UTJECAJ KOEFICIJENTA ISKORIŠTENJA LEŽIŠTA NA RENTABILNOST PROIZVODNJE ARHITEKTONSKO-GRAĐEVNOG KAMENA I MOGUĆNOSTI

POBOLJŠANJA

Doc.dr.sc. Ivo GALIĆ 1), Dragan VIDIĆ 2), Željko JEMBRIH 3)

1) Sveučilište u Zagrebu, Rudarsko-geološko-naftni fakultet, Pierottijeva 6, 10000 Zagreb, Hrvatska2) Ministarstvo gospodarstva, rada i poduzetništva, Ulica Grada Vukovara 78, 10000 Zagreb, Hrvatska

Ključne riječi: arhitektonsko-građevni kamen, koeficijent iskorištenja, rentabilnost, poboljšanje, probe

SAŽETAK

Rentabilnost eksploatacije arhitektonsko-građevnog kamena na nekom ležištu izravno je ovisna o koeficijentu iskorištenja stijene. Veliki utjecaj na ekonomičnost poslovanja gospodarskog subjekta imaju određene aktivnosti, kojima se može poboljšati iskorištenje ležišta arhitektonsko-građevnog kamena. Iz dosadašnjih iskustava i stručne literature utvrđeno je da se za određenu količinu komercijalnih blokova arhitektonsko-građevnog kamena potrebno otkopati (odrezati) znatno veći obujam stjenske mase u sraslom stanju. Arhitektonsko-građevni kamen je visoko vrijedna mineralna sirovina po jedinici proizvoda, no ponekad je potrebno otkopati i višestruko veću količinu pratećih naslaga koja je komercijalno bezvrijedna ili minorna. Stoga je, rudarskim inženjerima, ekspertima i investitorima koji se bave eksploatacijom i preradom arhitektonsko-građevnog kamena, prioritetni zadatak ali i veliki izazov poboljšati stupanj iskorištenja ležišta arhitektonsko-građevnog kamena.

Keywords: dimension stone, the coefficient of efficiency, profitability, improve, test

ABSTRACT

Profitability of the exploitation of dimension stone in a reservoir is dependent on the coefficient of utilization of the rock. Big impact on economy of operations of the economic entity have certain activities that can improve the utilization of deposits of dimension stone. From past experience, and professional literature was found that for a certain amount of commercial blocks, dimension stone need to dig up (cut) is significantly larger volume of rock mass in sraslom condition. Dimension stone is a highly valuable mineral raw materials per unit of product, but sometimes it is necessary to dig up and a larger amount of supporting multiple layers, which is commercially worthless or minor. Therefore, mining engineers, experts and investors who are engaged in harvesting and processing of dimension stone, the priority task and a challenge to improve the efficiency deposits of dimension stone.

UVOD

Arhitektonsko-građevni kamen je izuzetno vrijedna mineralna sirovina. Koristi se uglavnom u graditeljstvu, kao proizvod u završnim radovima zbog čega ima i znatno veću vrijednost po jedinici proizvoda u odnosu na druge vrste mineralnih sirovina koje se koriste u graditeljstvu. Tržišna cijena 1 m3 arhitektonsko-građevnog kamena I. klase kreće se u rasponu od 500€ do 1200€ pa i više. Usporedbe radi, cijena 1 m3 rovnog tehničko-građevnog kamena kreće se u rasponu od 2€ do 4€, a ukoliko se preradi u frakcije dostiže cijenu veću od 15€.

Iz stručne literature i prakse poznato je da za određenu količinu komercijalnih blokova arhitektonsko-građevnog kamena potrebno otkopati (odrezati) znatno veći obujam stjenske mase u sraslom stanju. Tako je, primjera radi, za 1 000 m3 komercijalnih blokova arhitektonsko-građevnog kamena potrebno odrezati više od 5 000 m3 stijenske mase u sraslom stanju, uz eksploatacijski gubitak od 10% i popravni koeficijent kp od 0,18.

Isplativost eksploatacije arhitektonsko-građevnog kamena na nekom ležištu izravno je ovisna o koeficijentu iskorištenja toga ležišta. Pri tome, svaka aktivnost kojom se može poboljšati iskorištenje ležišta arhitektonsko-građevnog kamena, može imati presudan utjecaj na rentabilnost poslovanja gospodarskog subjekta koji se bavi eksploatacijom te mineralne sirovine.

Usprkos činjenice da je eksploatacija arhitektonsko-građevinskog kamena tzv. “čista” tehnologija ona ipak ima neke negativne implikacije na prostor, prirodu i okoliš. Stoga je to još jedan bitan razlog za maksimalno moguće iskorištenje ležišta arhitektonsko-građevnog kamena.

Premda je arhitektonsko-građevni kamen izuzetno vrijedna mineralna sirovina, koja se nalazi u prostorno ograničenim, tektonski slabije poremećenim stijenama. svjedoci smo činjenice da je mukotrpan posao uvrštavanje ležišta mineralnih sirovina u prostorne planove, s namjenom njihove eksploatacije. Zapravo u današnje vrijeme vrlo je teško ishoditi potrebna odobrenja, rješenja i dozvole za nova ležišta arhitektonsko-građevnog kamena, pa je uz uvijek potrebnu racionalnost, i to razlog da se maksimalno iskoriste postojeća ležišta mineralnih sirovina.

