncimea depozitului FCM = 0,6 FCOD - fracţia de carbon organic degradabil; depinde de compoziţia deşeurilor. FCOD = 0,4A + 0,17B + 0,15C + 0,3 Dacă A – conținutul de hârtie, carton, textile, 8% B - conţinutul de frunze, iarbă, 6% C - conținutul de legume, fructe,16 % D - conținutul de lemn, 4% atunci: FCOD = 0,4 • 0,08 + 0,17 • 0,06 + 0,15 • 0,16 + 0,3 • 0,04 = 0,008 FCODCH4– fracţia de carbon organic degradabil ce este convertită în biogaz FCODCH4 = 0,014t + 0,28 t – temperatura din zona anaerobă a stratului de deşeu. Se consideră o temperatură constantă t = 350C și deci: FCODCH4 = 0,014 • 35 + 0,28 = 0,77 F – fracția de metan în gazul de depozit: 0,6 R –fracția de metan recuperat:1 OX – factorul de oxidare a metanului. Se consideră că la partea superioară a stratului de deşeuri, unde este prezent oxigenul, are loc oxidarea metanului.

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

4. Aplicarea metodologiei de calcul a emisiilor de metan la depozitul conform de deșeuri de la Bârcea Mare Pentru exemplificare, se va face calculul estimativ al emisiilor de gaz din alveola nr.1 a depozitului conform de deșeuri din Bârcea Mare, investiție care face parte din centrul de management integrat al deșeurilor (CMID) al județului Hunedoara cu un număr total de locuitori n = 471.613 la data 01.07.2015, conf. Institutului Național de Statistică. În acest caz rezultă: TDG =365·0,925 · 471.613 = 159.228.339 kg/an  159.228 t/an FDG= 159.228 · 0,91= 144.897,48  144.900 t/an

 16   11  0 =  12 

Iar QCH4= 144.900  0.6  0,008  0.77  0.6

107,11 100 t/an = 0,275 t/zi Volumul zilnic al emisiilor de metan va fi: VCH4=

Q CH4 d CH4

m3

unde: d CH4 - densitatea relativă a metanului: 0,424 kg/m3 = 0,000424 t/m3 deci: VCH4= 0,275 = 648,585 m3/zi 0,000424 Această cantitate va fi evacuată de către o serie de tuburi colectoare verticale, amplasate astfel încât să deservească fiecare o suprafață din depozit cu raza de 22 m. Numărul de tuburi colectoare va fi: n=

St S dfc

buc

unde: St - suprafața totală a alveolei nr.1: 62.500 m2

S

dfc

- suprafața deservită de către un tub

colector: π·r2 = 3,14·222 = 1520 m2 așadar: n = 62.500 = 41,11  42 bucăți

1.520

În aceste condiții, volumul de metan evacuat de către un tub colector va fi: V Vtc= CH4 = 648,585 = 15,44 m3/zi

n

42

Luând în considerare o rată medie de generare a metanului în timp k = 0,085 m3· an-1, se pot estima emisiile anuale de gaz metan, considerate de la darea în funcțiune a depozitului(2018) și până la sfârșitul perioadei de monitorizare de 30 de ani după anul estimat pentru încetarea depunerilor(2046). Având în vedere că durata de depunere a deșeurilor în alveola nr.1 este estimată la 7 ani, emisia maximă de gaz din depozit se va produce în anul următor închiderii acesteia, respectiv în anul 8. Începând din anul 9, emisiile din depozit vor scădea treptat, până la epuizare la sfârșitul perioadei de monitorizare (tabelul nr.1). 21


Tabelul 1. Calculul cantităților zilnice și anuale de gaz metan emanate din alveolele depozitului conform Bârcea Mare An Puncte

ALVEOLA 1

ALVEOLA 2

ALVEOLA 3

ALVEOLA 4

TOTAL EMISII

de DEPOZIT m3 Cantitatea de gaz generată m3 evac. Zilnic Anual Zilnic Anual Zilnic Anual Zilnic Anual Zilnic Anual pe alveolă Pe 1 Total Pe 1 Total Pe 1 Total Pe 1 Total Pe 1 Total Pe 1 Total Pe 1 Total Pe 1 Total Pe 1 Total Pe 1 Total pct pct pct pct pct pct pct pct pct pct buc. 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035 2036 2037 2038 2039 2040 2041 2042 2043 2044 2045 2046 2047 2048 2049 2050 2051 2052 2053 2054 2055 2056 2057 2058 2059 2060 2061 2062 2063 2064 2065 2066 2067 2068 2069 2070 2056 2057 2058 2059 2060

42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42

8,29 9,06 9,90 10,82 11,83 12,93 14,13 15,44 14,13 12,93 11,83 10,82 9,90 9,06 8,29 7,59 6,95 6,36 5,82 5,32 4,87 4,45 4,07 3,72 3,40 3,11 2,84 2,59 2,37 2,17 1,98 1,81 1,66 1,52 1,42 1,30 1,19

348 380 416 455 497 543 593 648 593 543 497 455 416 380 348 319 292 267 245 224 205 187 171 156 143 131 120 109 100 91 83 76 70 64 60 55 50

3026 3307 3614 3949 4318 4719 5157 5636 5157 4719 4318 3949 3614 3307 3026 2770 2537 2321 2124 1942 1778 1624 1486 1358 1241 1135 1037 945 865 792 723 661 606 555 518 475 434