Obzirom da je arhitektonsko-građevni kamen visoko vrijedna mineralna sirovina te da je po jedinici proizvoda potrebno otkopati višestruko veću količinu pratećih naslaga, nameće se nimalo jednostavan ali vrlo izazovan zadatak poboljšanja iskorištenja ležišta arhitektonsko-građevnog kamena, prije svih pred rudarskim inženjerima, ekspertima i investitorima.

Kompanija BASF bavi se, već dugi niz godina, proizvodnjom sredstava za injektiranje (utiskivanje) u cilju pospješivanja fizičko-mehaničkih svojstava stijena i betona te sprječavanje prodora vode. Primjena sredstava se izvodi u suradnji s tvrtkom MEYCO, koja proizvodi i ugrađuje različite smjese ovisno o potrebama korisnika i budućoj namjeni objekata.

U vremenu 21.- 22. listopada 2010. godine održana je radionica na RGN fakultetu u Zagrebu, u suradnji s BASF Croatia d.o.o. Demonstracija proizvoda za injektiranje tvrtke BASF, održana je u kamenolomu Ivanec kod Zaprešića. Tom prilikom je začeta ideja o mogućoj primjeni smjese za ljepljenje na kamenolomima arhitektonsko-građevnog kamena (I. Galić, D. Vidić, Ž. Jembrih), prvenstveno u cilju povećanja koeficijenta iskorištenja stijene za dobivanje kvalitetnih blokova. Prema prvim saznanjima, dosada nisu rađena ispitivanja ovih smjesa na ležištima arhitektonsko-građevnog kamena nigdje u svijetu, što je bio dodatni poticaj i izazov za kreatore ideje. U tom momentu stvorena je i ideja da se možebitna istraživanja prezentiraju kroz znanstvene radove.U ovom radu prikazat će se metodološki pristup istraživanja mogućnosti poboljšanja koeficijenta iskorištenja ležišta arhitektonsko-građevnog kamena primjenom smjesa za ljepljenje u in situ uvjetima.

2

OVISNOST EKONOMSKIH UČINAKA O ISKORIŠTENJU LEŽIŠTA ARHITEKTONSKO-GRAĐEVNOG KAMENA

U stručnoj literaturi i pravnim propisima o mineralnim sirovinama, postoje određeni prijepori i nesuglasja u svezi definiranja pojmova i izračuna iskorištenja ležišta arhitektonsko-građevnog kamena. U posljednje vrijeme, iskorištenje ležišta arhitektonsko-građevnog kamena najčešće se definira putem koeficijenta iskorištenja, popravnog koeficijenta i (koeficijenta) eksploatacijskih gubitaka.

Koeficijent iskorištenja (ki) je odnos ukupnog obujma komercijalnih blokova i ukupnog obujma stijenske mase koju je potrebno odrezati da bi se otkopali i formirali komercijalni blokovi. Obujam komercijalnih blokova je zapravo obujam eksploatacijskih rezervi u nekom ležištu. Koeficijent iskorištenja se dakle dobije računskim putem iz izraza kako slijedi.

k i=Qb

Qu[1]

gdje je :

Qb- obujam komercijalnih blokova

Qu-ukupni obujam odrezane stijenske mase

Popravni koeficijent (kp) je gubitak stijenske mase nastao kroz površinsku jalovinu (ako nije zasebno izračunata), stjensku masu u razdrobljenim zonama, te nekomercijalnim komadima kamena. Dakle, popravnim koeficijentom iskazuje se gubitak stijenske mase nastao zbog uvjeta koji vladaju u ležištu.

Na velikom broju ležišta arhitektonsko-građevnog kamena u Republici Hrvatskoj, jalovina koja se nalazi povrh rezervi eksploatabilne stijenske mase (otkrivka) se ne izračunava zasebno već se prikazuje kroz popravni koeficijent. Radi se obično o ležištima koja na površini nemaju jalovine u klasičnom smislu (humus, glina, zemlja i sl.) već se radi o površinskom okršenom dijelu koji nije jasno razgraničen s eksploatabilnim dijelom stijenske mase.

U slučaju da se povrh rezervi eksploatabilne stijenske mase nalaze veće količine jalovine (humus, glina, zemlja i sl.), količina jalovine obično se izračunava zasebno.

Iznos popravnog koeficijenta izravno je ovisan o geološkim uvjetima u ležištu na kojem se obavlja eksploatacija arhitektonsko-građevnog kamena, a prije svega o debljini površinske jalovine, strukturno-tektonskom sklopu ležišta, veličini komada kamena koji imaju komercijalnu vrijednost i sl. Za ležišta arhitektonsko-građevnog kamena iznos popravnog koeficijenta različit je za svako ležište, a na ležištima u Republici Hrvatskoj, se najčešće kreće u intervalu od 0,18 do 0,22, a iznimno do 0,54 (ležište “Kanfanar” u Istri).

Eksploatacijski gubitak (Eg) je gubitak stijenske mase nastao razaranjem stijenske mase reznim alatima (rezanjem lančanom podsjekačicom, dijamantnom žičnom pilom…) i može se egzaktno izračunati.

Iznos eksploatacijskog gubitka, za razliku od popravnog koeficijenta, nije ovisan o geološkim uvjetima u ležištu na kojem se obavlja eksploatacija arhitektonsko-građevnog kamena već prije svega o debljini reznih elemenata lančane podsjekačice, odnosno dijamantne žične pile i iznosi od 8-10%.

Dakle, nastala razlika između ukupno odrezanog obujma stjenske mase i obujma dobivenih komercijalnih blokova arhitektonsko-građevnog kamena iskazuje se koeficijentom iskorištenja, a

3

koji objedinjuje popravni koeficijent i eksploatacijske gubitke. Opisani odnosi mogu se prezentirati izrazima i numeričkim vrijednostima.

Primjer:

Pod predpostavkom godišnje eksploatacije arhitektonsko-građevnog kamena u iznosu od 1 000 m3, popravni koeficijent kp = 0,18 i eksploatacijski gubitak Eg = 10% ukupna količina stijenske mase koju je potrebno odrezati za godinu dana kako bi se dobilo 1 000 m3 komercijalnih blokova arhitektonsko-građevnog kamena iznosi 6 172 m3.

Naime iznos od 10 % predstavlja eksploatacijski gubitak za blokove (obujam reza podsjekačice i pile) stoga za taj iznos treba uvećati ukupne količine blokova. Dobiveni obujam prestavlja bilančne rezerve.

Qgbil . = Qgb x 100100−Eg

[2]gdje je:

Qgbil - godišnja količina eksploatacije bilančnih rezervi

Qgb - godišnja količina komercijalnih blokova

Eg – eksploatacijski gubici

U konkretnom slučaju pri projektiranoj godišnjoj eksploataciji komercijalnih blokova u iznosu od 1 000 m3 potrebno je otkopati sljedeću količinu bilančnih rezervi

Qgbil. = 1 000 x 100100−10 1 111 m3

Od toga eksploatacijski gubici:Eg = 1 111 – 1 000 = 111 m3

Za izračun ukupne godišnje količine stijenske mase koju treba odrezati (otkopati) treba predvidjeti i gubitak stijenske mase kroz popravni koeficijent u obliku površinske jalovine, stjenske mase u razdrobljenim zonama, nekomercijalnim komadima kamena (popravni koeficijent kp = 0,18 ), stoga će ukupne godišnje količine otkopane stijenske mase biti:

Qgu = Qgbil. x 1k p

[3]gdje je:

Qgu – ukupna godišnja količina stijenske mase

kp – popravni koeficijent

U konkretnom slučaju ukupna godišnja količine stijenske mase koju treba odrezati (otkopati) da bi se dobila projektirana količina od 1 000 m3 komercijalnih blokova iznosi:

Qgu = 1 111 x 10,18 6 172 m3

4

od toga jalovine:

Qjal. = 6 172 – 1 111 = 5 061 m3

Koeficijent iskorištenja za promatranu godinu u ovom slučaju iznosi:

k i=Qgb

Qgu

k i=1 0006 172

=0,162

Ovisnost ekonomičnosti poslovanja o koeficijentu iskorištenja

Iznos koeficijenta iskorištenja ležišta ima presudan utjecaj na ekonomičnost investicije i poslovanje gospodarskog subjekta koji obavlja eksploataciju arhitektonsko-građevnog kamena na istom ležištu.

Ekonomičnost se definira kao pokazatelj ekonomskog (gospodarkog) učinka poslovanja, a temelji se najčešće na podacima računa dobiti i gubitaka. Najčešće rabljena formula je:

E = UPUT

gdje je:

- UP- ukupan prihod (kn)- UT – ukupni troškovi (kn)

Pri čemu dobiveni rezultat ukazuje

E¿1 – ekonomično poslovanje

E = 1 – poslovanje na granici ekonomičnosti

E ¿1 - poslovanje nije ekonomično

Nastavna analiza ovisnosti investicije o iznosu koeficijenta iskorištenja, prikazuje ekonomsku osjetljivost rudarskog zahvata kada se iznos koeficijenta iskorištenja kreće u granicama od 0,14 do 0,20.

Ulazni parametri testnog modela

Radi što vjerodostnije analize kao testni model poslužit će nam konkretan primjer iz prakse i podaci iz rudarskog projekta koji je prošao provjeru od nadležnih tijela državne uprave.

Osnovni ulazni podaci preuzeti iz projektnih rješenja iz testnog modela, osnovom kojih je napravljena analiza ovisnosti isplativosti investicije o iznosu popravnog koeficijenta su:

- projektirana proizvodnja je 1.560 m3 komercijalnih blokova svih kategorija;- prosječna tržišna cijena komercijalnih blokova svih kategorija iznosi 2.200,00 kn;- ukupni godišnji prihod od prodaje blokova iznosi 3.432.000,00 kn;- početna investicijska ulaganja iznose 8.640.000,00 kn;

5

- godišnji troškovi eksploatacije za dobivanje 1.560 m3 komercijalnih blokova svih kategorija iznose 3.033.137,00 kn;

- popravni koeficijent iznosi kp = 0,20;- eksploatcijski gubici iznose Eg = 10 %- koeficijent iskorištenja ki = 0,18

Izlazni parametri testnog modela

Osnovom ulaznih parametara proračunat je ukupni obujam stijenske mase koju treba odrezati da bi se dobilo projektiranih 1.560 m3 komercijalnih blokova svih kategorija. Osnovom eksploatacijskog gubitka od Eg = 10% i popravnog koeficijenta kp = 0,20 izračunano je da je potrebno odrezati ukupno 8.666,67 m3. Uz navedene parametre koeficijent iskorištenja iznosi ki = 0,180.