127.084 138.700 151.767 165.939 181.368 198.217 216.445 236.520 216.445 198.217 181.368 165.939 151.767 138.700 127.084 116.284 106.465 97.487 89.211 81.637 74.623 68.255 62.420 57.090 52.180 47.692 43.624 39.837 36.500 33.244 30.438 27.773 25.389 23.285 21.742 19.918 18.235

8,29 9,06 9,90 10,82 11,83 12,93 14,13 15,44 14,13 12,93 11,83 10,82 9,90 9,06 8,29 7,59 6,95 6,36 5,82 5,32 4,87 4,45 4,07 3,72 3,40 3,11 2,84 2,59 2,37 2,17 1,98 1,81 1,66 1,52 1,42 1,30 1,19

348 380 416 455 497 543 593 648 593 543 497 455 416 380 348 319 292 267 245 224 205 187 171 156 143 131 120 109 100 91 83 76 70 64 60 55 50

3026 3307 3614 3949 4318 4719 5157 5636 5157 4719 4318 3949 3614 3307 3026 2770 2537 2321 2124 1942 1778 1624 1486 1358 1241 1135 1037 945 865 792 723 661 606 555 518 475 434

127.084 138.700 151.767 165.939 181.368 198.217 216.445 236.520 216.445 198.217 181.368 165.939 151.767 138.700 127.084 116.284 106.465 97.487 89.211 81.637 74.623 68.255 62.420 57.090 52.180 47.692 43.624 39.837 36.500 33.244 30.438 27.773 25.389 23.285 21.742 19.918 18.235

8,29 9,06 9,90 10,82 11,83 12,93 14,13 15,44 14,13 12,93 11,83 10,82 9,90 9,06 8,29 7,59 6,95 6,36 5,82 5,32 4,87 4,45 4,07 3,72 3,40 3,11 2,84 2,59 2,37 2,17 1,98 1,81 1,66 1,52 1,42 1,30 1,19

348 380 416 455 497 543 593 648 593 543 497 455 416 380 348 319 292 267 245 224 205 187 171 156 143 131 120 109 100 91 83 76 70 64 60 55 50

3026 3307 3614 3949 4318 4719 5157 5636 5157 4719 4318 3949 3614 3307 3026 2770 2537 2321 2124 1942 1778 1624 1486 1358 1241 1135 1037 945 865 792 723 661 606 555 518 475 434

127.084 138.700 151.767 165.939 181.368 198.217 216.445 236.520 216.445 198.217 181.368 165.939 151.767 138.700 127.084 116.284 106.465 97.487 89.211 81.637 74.623 68.255 62.420 57.090 52.180 47.692 43.624 39.837 36.500 33.244 30.438 27.773 25.389 23.285 21.742 19.918 18.235

8,29 9,06 9,90 10,82 11,83 12,93 14,13 15,44 14,13 12,93 11,83 10,82 9,90 9,06 8,29 7,59 6,95 6,36 5,82 5,32 4,87 4,45 4,07 3,72 3,40 3,11 2,84 2,59 2,37 2,17 1,98 1,81 1,66 1,52 1,42 1,30 1,19

348 380 416 455 497 543 593 648 593 543 497 455 416 380 348 319 292 267 245 224 205 187 171 156 143 131 120 109 100 91 83 76 70 64 60 55 50

3026 3307 3614 3949 4318 4719 5157 5636 5157 4719 4318 3949 3614 3307 3026 2770 2537 2321 2124 1942 1778 1624 1486 1358 1241 1135 1037 945 865 792 723 661 606 555 518 475 434

127.084 138.700 151.767 165.939 181.368 198.217 216.445 236.520 216.445 198.217 181.368 165.939 151.767 138.700 127.084 116.284 106.465 97.487 89.211 81.637 74.623 68.255 62.420 57.090 52.180 47.692 43.624 39.837 36.500 33.244 30.438 27.773 25.389 23.285 21.742 19.918 18.235

8,29 9,06 9,90 10,82 11,83 12,93 14,13 23,73 23,19 22,83 22,65 22,65 22,83 23,19 32,63 30,78 29,78 29,01 28,47 28,15 28,06 36,47 34,85 33,50 32,41 31,58 30,99 30,65 30,55 27,96 25,58 23,40 21,41 19,58 17,94 16,41 15,02 12,65 11,57 10,59 9,68 8,88 8,12 7,43 5,70 5,21 4,77 4,36 4,01 3,67 3,36 1,98 1,81 1,66 1,52 1,42 1,30 1,19

348 380 416 455 497 543 593 996 973 959 952 952 959 973 1.344 1.293 1.251 1.218 1.196 1.182 1.179 1.532 1.463 1.407 1.361 1.326 1.302 1.287 1.283 1.174 1.074 983 899 822 753 689 631 531 486 445 407 373 341 312 239 219 200 183 168 154 141 83 76 70 64 60 55 50

3.026 3.307 3.614 3.949 4.318 4.719 5.157 8.662 8.464 8.333 8.267 8.267 8.333 8.464 11.688 11.235 10.870 10.589 10.392 10.275 10.242 13.311 12.720 12.227 11.830 11.527 11.311 11.187 11.151 10.205 9.337 8.541 7.815 7.147 6.548 5.990 5.482 4.617 4.223 3.865 3.533 3.241 2.964 2.712 2.081 1.902 1.741 1.591 1.464 1.340 1.226 723 661 606 555 518 475 434