Tablica 1. Izlazni parametri testnog modela

Ukupni obujam-brutto

(m3)

Ekspl. gubitak -

Eg (%)

Popravni kojeficijent-

k p

Koeficijent iskorištenja-

k i

Obujam dobivenih blokova -

netto (m3)

Ukupni trošak za

brutto odrezani obujam

(kn)

Tošak dobivanja 1 m3 neto

bloka (kn)

Cijena 1 m3

bloka (kn)

Ukupni prihod- UP

(kn)

Dobit-Gubitak

(kn)

Ekonomičnost E

8.666,67 10,00 0,23 0,207 1.794,00 3.033.137,00 1.690,71 2.200,00 3.946.801,52 913.664,52 1,308.666,67 10,00 0,22 0,198 1.716,00 3.033.137,00 1.767,56 2.200,00 3.775.201,45 742.064,45 1,248.666,67 10,00 0,21 0,189 1.638,00 3.033.137,00 1.851,73 2.200,00 3.603.601,39 570.464,39 1,198.666,67 10,00 0,20 0,180 1.560,00 3.033.137,00 1.944,32 2.200,00 3.432.001,32 398.864,32 1,138.666,67 10,00 0,19 0,171 1.482,00 3.033.137,00 2.046,65 2.200,00 3.260.401,25 227.264,25 1,078.666,67 10,00 0,18 0,162 1.404,00 3.033.137,00 2.160,35 2.200,00 3.088.801,19 55.664,19 1,028.666,67 10,00 0,17 0,153 1.326,00 3.033.137,00 2.287,43 2.200,00 2.917.201,12 -115.935,88 0,968.666,67 10,00 0,16 0,144 1.248,00 3.033.137,00 2.430,40 2.200,00 2.745.601,06 -287.535,94 0,91

Urađena analiza (tablica 1) načinjena je pod pretpostavkom da se godišnje mogu odrezati najviše 8.666,67 m3 brutto obujma stjenske mase i da je prodajna cijena 1 m3 bloka svih kategorija fiksna i iznosi 2.200,00 kn.

Iz tablice 1 je razvidno da je prag ekonomičnosti poslovanja rudarskog gospodarskog subjekta koji obavlja eksploataciju arhitektonsko-građevnog kamena, pod zadanim uvjetima na predmetnom ležištu kada koeficijent iskorištenja iznosi između 0,162 i 0,153.

Značajno je zamijetiti da povećanjem koeficijenta iskorištenja sa k i = 0,180 na ki = 0,207 tj. kada se iskorištenje stijenske mase poveća za otprilike 2% godišnja dobit rudarskog gospodarskog subjekta povećava se sa 398.864,32 kune na 913.664,52 kune, odnosno godišnja dobit se više nego udvostručuje.

Ukoliko bi se koeficijent iskorištenja smanjio sa ki = 0,180 na ki = 0,162 tj. kada se iskorištenje stijenske mase smanjilo za manje od 2% godišnja dobit rudarskog gospodarskog subjekta smanjila bi se sa 398.864,32 kune na 55.664,19 kune, odnosno godišnja dobit bi se smanjila otprilike osam puta.

Osjetljivost eksploatacije arhitektonsko-građevnog kamena o koeficijentu iskorištenja prikazan je na slici 1.

6

-400000

-200000

0

200000

400000

600000

800000

1000000

dobi

tgu

bita

k

Ki - koeficijent iskorištenja

Slika 1 Uspješnost poslovanja ovisno o koeficijentu iskorištenja

Na slici 1 je razvidno da će se pri kojeficijentu iskorištenja ki = 0,162 poslovati s minimalnom godišnjom dobiti od 55.664,19 kune, a već sa ki = 0,153 rudarski gospodarski subjekt stvorit će gubitak na godišnjoj razini od 115.935,88 kuna.

Presječnica linija koje prikazuje ukupne godišnje troškove (UT) ukupne godišnje prihode (UP) predstavlja prag ekonomičnosti poslovanja gospodarskog subjekta. Na slici 2 je razvidno da su ukupni godišnji troškovi fiksni (3.033.137,00 kuna), a ukupni godišnji prihod se smanjuje kako se smanjuje koeficijent iskorištenja.

Slika 2 prikazuje prag ekonomičnosti poslovanja rudarskog gospodarskog subjekta prilikom eksploatacije arhitektonsko-građevnog kamena, kod nepromjenjivog ukupnog obujma od 8.666,67 m3 i fiksnoj cijeni 1 m3 bloka koja iznosi 2.200,00 kn gdje je UT ukupni godišnji troškovi, a UP ukupni godišnji prihod.

0.207 0.198 0.189 0.180 0.171 0.162 0.153 0.1440.000

500000.000

1000000.000

1500000.000

2000000.000

2500000.000

3000000.000

3500000.000

4000000.000

4500000.000

Prag ekonomičnosti

UT UP

dobi

tgu

bita

k

koeficijent iskorištenja

Slika 2 Prag ekonomičnosti

Na slici 3 prikazana je izravna ovisnost troškova eksploatacije koji terete jedinicu proizvoda (kn/m3) o visini koeficijenta iskorištenja pri čemu je bruto odrezana masa limitirana na 8.666,67 m3 iz razloga kapacitiranosti raspoloživih strojeva.

7

Pri koeficijentu iskorištenja ki = 0,207, troškovi eksploatacije iznose približno 1.700,00 kn/m3, dok pri koeficijentu iskorištenja ki = 0,144, troškovi eksploatacije iznose približno 2.500,00 kn/m3.

0.207 0.198 0.189 0.180 0.171 0.162 0.153 0.1440.000

500.000

1000.000

1500.000

2000.000

2500.000

3000.000

Koeficijent iskorištenja (ki)

Troš

kovi

dek

splo

atac

ije (k

n)

Slika 3 Ovisnost troškova eksploatacije o koeficijentu iskorištenja

ANALIZA MOGUĆNOSTI POBOLJŠANJA ISKORIŠTENJA LEŽIŠTA ARHITEKTONSKO-GRAĐEVNOG KAMENA

Mogućnost poboljšanja iskorištenja ležišta arhitektonsko-građevnog kamena predmet je izučavanja mnogih autora.

Sva dosadašnja istraživanja, analize i prijedlozi za poboljšanje iskorištenja uglavnom su se temeljila na maksimalno mogućem upoznavanju i prilagodbi strukturno-tektonskom sklopu ležišta sa svim primarnim i sekundarnim diskontinuitetima.

U posljednje vrijeme pojavile su se ideje za poboljšanje iskorištenja ležišta arhitektonsko-građevnog kamena homogenizacijom stijene primjenom najnovih tehnologija. Pri tome se pod pojmom homogenizacije smatra svako tehnološko rješenje koje stijenu čini kompaktnijom u odnosu na vrijeme prije tretmana homogenizacije koja je provedena u ležištu, otvorenim etažama kamenoloma, deponijama kamenog ostatka ili u pogonu za preradu arhitektonsko-građevnog kamena.

Prilagodba razvoja rudarskih radova diskontinuitetima u ležištu

Prilagodba razvoja rudarskih radova diskontinuitetima u ležištu, odnosno postojećim prirodnim uvjetima zapravo je optimalizacija položaja otkopne fronte u odnosu na strukturni sklop stijenske mase uvažavajući sve primarne i sekundarne diskontinuitete.

Od samih početaka eksploatacije arhitektonsko-građevnog kamena, kamenari su znali da se moraju prilagoditi prirodnim diskontinuitetima (slojnim plohama, sustavu pukotina), budući je tada potrebna najmanja vanjska sila da se dobiju veliki kameni blokovi. U blizini naše obale brojni su primjeri koji pokazuju način otvaranja, razrade i dobivanja kamenih blokova još iz

8

antičkih vremena. Sva cijepanja i rezanja izvodila su se po smjeru pukotina uvažavajući slojevitost. Uporabom dlijeta, čekića i pijuka pravili su kanale (pašarine) u smjeru pukotina. Na taj način oslobodili bi pet ploha kamenog bloka, a šesta ploha oslobađala se izradom utora (formela) u koje su zabijali klinove. Formele su obično izrađivane po slojnoj plohi.

Netom opisani način dobivanja blokova arhitektonsko-građevnog kamena ostao je temeljnim načelom suvremenog načina dobivanja blokova arhitektonsko-građevnog kamena uz primjenu i uporabu najnovijih tehničko-tehnoloških dostignuća.

Prilagodba postojećim prirodnim uvjetima koji vladaju u nekom ležištu arhitektonsko-građevnog kamena, a u cilju što je moguće većeg iskorištenja predmetnog ležišta može se raščlaniti kako slijedi:

- prilagodba pukotinskom sustavu- prilagodba slojevitosti- prilagodba neujednačenosti stijenske mase

Sve navedene prilagodbe su neophodne ukoliko želimo „izvući“ maksimalno mogući broj komercijalnih blokova na nekom ležištu arhitektonsko-građevnog kamena, međutim one su jednostavno ograničene prirodnim uvjetima koji vladaju u tom ležištu.

Međutim, metoda prilagodbe je limitirana i u biti ne omogućava povećanje iskorištenja već samo smanjenje mogućeg štetnog djelovanja na iskorištenje ležišta arhitektonsko-građevnog kamena. No, ovdje se ističe iz razloga važnosti pravilne orijentacije rudarskih radova u cilju maksimiziranja moguće količine blokova pri datom stanju cjelovitosti stijene.

Mogućnost poboljšanja iskorištenja stijene primjenom novih tehnologija

Ukoliko se metoda prilagodbe rudarskih radova diskontinuitetima u ležištu prihvati kao tehničko-tehnološko rješenje racionalnog iskorištenja stijene, jedina mogućnost povećanja iskorištenja ležišta arhitektonsko-građevnog kamena je da se, primjenom novih tehnologija, utječe na stanje stijene. Pri tome valja imati na umu da je stanje stijene ovisno o fizičko-mehaničkim svojstvima, utjecaju vode te položaju, razmaku, zijevu i udaljenosti pukotina.