127.084 138.700 151.767 165.939 181.368 198.217 216.445 363.781 355.145 349.984 347.307 347.307 349.984 355.145 490.688 471.857 456.527 444.723 436.451 431.539 430.160 559.180 534.250 513.555 496.845 484.121 475.077 469.865 468.332 428.627 392.141 358.795 328.215 300.161 275.020 251.565 230.257 195.925 177.368 162.345 148.394 136.130 124.480 113.902 87.381 79.869 73.124 66.839 61.473 56.261 51.509 30.438 27.773 25.389 23.285 21.742 19.918 18.235

LEGENDĂ EMISIE MAXIMĂ DIN ALVEOLĂ EMISIE MAXIMĂ DIN DEPOZIT EMISIE DIN ALVEOLĂ ÎN PERIOADA DE MONITORIZARE EMISIE DIN ALVEOLĂ LA SFÂRȘITUL PERIOADEI DE MONITORIZARE NOTĂ : - EMISIA MAXIMĂ DE GAZ DIN ALVEOLE A FOST CONSIDERATĂ LA UN AN DUPĂ ÎNCHIDEREA ACESTORA; - EMISIA MAXIMĂ DE GAZ DIN DEPOZIT SE VA PRODUCE ÎN ANUL 2039, LA UN AN DUPĂ DESCHIDEREA ALVEOLEI NR. 4.

22

Revista Minelor / Mining Revue - nr. 4 / 2017


5. Concluzii Cantitatea de metan generată de către alveola nr. 1 a depozitului de deşeuri solide Bârcea Mare a fost calculată utilizând metoda implicită recomandată de IPCC.Această estimare a fost făcută pe baza datelor existente referitoare la populaţie şi a ratei de generare a deşeurilor solide în județul Hunedoara. Faţă de valorile teoretice rezultate din calcule, cantităţile de biogaz ce vor fi generate de cele 4 alveole - preconizate a fi construite pe suprafața depozitului- sunt suficiente pentru a fi recuperate, tratate sau utilizate în procese de ardere controlată. De asemenea, datorită cantităţilor emise, se justifică executarea, în interiorul masei de deşeuri, de puţuri de descărcare a biogazului, câte 42 bucăți la fiecare alveolă.

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

Bibliografie 1. Bingemer, H.Q., Crutzen, P.J. Production of methanefrom solid waste, Journal of Geophysical Research 87 (D2), pages 2181-21287. 1987 2. Nicolic, V. Producerea şi utilizarea biogazului, Chiminform Data, Bucureşti, 2005 3. Consorțiul EPEM Grecia / ISPE Romania Sistem de Management Integrat al Deșeurilor in Județul Hunedoara, Studiu de fezabilitate – județul Hunedoara, 2013

23


UTILIZAREA CALCARELOR DOLOMITICE ÎN EPURAREA APELOR MENAJERE Adriana DONEA(CIOCAN)*, Camelia BĂDULESCU** Rezumat: Domeniile de utilizare ale calcarelor dolomitice sunt extrem de variate, putând fi utilizate în industria metalurgică, industria materialelor de construcții, industria chimică și de prelucrare a sticlei, dar și utilizări multiple în agricultură și protecția mediului înconjurător; Prezenta lucrare s-a axat pe utilizarea calcarului dolomitic cu brucit din zona Budureasa, jud. Bihor în procesul de epurare a unei ape reziduale menajere provenită de la Stația Glina de lângă București, în vederea reducerii continutului ionilor de azotat şi fosfat existenţi în apa menajeră brută pâna sub limita admisă de normele în vigoare privind evacuarea lor în emisar. Cuvinte cheie: calcare dolomitice, calcare dolomitice brucitice, ape reziduale menajere, ioni anoniu, ioni fosfat 1. Introducere Mineralele purtătoare de magneziu, foarte larg răspândite pe suprafaţa globului prezintă o importanţă deosebită datorită domeniilor de utilizare din ce în ce mai numeroase, reprezentând un potenţial „salvator” al planetei. În urma unor operaţii de procesare care pun în evidenţă oxidul de magneziu reactiv (magnezia reactivă), mineralele magneziene pot constitui o sursa de bază în diferite domenii de activitate Magneziul se găsește mult răspândit în natură sub formă de combinații, alcătuind 2% din scoarța pământului. Astfel, se gasește în zăcăminte de magnezit (carbonat de magneziu - MgCO3) și, mai ales, de dolomit (carbonat dublu de calciu și magneziu, MgCO3·CaCO3). Foarte răspândiți sunt și carnalitul (clorura dublă de potasiu și magneziu Mg,Cl2·KCl·6H2O), kieseritul (sulfat de magneziu MgSO4·H2O), apoi diferiți silicați de magneziu - ca

Nr.

de exemplu olivina (Mg, Fe)2 [SiO4], serpentina, talcul, azbestul precum și aluminosilicați, ca de exemplu spinelul, MgO.Al2O3. (V.Brana, 1967). În sol se găsesc totdeauna combinații de calciu și de magneziu provenind din dezagregarea mineralelor. Multe săruri de magneziu sunt dizolvate în apa mărilor sau a lacurilor sărate, cărora le imprimă gustul amărui. De asemenea, multe izvoare minerale conțin dizolvat sulfat de magneziu. 2. Domenii de utilizare a calcarelor dolomitice Magnezitul, dolomita şi apa de mare sunt cele mai uzuale surse pentru obţinerea magneziului metalic şi a compuşilor acestuia, dar de asemenea se utilizează şi brucitul şi olivina. În funcţie de conţinuturile de magneziu şi magnezie (oxidul de magneziu), principalele minerale magneziene cu valoare industrială, sunt prezentate în tabelul 1.

Tabelul 1 – Principalele minerale de magneziu, cu valoare industrială Mg, % MgO, % Mineralul Formula chimică

1

41,68

69,12

Brucitul

Mg(OH)2

2

34,5

57,3

Forsteritul (seria peridotului)

Mg2SiO4

3

30,0

49,7

Peridot (Mg-Fe)

(Mg,Fe)2SiO4

4

28,8

47,8

Magnezitul

MgCO3

5

26,3

43,6

Serpentina

3(Mg,Fe)O 2SiO2 2H2O

6

11,96

19,83

Bischofitul

MgCl2·6(H2O)

7

8,75

14,51

Carnalitul

(K,Mg)Cl3·6(H2O)

În urma operaţiilor de procesare a minereurilor magneziene ce prezintă valoare economică importantă, rezultă mai multe produse finite vandabile, care se utilizează în domenii * Drd.ing. Universitatea din Petroșani ** Prof.dr.ing. Universitatea din Petroșani 24

economice diferite. Sorturile diferite se obţin de obicei prin tratamentul termic aplicat minereului brut magnezian la paliere de temperaturi diferite, care conferă materialului calcinat proprietăţi fizice şi chimice diferite. Oxidul de magneziu (sau magnezia) rezultată prin tratarea termică a diverselor minerale magneziene, în funcţie de Revista Minelor / Mining Revue - nr. 4 / 2017


temperatura de calcinare, poate avea diferite denumiri (şi compoziţii diferite), astfel şi domeniile de utilizare fiind diferite. Cele trei forme de magnezie obţinute succesiv la temperaturi din ce în ce mai mari, sunt: magnezie caustică calcinată (CCM – caustic-calcined magnesia); magnezie arsă sau sinterizată (DBM - dead-burned magnesia); magnezie topită (FM - fused or electrofused magnesia). (Schulze-Rettmer, R, 2010). Principalele domenii de utilizare ale acestor trei produse de bază, vandabile la preţuri variabile, sunt:  Pentru CCM : - extragerea magneziului metalic; - producerea de magnezie topită; - producerea cimenturilor speciale (ecocimenturi); - izolaţii electrice; - industria hârtiei; - ca fertilizator în agricultură şi la hrana animalelor; - stabilizator la producerea cauciucului sintetic; - producţia de uraniu; - protecţia mediului înconjurător (tratamentul apelor reziduale şi desulfurarea gazelor de ardere).  Pentru DBM: obţinerea cărămizilor refractare bazice;  Pentru FM: izolaţii termice, izolaţii electrice (cuptoare electrice şi instalaţii) 2.1. Domenii de utilizare în ramuri industriale a) În metalurgie calcarul se foloseşte pe larg şi este unul din produsele tehnologic necesare, care participă la majoritatea proceselor de extracție a metalului din minereu. Calcarul se utilizează ca fondant în obținerea fontei și a oțelurilor iar dolomita la obținerea de cărămizi refractare utilizate în furnale sau la producerea de amestecuri și paste refractare care sunt rezistente la temperaturi înalte. Calcarul introdus în furnale mai are și rolul de desulfurare a minereului de fier. b) La fabricarea cimentului se utilizează cantități mari de calcar brut sau de var care, în funcție de rețeta de fabricație, intră în compoziția diferitelor sortimente de cimenturi c) Fabricarea varului este un domeniu industrial deosebit de important, deoarece foarte multe domenii de activitate utilizează resursa de calciu și magneziu sub această formă de produs, rezultat prin procesarea termică a diferitelor sorturi de calcare asociate cu dolomite sau brucit. 2.2. Utilizarea calcarelor dolomitice în agricultură În agricultură, calcarele dolomitice se utilizează ca fertilizatori în ameliorarea solurilor acide și dezoxidarea acestora, ca amestecuri minerale în hrana animalelor (supliment nutritiv)

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

sau ca aport de Ca și Mg în unele culturi de legume importante, pomi fructiferi și viță de vie. Este important de menționat că în urmă cu doar câțiva ani (2013) a fost lansat pe piață un produs românesc denumit DelCaMag (sau DELCA-MAG) care dă rezultate uimitoare în agricultura românească și nu numai. Acest produs este dolomită de Delnița (jud. Harghita), care are o particularitate deosebită ce o face unică (cel puțin la nivel european). (Revista de Agricultură Ecologică “Eco Ferma”, 2014). Dolomita de Delnița are o structură amorfă, tradusă prin faptul că între ionii de calciu și magneziu există o legătură mult mai slabă decât în dolomita cristalină, ceea ce favorizează procesele de dizolvare în sol sau în sucul gastric al animalelor, favorizând asimilarea mult mai rapidă a acestora. Efectele benefice ale dolomitei de Delnița au fost evaluate de echipa de cercetători de la Institutul Naţional de Cercetare- Dezvoltare pentru Pedologie, Agrochimie şi Protecţia Mediului – ICPA Bucureşti. Potrivit acestora, folosirea DELCAMAG creşte randamentul culturilor cu 30%. Studiul se referă la pomii fructiferi, cartofii, viţa de vie, inul sau țelina. “Studiul documentar asupra zăcământului de dolomită de la Delniţa, județul Harghita, în legatură cu importanţa acesteia pentru agricultură” realizat de ICPA arată că folosirea dolomitei este o soluţie 100% naturală care poate fi utilizată pentru creşterea productivităţii pentru o serie de culturi importante pentru economia României cum ar fi pomii fructiferi, cartoful sau viţa de vie. Potrivit studiului menţionat, folosirea dolomitului ca aport de calciu şi magneziu pentru solurile cultivate cu plante conferă acestora rezistenţă Ia frângere şi cădere, prin rolul esențial în dezvoltarea sistemului radicular şi al tulpinilor. Dolomita nu exercită efecte fitotoxice asupra plantelor, chiar şi în cantităţi mai mari (fiind de altfel considerat ca singurul ion cu această însuşire) iar prin absenţa lui influenţează negativ absorbția ionilor fosforici şi a nitraţilor. “Mineralul menţine pectaţiile de calciu timp mai îndelungat în pulpa fructelor, asigurând acestora rezistenţă mai mare la păstrare şi inducerea unor efecte pozitive în rezistenţa plantelor la atacul bolilor şi dăunătorilor” se precizează în studiu (www.eco-ferma.ro, 2014). Dolomita este utilizată ca supliment alimentar în hrana animalelor crescute în ferme (bovine, ovine, păsări), aportul de calciu și magneziu favorizând absorbția nutrienților din hrana furajeră prin modificarea permeabilității membranelor celulare și având un rol important în dezvoltarea sistemului osos și a creșterii rezistenței la diverse boli. 25