Budući se stijena, pod utjecajem kemijskih i tektonskih procesa, izmjenila iz prvobitnog (primarnog) u današnje stanje bitno je odrediti da se sva razmatranja poboljšanja iskorištenja ležišta odnose na recentna događanja u masivu prije i tijekom eksploatacije. Stoga se može reći da se, utjecajem na recentno stanje stijene prije eksploatacije, treba pokušati povezati stijenu u masiv zapunjavanjem odnosno “krpanjem pukotina”. Time bi se stijena homogenizirala, u smislu cjelovitosti, i dovela u stanje prije pojave pukotina, koje su posljedično uzrokovane relaksacijskim i/ili kompresijskim zbivanjima u masivu.

No, stanje stijene se bitno mijenja tijekom eksploatacije tako da se pod utjecajem tehnologije masiv degradira u manje komade stijene koji zbog spomenutih pukotina poprimaju neprihvatljive gabarite za dobivanje komercijalnih blokova arhitektonsko-građevnog kamena. Međutim, usitnjeni komadi stijene, komercijalno bezvrijedni, mogu se okrupniti, primjenom novih tehnoloških rješenja, te se iskoristivost ležišta može bitno poboljšati.

Prema tome, poboljšanje iskorištenja ležišta arhitektonsko-građevnog kamena može se, konceptualno postići sljedećim metodama:

- homogenizacijom diskontinuirane stijene u ležištu (kamenolomu), primjenom tehnologije ljepljenja

- homogenizacijom manjih pravilnih i nepravilnih komada ili raspucalih blokova stijene otkopanih iz ležišta, primjenom tehnologije ljepljenja

9

Može se reći da je homogenizacija stijena, primjenom novih tehnologija, u cilju poboljšanja iskorištenja ležišta arhitektonsko-građevnog kamena relativno nepoznata u stručnoj literaturi i rudarskoj praksi.

Nešto slično pokušalo se primjeniti na jednom ležištu arhitektonsko-građevnog kamena u Italiji. U suradnji Sveučilišta u Sieni i talijanskog Geotehničkog fakulteta u Milanu pokušalo se konsolidirati ležište mramora tipa "Giallo Siena" u blizini Siene na kamenolomu tvrtke Granital - Siena (Cavone Pelli, Sovicille). Grupa autora (Carmignani Luigi, Conti Paolo, Fuoco Stefano, Martineili Lorenzo, Segato David) o tome je objavila rad pod naslovom “Il consolidamento del marmo giallo di Siena: l'esperienza del primo campo prova nella cava della granital-siena S.R.L.”. Primjenjena je metodologija “šivanja” većih kamenih blokova različitim materijalima (durglass, cementni mort i sl.). Nema podataka da je opisana tehnologija našla širu primjenu.

Ovdje valja razlučiti primjenu novih tehnologija koje se primjenjuju na već formirane ploče i/ili blokove arhitektonsko-građevnog kamena kojima se poboljšavaju preradbeni kriteriji komercijalnih blokova. Kameni blokovi ili ploče stavljaju se u peći gdje su izloženi visokim temperaturama radi oslobađanja vlage koja je sadržane u njima, a nakon toga premazuju raznim sredstvima (smolama). Ovom tehnologijom eliminiraju se površinska poroznost i mikro diskontinuiteti kamena (pukotine, prsline…) manje ili veće dužine. Time se postiže veća vrijednost formiranog komercijalnog bloka, budući se na taj način osigurava dobivanje ploča većih dimenzija. Radi se zapravo o tome da se poboljša unutarnja cjelovitost odnosno zdravoća već formiranih komercijalnih blokova arhitektonsko-građevnog kamena. U nekonvencionalnim razgovorima ova tehnologija naziva se i tzv. “liječenje blokova”. Liječenje već formiranih komercijalnih blokova arhitektonsko-građevnog kamena nije predmet ovoga rada i neće se dalje razmatrati.

Cilj ovog rada je analiza mogućnosti poboljšanja iskorištenja ležišta arhitektonsko-građevnog kamena djelovanjem (intervencijom), odnosno primjenom novih tehnologija neposredno prije (homogenizacija stijene) i neposredno poslije vađenja blokova iz ležišta (homogenizacija kamenih komada).

Dakle, homogenizacija stijene predstavlja intervenciju u neporemećenom masivu, što n.pr. prethodi dobivanju primarnog bloka dimenzija 12m x 3m x 3m i sl (slika 4).

Slika 4 Prikaz etaže kamenoloma „Tvrda ljut“ prije homogenizacije stijene

10

Nasuprot homogenizaciji stijene, homogenizacija kamenih komada predstavlja intervenciju nakon dobivanja primarnog bloka. Prema uvodnom proračunu, samo oko 20% primarnog bloka može se iskoristiti za dobivanje komercijalnih blokova. Preostali iznos od 80% primarnog bloka predstavlja kameni ostatak, odnosno usitnjene, manje gabaritne komade stijene od kojih se, u najboljem slučaju, mogu dobiti tzv. „fete“. No, ipak veći dio kamenog ostatka se najčešće može koristiti samo za dobivanje, niže vrijedne mineralne sirovine, tehničko-građevnog kamena ili odložiti kao jalovina (slika 5).