2.3. Utilizarea calcarelor dolomitice în protecţia mediului În protecția mediului, calcarele dolomitice sau derivate ale lor se utilizează în:  tratarea gazelor de ardere de la termocentrale (desulfurare)  neutralizarea apelor acide  tratamentul apelor reziduale menajere  recuperarea metalelor grele din ape reziduale industriale La nivelul anului 1973, existau în lume 42 de unități FDG (Flue Gas Desulfurization) aplicate la termocentrale din Japonia și SUA. În anul 2000, în 27 de țări dezvoltate economic funcționau 678 de unități FDG, operaționale la termocentrale care produc aproximativ 229 GigaWatt. (Rubin E., Yeh S. ș.a., 2004). O alternativă la eliminarea de sulf din gazele de ardere este eliminarea sulfului din combustibilul înainte sau în timpul combustiei. Hidrodesulfurarea păcurii înainte de utilizare se face printr-un pat fluidizat de var în timpul combustiei. Varul reacţionează cu SO2reducându-l la forma de sulfați, care devin parte din cenuşă. Acest sulf elementar este apoi separat iar cenușa poate fi ulterior utilizată, de exemplu, pentru obținerea de produse agricole. Siguranţa este una dintre cele mai mari beneficii ale acestei metode, deoarece întregul proces are loc la presiune atmosferică şi temperatura ambientală (Official Paqell website). În procesul de neutralizare a apelor reziduale acide, dar și pentru recuperarea metalelor grele din diferite tipuri de ape reziduale industriale, calcarele și mai ales calcarele dolomitice cu brucit sunt foarte utilizate, fiind evidențiate câteva avantaje clare ale prezenței brucitului, Mg(OH)2 în materialul calcaros. (Simandl, G.J., Paradis, S., & Irvine, M. 2007). În prezent, magneziul ca metal sau în diferiţi compuşi ce pot rezulta din procesarea unor calcare dolomitice sau calcare dolomitice cu brucit are o gamă foarte largă de utilizare şi devine un produs extrem de căutat şi rentabil pentru a fi produs şi comercializat. Sistarea activităţii de extracţie a minereurilor neferoase la nivel naţional, a comutat atenţia acestui domeniu către resursele indispensabile sectorului cu cea mai mare creştere în ultimii ani şi anume: construcţiile. Potrivit datelor Agenţiei Naţionale pentru Resurse Minerale, în topul celor mai râvnite resurse minerale se află zăcămintele de calcar, calcarul constituie materia primă necesară fabricării cimentului şi varului, a sticlei silico-calco-sodice, a obţinerii mozaicului pentru lucrări ornamentale, a betoanelor decorative, precum şi a agregatelor utilizate la construcţia drumurilor. 26

Pornind de la numeroasele domenii de utilizare şi de la resursele existente în ţara noastră, orice cercetare care vizează valorificarea superioară a mineralelor purtătoare de magneziu, prezintă importanţă economică deosebită. 3. Cercetări privind posibilitatea utilizării calcarelor dolomitice cu brucit din zona Budureasa, jud. Bihor în epurarea apelor reziduale menajere Cele mai valoroase depozite care pot asigura o sursă viabilă de oxid de magneziu reactiv ce poate fi recuperat, sunt cele de calcare dolomitice cu brucit [Mg(OH)2], acestea existând și pe teritoriul României. În ţara noastră, la începutul deceniului IX al secolului XX, brucitul apărea ca o substanţă aproape necunoscută atât sub aspectul valorificării sale economice dar şi mineralogic. Apoi au fost puse în evidenţă singurele zăcăminte conturate pe teritoriul României, cele din Munţii Bihor, zona Budureasa – Pietroasa. (Panaiotu C.E, 2005). Ca mineral, brucitul este relativ uşor de identificat optic, mineralele cu care se aseamănă (alunitul, gibbsitul, gipsul, talcul) apărând în tipuri diferite de roci sau asociaţii minerale. Brucitul pur are aspect micaceu, este uniax şi local arată o dezvoltare fibroasă. Varietatea de ferobrucit (în literatura veche „amakinit”) are o culoare brungălbuie, arătând aceeaşi birefrigerenţă ca brucitul pur, aşa cum se poate observa în fig 1. În general brucitul se dezvoltă pe dolomit (carbonatul de Ca şi Mg), periclaz (oxidul de Mg) şi forsterit (silicatul de Mg), în condiţiile creşterii activităţii apei. La rândul său, se transformă cu relativă uşurinţă în hidromagnezit, mai rar în minerale serpentinice. (Petrulian N., 1973).

Fig.1. Cristale de brucit Revista Minelor / Mining Revue - nr. 4 / 2017


3.1. Caracteristici fizico-chimice ale calcarelor dolomitice cu brucit din zona Budureasa, jud. Bihor Pentru testele de laborator privind posibilitatea utilizării calcarelor dolomitice în

epurarea apelor reziduale menajere, epurare care constă în reducerea conținuturilor de nutrienți (azotați și fosfați), s-a utilizat calcar dolomitic cu brucit din zona Budureasa, jud. Bihor, având compoziția chimică prezentată în tabelele 2 și 3.

Tabelul 2 Rezultatele analizei chimice generale pe proba de calcar brucitic (macroelemente)

ELEMENTUL SiO2 TiO2 Al2O3 MnO Fe2O3 MgO CaO Na2O K2O P2O5 P.C. LD – limita de detecţie

LD

VALORI (%)

0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,05 0,10

0,42 0,01 0,03 0,02 0,13 23,18 33,12 0,09 0,06 0,18 42,28

Tabelul 3 Rezultatele analizei chimice generale pe proba de calcar brucitic (microelemente)

ELEMENTUL Li Be V Cr Co Ni Cu Zn As Rb Sr Y Zr Nb Mo Cd Sn Sb Te Cs Ba W Pb Bi Th U Tl Ga Se

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

LD

VALORI (%*10-4)

0,2 0,2 1,0 0,1 0,5 0,5 0,1 1,0 0,1 0,1 1,0 0,1 1,0 0,1 0,1 0,1 0,4 0,5 0,01 0,1 1,0 0,25 1,0 0,1 0,1 0,1 0,2 0,1 0,1

0 0 5 1,9 29,3 2,7 14,2 42 0 0,2 86 1,1 11 0,6 0,3 0,4 3,6 0,5 0 0 10 0 15 0,1 0,4 0,4 0 0 0,1

27


Analizând rezultatele analizei chimice generale se poate constata că, aşa cum era de aşteptat, ponderea cea mai mare este deţinută de către oxidul de calciu şi magneziu. Analiza termodiferenţială şi termogravimetrică a fost efectuată pe o probă de material (figura 2) în cuptor, la 1000 oC cu o rată a încălzirii de 10 oC /min.

Fig.2. Curbele termodiferenţiale şi microsonda electronică Pierderile în greutate înregistrate de curba TG corespund variaţiilor de entalpie înregistrate de curba DTA prin efectele endotermice caracteristice brucitului, calcitului şi urme de dolomit. Efectul endoterm de la 420 oC reprezintă dehidroxilarea brucitului prin pierderea unei molecule de apă, marcată prin prima treaptă de pierdere în greutate pe curba TG prezentată în figură. Efectul endoterm de la 880oC indică descompunerea carbonatului de calciu – calcit şi eliminarea bioxidului de carbon prin a doua treaptă de pierdere în greutate pe curba termogravimetrică. Efectul endoterm de la 800oC indică prezenţa dolomitului (urme). Rezultatele acestui tip de analiză indică în consecinţă prezenţa mineralelor amintite, în următoarele proporţii: Brucit – 23,2 %; Calcit – 42,7 %. Cunoașterea temperaturilor de descompunere a mineralelor componente sunt deosebit de importante pentru etapele de procesare când se dorește evidențierea unui anumit mineral în vederea recuperării acestuia prin diverse procedee tehnologice. Aspectul general al calcarului dolomitic la microsonda electronică prezentat la diferite scări (200, 100, 20 şi 5 microni) în fig.3 (a,b,c,d) scoate în evidenţă faptul că principalele minerale componente sunt disociate la acest nivel de mărunţire a materialului. În figura notată cu (d) se

28

observă o particulă de brucit cu dimensiunea medie de 20 de microni, petele albe reprezentând particule ultrafine de calcit sau de praf, care nu sunt însă legate de particulă, acestea modificându-şi poziţia în timpul „bombardării” probei cu fascicolul de raze X. (INCDMRR Bucureşti, 2005)

Fig.3. Aspectul general al probei la termogravimetrice Rezultatele analizei granulometrice după trei operaţiuni de mărunţire (două concasări succesive în concasoare cu fălci şi o mărunţire până la 2-3 mm în moara cu discuri), sunt prezentate în tabelul 4. Din curba refuzurilor cumulate prezentată în figura 4 se poate constata că ponderea de material de dimensiuni intermediare (0,4-0,04 mm) este relativ redusă după cele trei operaţiuni de mărunţire, materialul fiind compus dintr-un amestec omogen de granule grobe cu particule ultrafine. Duritatea şi densitatea mai mică a brucitului comparativ cu celelalte specii minerale conduce de la bun început spre ideea unei mărunţiri selective a acestuia, întrucât aşa cum se constată din conţinuturile de oxid de magneziu pe clase granulometrice, brucitul se concentrează în fracţiunea ultrafină (sub 0,04 mm) conţinutul de MgO în această clasă fiind de 28,56%, mai mare cu 6% decât conţinutul mediu pe întreaga probă care este de 22,56%. Repartizarea brucitului pe clase granulometrice este foarte interesantă, în sensul că întregul material poate fi împărţit în trei paliere granulometrice cu conţinutul mediu de MgO repartizat astfel: materialul cuprins între 0,4-2 mm are un conţinut mediu de 21,84% MgO, cel cuprins între 0,04-0,4 mm are conţinutul mediu de 17,24% MgO, iar materialul ultrafin -0,04 mm, are conţinutul de 28,56% MgO.