Slika 5 Kameni ostatak pri eksploataciji arhitektonsko-građevnog kamena u ležištu „Tvrda ljut“

Probe poboljšanja iskorištenja stijene primjenom novih tehnologija

Komadi arhitektonsko-građevnog kamena prikazani na slici 5 nemaju komercijalnu vrijednost (ne mogu se prodati na tržištu usprkos dekorativnosti), a nastali su kao posljedica značajnih diskontinuiteta u primarnoj stijenskoj masi. Značajnih u smislu dužine i zijeva prvenstveno pukotina.

Ukoliko imamo odgovarajuće sredstvo, takvih svojstva da ispuni pukotine i zalijepi prikazane komade kamena, te tehničku mogućnost da utisnemo navedeno sredstvo u intaktnu stijensku masu na otvorenoj etaži (primarni blok) možemo dobiti fetu iz koje će se formirati komercijalni blokovi arhitektonsko-građevnog kamena i uz uvjet da navedeno sredstvo (ispuna) nema značajke arhitektonsko-građevnog kamena (čvrstoću, izgled…).

Naime, ukoliko uspijemo dobiti “slijepljeni” blok arhitektonsko-građevnog kamena dimenzija npr. 2,7m x 1,5m x 1,0m, u daljnjoj preradi (raspilavanju) moguće je izolirati pukotine ispunjene sredstvom (ispunom) i tako dobiti komercijalne ploče od čiste matične stijene.

Usprkos činjenici da je raspilavanjem moguće izolirati ispunjene pukotine primjenjeno sredstvo (ispuna) ili bolje rečeno spoj (ispuna + površina kamena) mora zadovoljiti određene kriterije u smislu fizičko-mehaničkih značajki kako bi se uopće dobile fete iz kojih će se moći formirati

11

komercijalni blokovi arhitektonsko-građevnog kamena. Tu se prije svega misli na tlačnu čvrstoću, vlačnu čvrstoću, toplinsku dilataciju, otpornost na udar.

Kompanija BASF bavi se, već dugi niz godina, proizvodnjom sredstava za injektiranje (utiskivanje) u cilju pospješivanja fizičko-mehaničkih svojstava stijena i betona te sprječavanje prodora vode.

Primjena sredstava se izvodi u suradnji s tvrtkom MEYCO, koja proizvodi i ugrađuje različite smjese ovisno o potrebama korisnika i budućoj namjeni objekata.

U vremenu 21.- 22. listopada 2010. godine održana je radionica na RGN fakultetu u Zagrebu, u suradnji s BASF Croatia d.o.o. Demonstracija proizvoda za injektiranje tvrtke BASF, održana je u kamenolomu Ivanec kod Zaprešića. Tom prilikom je začeta ideja o mogućoj primjeni smjese za ljepljenje na kamenolomima arhitektonsko-građevnog kamena (I. Galić, D. Vidić, Ž. Jembrih), prvenstveno u cilju povećanja koeficijenta iskorištenja stijene za dobivanje kvalitetnih blokova. Prema prvim saznanjima, dosada nisu rađena ispitivanja ovih smjesa na ležištima a-g kamena nigdje u svijetu, što je bio dodatni poticaj i izazov za kreatore ideje. U tom momentu stvorena je i ideja da se možebitna istraživanja prezentiraju kroz doktorsku disertaciju.

Slijedom spomenute ideje, održan je sastanak 27. listopada 2010. godine, na kojem su prisustvovali Ž. Jembrih, I. Pejar, D. Vidić i I. Galić, te je dogovoren plan o obilasku terena-kamenoloma Tvrda ljut u Ljubotićima s ciljem organiziranja probnog utiskivanja smole u neporemećenu stijenu i lijepljenja odrezanih komada stijene.

Stručni tim (Ivo Galić, Željko Jembrih, Ivan Dragičević, Dragan Vidić, Alan Vranjković i Miroslav Galić) obišao je kamenolom “Tvrda ljut” u Ljubotićima kod Širokog Brijega, 01. ožujka 2011. godine, i napravio operativni plan za probno utiskivanje smole na etažama a-g kamena. Određena su dva probna polja na etaži 584, gdje će se izvesti pripremne radnje za utiskivanje smjesa. No, utvrđeno je da bi prethodno trebalo napraviti probu lijepljenja manjih komada stijene, kako bi se uvjerili u efikasnost ljepljenja kamena i ispravnost odluke o probi na etaži.

Dana 09. travnja 2011. uspješno je napravljena proba ljepljenja odrezanih blokova a-g kamena na kamenolomu Tvrda ljut (Slika 6) i klesarskoj radnji STONE ART (Miljenko Galić), te su odrezane 3 kocke kamena (Slika 7) koje su proslijeđene na ispitivanje u laboratorij za mehaniku stijena na RGN fakultetu u Zagrebu, kako bi se stekao detaljni uvid o fizičko-mehaničkim svojstvima tretiranog kamena.

Slika 6 Proba ljepljenja „feta“ arhitektonsko-građevnog kamena u ležištu „Tvrda ljut“

12

Slika 7 Rezanje i oblikovanje homogeniziranih kamenih komada za daljnju analizu

Nakon prvih preliminarnih podataka i potvrde o uspješnom ljepljenju odrezanih komada stijene donešena je odluka o provedbi probnog utiskivanja na kamenolomu Tvrda ljut u Ljubotićima.

U suradnji s tvrtkama Basf Croatia d.o.o. (Željko Jembrih) i Basf BH d.o.o. (Nevzeta Jarović), dogovorena je doprema potrebnih smjesa a trgovačko društvo Titaneks d.o.o. Zagreb (Velimir Serežin) izradio je nacrte alata za utiskivanje smjese. Trgovačko društvo Proin 21 d.o.o. Široki Brijeg, preuzelo je ulogu organizatora i operacionalizaciju tekućih zadataka. Vodeće osoblje tvrtke BASF (Željko Jembrih, Andre German, Jochen Walachowski) preuzelo je stručno vodstvo postupka utiskivanja, a članovi R-G-N fakulteta su nadzirali cjelokupni postupak (Ivo Galić, Ivan Dragičević), skupa s kandidatom doktorandom (Dragan Vidić).

Slika 8 Prikaz probnog polja, prije i nakon utiskivanja smole

Pozicija tretiranog bloka Odrezani tretirani blok

Slika 9 Prikaz pozicije rezanja i izgled dobivenog homogeniziranog bloka iz probnog polja

13

U tijeku su ispitivanja fizičko-mehaničkih svojstava homogeniziranog kamena u laboratoriju Rudarsko-geološko-naftnog fakulteta u Zagrebu (voditelj Petar Hrženjak). Prema prvim rezultatima ispitivanja homogeniziranih komada kamena, dobivene su vrijednosti približno jednakih iznosa kao za kompaktnu stijenu bez pukotina.

U narednim mjesecima napravit će se tehnološke probe rezanja homogeniziranih blokova i komada stijene, u klesarskoj radionici Stone art, te će se konačno utvrditi iskoristivost kamenih ploča sa i bez prisutnosti ispunjenih pukotina.

ZAKLJUČNA RAZMATRANJA

Koeficijent iskorištenja ležišta arhitektonsko-građevnog kamena proračunava se egzaktnim izrazima utemeljenim na iskustvenim podacima.

Koeficijent iskorištenja ležišta ima presudan utjecaj na rentabilnost proizvodnje arhitektonsko-građevnog kamena, što je prikazano i dokazano u ovom radu.

Iskorištenje ležišta arhitektonsko-građevnog kamena može se maksimizirati pravilnom orijentacijom rudarskih radova u odnosu na prisutne diskontinuitete.

U radu je analizirana mogućnosti poboljšanja iskorištenja ležišta arhitektonsko-građevnog kamena djelovanjem (intervencijom), odnosno primjenom novih tehnologija na stijenski masiv.

U cilju poboljšanja iskorištenja ležišta arhitektonsko-građevnog kamena razmotrene su dvije metode, i to: homogenizacija stijene prije eksploatacije blokova, (smola) te homogenizacija komada stijene nakon eksploatacije blokova, primjenom novih tehnologija.

Nakon idejnih rješenja, uspješno su provedene probe ljepljenja otkopanih komada stijene, a nakon toga i utiskivanje smola u etažu kamenoloma „Tvrda ljut“, u Ljubotićima.

Provedena ispitivanja pokazala su da se primjenom nove tehnologije dobije zalijepljeni blok arhitektonsko-građevnog kamena koji je takovih svojstva da može podnijeti dinamička opterećenja koja se javljaju u procesu eksploatacije i prerade blokova arhitektonsko-građevnog kamena.

Rezultati dobiveni u laboratoriju Rudarsko-geološko-naftnog fakulteta u Zagrebu, na uzorcima kamena koji su bili zalijepljeni smolom (vlačna čvrstoća oko 4 MPa) također se ocjenjuju pozitivnim.

Naprijed prikazano ukazuje na realnu mogućnost poboljšanja iskorištenje ležišta arhitektonsko-građevnog kamena primjenom najnovijih tehnologija.

Daljnja ispitivanja trebaju biti usmjerena na iznalaženje najboljeg načina primjene testirane tehnologije na intaktni stijenski masiv.Probe će se nastaviti na uspješno tretiranom bloku. Može se reći da je ovo samo djelomično obavljena proba obzirom na arhitektonsko-građevni kamen. Predstoji rezanje tretiranog bloka na manje komade i analiza, prije svega tehnoloških proba a onda konačno i komercijalnih učinaka. Nadamo se da će u bližoj budućnosti rezultati okruniti jednu disertaciju i brojne znanstveno-stručne radove.

Pred proizvođačima ljepila je odluka da li i u kojoj mjeri razvijati tehnologiju ljepila u cilju primjene u industriji kamena, ili u nekoj drugoj gospodarskoj grani koja će tek izaći na svjetlost dana.

14

LITERATURA

[1] Dunda, S. (2003): Digitalni udžbenik: Eksploatacija arhitektonsko-građevnog kamena, Zagreb.

[2] Tomašić, I. i Jakić, V. (1990): Optimalni položaj otkopne fronte u odnosu na strukturni sklop (Grafička metoda primjenom računala).

[3] Tomašić, I. (1994). The influence of diskontinuity fabric and other factors on optimum exploitation of dimension stone.

[4] Tomašić, I. i Kršinić, A. (2011): Some important fact for estimation of natural stone deposits during the exploration.

[5] Carmignani, L. Conti P., Fuoco S., Martineili L., Segato D. (2000): Il consolidamento del marmo giallo di Siena: l'esperienza del primo campo prova nella cava della granital-siena S.R.L.

15