Revista Minelor / Mining Revue - nr. 4 / 2017


Clasa granulometrică (mm) +2 2-1,6 1,6-1,25 1,25-0,8 0,8-0,63 0,63-0,4 0,4-0,2 0,2-0,16 0,16-0,125 0,125-0,074 0,074-0,040 -0,040 Total/media

Tabelul 4 Analiza granulometrică a materialului mărunţit Refuzuri, qi Refuzuri cumulate Σqi, % grame % 20 1,61 1,61 33 2,65 4,26 104 8,37 12,63 251 20,22 32,85 106 8,53 41,38 129 10,38 51,76 117 9,43 61,19 28 2,25 63,44 28 2,25 65,69 79 6,36 72,05 25 2,01 74,06 322 25,94 100,00 100,00

Conținut MgO, % 21,514 21,742 22,265 22,216 21,476 21,717 19,646 17,796 17,466 14,594 13,462 28,566 22,56

refuzuri cumulate, %

Curba refuzurilor cumulate 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0

0.5

1

1.5

2

dimensiunea, mm

Fig.4. Curba granulometrică pe o probă reprezentativă de material brut 3.2. Cercetări de laborator privind utilizarea calcarelor dolomitice în epurarea apelor reziduale menajere Pentru încercările de laborator de epurare a unei ape reziduale menajere s-au utilizat trei tipuri de calcar dolomitic: calcar dolomitic brut, calcar dolomitic calcinat și concentrat bogat în oxid de magneziu. Granulometria materialului a diferit în funcţie de tipul materialului, astfel: - Calcarul dolomitic brut a fost concasat sub 10 mm; - Calcarul dolomitic calcinat a fost concasat sub 3 mm; - Oxidul de magneziu impur a fost obţinut prin solubilizare cu bioxid de carbon a calcarului dolomitic calcinat, având dimensiuni micronice. Conţinuturile oxizilor de magneziu şi calciu care vor intra în reacţie cu ionii de azotat şi fosfat din apele reziduale menajere, cresc după operaţiile de calcinare şi solubilizare cu CO2 (fig.5.). Magneziul necesar precipitării nu trebuie adăugat ca şi reactiv de precipitare. Cercetările efectuate la Universitatea din Petroşani vizează utilizarea dolomitei (CaMgCO3) pentru generarea ISSN-L 1220-2053 / ISSN 2247-8590 Editura Universitas, Petroşani, Romania

ionului de magneziu necesar. Dizolvarea magneziului are loc doar în mică măsură datorită solubilităţii: (R. Sârbu, 2015) Ps = [Mg2+][CO3+2] =2,610-5 Produsul de solubilitate permite o solubilitate a magneziului de 0,005 mol/l. Magneziul se dizolvă în proporţie mai mare ca urmare ca urmare a reacţiei cu dioxidul de carbon: Mg(CO3) + CO2 + H2O = Mg(HCO3)2

Fig.5. Variaţia conţinuturilor de MgO si CaO (%) din cele trei tipuri de material cu MgO 29


Ştruvitul care se formează în acestei reacţii, în cazul în care nu este contaminat cu metale grele, poate fi utilizat cu succces ca şi îngrăşământ chimic cu fosfor şi amoniu. Pentru încercările de limpezire s-au utilizat două tipuri de apă reziduală menajeră prelevate din evacuarea de la treapta a 2-a de epurare de la Staţia de epurare a apelor reziduale orăşeneşti de la Glina. Condiţionarea apei reziduale menajere cu cele trei tipuri de component mineral magnezian s-a făcut la 10 minute, după care, în urma filtrării s-au obţinut cele două produse : apa epurată şi Apa reziduala (Solutia 1)

materialul solid. După faza de condiţionare la timpi prestabiliţi, soluţiile obţinute au fost filtrate , după care au fost supuse analizelor chimice. La aspectul prezentat trebuie adăugat faptul că prin condiţionarea cu substanţe minerale magneziene s-a redus simţitor mirosul neplăcut al apei reziduale menajere provenită prepeonderent de la conţinutul de nutrienţi pe bază de azot. Testele de laborator s-au efectuat conform schemei prezentate în figura 6. Rezultatele analizelor chimice efectuate pe produsele utilizate dar și obţinute sunt prezentate sintetic în tabelul 5.

Faza solida (Solid 1)

Conditionare 10 min.

Filtrare

Prelevare proba

Solutia 2

Solid 2 Conditionare 10 min.

Filtrare

Solutia 3

Solid 3

Fig.6. Schema tehnologică de efectuare a încerărilor de laborator

Conținuturi, % Alimentare soluție (S1) Soluția 2 (S 2) Soluția 3 (S3) Conținuturi, % Alimentare solid (1) solid (2) solid (3)

Tabelul 5. Rezultate analize chimice pe produse Calcar dolomitic brut Mg Ca NO3PO4-3 2,12 39,83 1,2 23,77 19,5 29,1 sld 9,1 22,4 22,84 sld 7,85 CaO 35,62 22,24 22,91

Conținuturi, % Alimentare soluție (S1) Soluția 2 (S 2) Soluția 3 (S3)

MgO Ca 6,83 11,32 25,46 19,92 33,02 15,9 18,87 31,28 16,38 Calcar dolomitic calcinat Mg Ca NO32,12 39,83 1,2 24,85 17,17 sld 7,1 16,1 sld

Conținuturi, % Alimentare solid (1) solid (2) solid (3)

Mg 8,03 18,45 18,25

CaO 39,36 22,75 22,2

30

Mg

MgO 13,31 30,58 30,25

Ca 28,13 16,26 15,87

PO4-3 23,77 6,8 3,1

CCOMn 14,147

CCOMn 14,147

Revista Minelor / Mining Revue - nr. 4 / 2017


Conținuturi, % Alimentare soluție (S1) Soluția 2 (S 2) Soluția 3 (S3)

Concentrat bogat în oxid magneziu Mg Ca NO32,12 39,83 1,2 0,03 130,5 sld 0,13 13,63 sld

PO4-3 23,77 4,13 2,78

Conținuturi, % Alimentare solid (1) solid (2) solid (3)

Mg 14,9 15,08 10,53

CaO 28,89 24,18 27,98

MgO 24,7 25 17,45

Din rezultatele analizelor chimice efectuate pe soluțiile şi produsele de minerale magneziene utilizate se pot concluziona următoarele : 1. Conținutul ionilor azotat şi fosfat existenţi în apa menajeră brută scade accentuat după 10 minute (soluţia 2), de condiţionare a acesteia cu produsele magneziene de epurare, aşa cum se poate observa în figurile 7 şi 8; 2. Se constată diferenţe semnificative între cele trei tipuri de materiale minerale de epurare utilizate,

Ca 20,65 17,28 20

CCOMn 14,147

calcarul dolomitic calcinat la 650oC şi concentratul bogat în MgO conducând la rezultate net superioare în aceeaşi perioadă de timp de utilizare. Este evident că prin operaţiunea de calcinare se eliberează ioni activi de Mg care intră în reacţie conducând la reducerea ionilor de fosfat şi azotat până sub limita admisă pentru apele evacuate în emisar de 5 mg/l pentru PO43- şi de 1 mg/l pentru NO3-.

Fig.7. Variaţia conţinuturilor de ioni azotat şi fosfat în apa reziduală (mg/l) tratată cu diferite tipuri de substanţe minerale magneziene (soluţia 2)

Fig.8. Variaţia conţinuturilor de ioni azotat şi fosfat în apa reziduală (mg/l) tratată cu diferite tipuri de substanţe minerale magneziene (soluţia 3) ISSN-L 1220-2053 / ISSN 2247-8590 Editura Universitas, Petroşani, Romania

31


4. Concluzii Dolomita, sub toate formele sale de prezentare în natură, este un mineral atractiv economic, deoarece zecile domenii de utilizare o impun pe piață, iar tehnologiile de valorificare nu sunt foarte complicate și nu necesită investiții majore, decât în cazul când se dorește extragerea din dolomită a magneziului metalic. Dolomita este înnobilată de prezența brucitului (hidroxidul de magneziu), care prin proprietățile sale deosebite conduce la creșterea conținutului de MgO reactiv, ceea ce conduce la lărgirea gamei de utilizări, atât în industrie, dar și în agricultură sau protecția mediului, transformând calcarele dolomitice cu brucit într-un panaceu universal pentru protejarea mediului înconjurător. La Budureasa este cel mai mare zăcământ de calcare brucitice din Europa, estimat la cca 110 milioane tone, cu conținuturi de MgO cuprinse între 20-25% si care face obiectul acestei cercetări. În urma testelor de epurare a unei ape reziduale menajere provenită de la Stația Glina de lângă București,utilizând trei sortimente de calcar, s-a constatat că ionii azotat şi fosfat existenţi în apa menajeră brută scad până sub limita admisă pentru apele evacuate în emisar.

Bibliografie 1. * * * DELCAMAG folosit cu succes ca amendament pentru solurile acide, Revista de Agricultură Ecologică “Eco Ferma”, septembrie 2014. 2. * * * The brucite of Kuldur deposit, Russian Mining Chemical Company, from http://www.brucite.ru/eng/, 2005. 3. * * * www.eco-ferma.ro, Revista de agricultură ecologică, sept. 2014. 4. * * * THIOPAQ Oil & Gas process description and flow diagram – official Paqell website. 5. * * * Teste tehnologice de laborator pentru prepararea rocilor brucitice din zăcământul Budureasa în vederea obţinerii unui concentrat de brucit - Contract: 5/2005 INCDMRR Bucureşti. 6. Brana V. Zăcămintele nemetalifere din România, Ed. Tehnică, Bucureşti, 1967. 7. Panaiotu C.E. Resurse minerale și sisteme depoziționale asociate – Roci carbonatice, Note de curs, Universitatea București, Facultatea de Geologie&Geofizică, 2005 8. Petrulian N. Zăcăminte de minerale utile – Ed. Tehnică, Bucureşti, 1973. 9. Rubin, Edward S.; Yeh, Sonia; Hounshell, D.A.; Taylor, Margaret R. Experience curves for power plant emission control technologies. International Journal of Energy Technology and Policy, 2004. 10. Sârbu, R. Tehnici avansate de epurare a apelor, Note de curs, 2015 11. Schulze-Rettmer, R. The simultaneous chemical precipitation of ammonium and phosphate in the form of magnesium ammonium phosphate. Water Science Technology. 2010. 12. Simandl, G.J., Paradis, S., & Irvine, M. Brucite – the mineral of the future. Geoscience Canada, 2007. 13. Simandl, G.J., Simandl, J., Debreceni, A. Hydromagnesite-magnesite resources: potential flame retardant material. Geological Fieldwork - Victoria, British Columbia: British Columbia Ministry of Energy and Mines, 2001.

32

Revista Minelor / Mining Revue - nr. 4 / 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.

Nr4ro2017  
Nr4ro2017  
Advertisement