SVEUČILIŠTE U ZAGREBU

RUDARSKO – GEOLOŠKO – NAFTNI FAKULTET

Preddiplomski studij rudarstva

PLAN ISTRAŽIVANJA TEHNIČKO-GRAĐEVNOG KAMENA NA PROŠIRENOM

EKSPLOATACIJSKOM POLJU „PREGRADA II”

Završni rad

Ivan Pištelek

R3732

Zagreb, 2015.

Sveučilište u Zagrebu Završni rad

Rudarsko-geološko-naftni fakultet

PLAN ISTRAŽIVANJA TEHNIČKO-GRAĐEVNOG KAMENA NA PROŠIRENOM

EKSPLOATACIJSKOM POLJU „PREGRADA II“

Ivan Pištelek

Završni rad izrađen: Sveučilište u Zagrebu

Rudarsko-geološko-naftni fakultet

Zavod za rudarstvo i geotehniku

Pierottijeva 6, 10 000 Zagreb

Sažetak

U završnom radu je opisan postupak izrade trodimenzionalnog modela terena i ležišta tehiničko-građevnog kamena Pregrada te procjena očekivanih novih rezervi. Za modeliranje je korišten program za grafičku obradu podataka „Bentley Microstation“ i potprogram „InRoads“. Na kraju rada prikazani su generirani rezultati u obliku grafičkih modela i numeričkih vrijednosti.

Ključne riječi: Pregrada II, Microstation, InRoads, tehničko-građevni kamen, rezerve.

Završni rad sadrži: 26 stranica, 18 slika i 2 tablice.

Jezik izvornika:hrvatski.

Završni rad pohranjen: Knjižnica Rudarsko-geološko-naftnog fakulteta Pierottijeva 6, Zagreb

Mentor: Dr.sc. Ivo Galić, docent

Pomoć pri izradi: Branimir Farkaš, dipl.ing., asistent, RGNF

Ocjenjivači:

1. Dr.sc. Ivo Galić, docent, RGNF

2 .Dr. sc. Davor Pavelić, redoviti profesor, RGNF

3. Dr. sc. Petar Hrženjak, docent, RGNF

Datum obrane: 17.9.2015., Rudarsko-geološko-naftni fakultet, Sveučilište u Zagrebu

1

Sadržaj:

1. UVOD .............................................................................................................................3

2. OPĆENITO O PODRUČJU PROŠIRENOG EKSPLOATACIJSKOG POLJA

PREGRADA II .......................................................................................................................4

2.1. Struktura i geneza ležišta ..........................................................................................5

2.2. Tektonika .................................................................................................................5

3. POSTUPAK IZRADE MODELA TERENA POMOĆU TOPOGRAFSKIH PODLOGA 6

3.1. Unošenje topografske karte ......................................................................................6

3.2. Vektorizacija topografske karte ................................................................................7

3.3. Topografska karta 1:25000 .......................................................................................7

4. IZRADA 3D MODELA PODRUČJA PROŠIRENOG EKSPLOATACIJSKOG POLJA

TEHNIČKO-GRAĐEVNOG KAMENA „PREGRADA II“ ...................................................8

4.1. Podizanje točaka u prostor ........................................................................................8

4.2. Situacija prije podizanja bušotina .............................................................................9

4.3. Korištenje potprograma InRoads ..............................................................................9

4.4. Podizanje elemenata na površinu terena pomoću naredbe „Drape Surface“ ............. 10

4.5. Izrada modela rezervi - platoa ................................................................................. 12

4.6. Triangulacija modela .............................................................................................. 14

4.7. Generiranje grafičkih modela ................................................................................. 16

5. PRORAČUN OBUJMA OČEKIVANIH REZERVI ...................................................... 19

5.1. Proračun ukupnog obujma stijene ........................................................................... 19

5.2. Prikaz rezultata proračuna rezervi ........................................................................... 21

6. ZAKLJUČAK ............................................................................................................... 22

7. LITERATURA .............................................................................................................. 23

2

Popis tablica: Tablica 2.1. Koordinate proširenog eksploatacijskog polja Pregrada II (Prostorni plan Grada

Pregrade, Odredbe za provođenja, Pregrada 2015.) .................................................................4

Tablica 5.1. Obujam očekivanih rezervi ................................................................................ 21

Popis slika: Slika 3.1. - Unošenje topografske karte ...................................................................................6

Slika 3.2. - Topografska karta 1:25000 ...................................................................................7

Slika 4.1. MDL aplikacija MODZ (Modify Z) u programu MicroStation ................................8

Slika 4.2. Situacija terena nakon 20 godina .............................................................................9

Slika 4.3. Položaj naredbe „Drape Surface” .......................................................................... 10

Slika 4.4. Prozor alata „Drape surface” ................................................................................. 11

Slika 4.5. Prikaz bušotina na površini terena ......................................................................... 12

Slika 4.6. Prikaz kontura potencijalnih rezervi ...................................................................... 13

Slika 4.7. Prikaz kontura potencijalnih rezervi i situacije nakon 20 godina ............................ 14

Slika 4.8. Naredba Import Surface ........................................................................................ 15

Slika 4.9. Triangulacija ukupnog obujma .............................................................................. 16

Slika 4.10. Alat „View Control“ ........................................................................................... 17

Slika 4.11. Situacija nakon eksploatacije postojećih rezervi (triangulirani model) ................. 17

Slika 4.12. Prikaz generiranih modela površine terena i ležišta t-g kamena Pregrada II ......... 18

Slika 5.1. Naredba „Triangle Volume“ ................................................................................. 19

Slika 5.2. Prozor Triangulate volume za izračun obujma ....................................................... 20

Slika 5.3. Ukupni obujam stijene u proširenom eksploatacijskom polju „Pregrada 2“ ........... 20

Slika 5.4. Grafički prikaz modela rezervi .............................................................................. 21

3

1. UVOD

U ovom radu je opisano istraživanje rezervi tehničko-građevnog kamena na budućem

proširenom eksploatacijskom polju Pregrada II.

Cilj je prikazati način istraživanja mineralne sirovine te objasniti kako se računalni programi

mogu koristiti za razvoj rudarskih radova.

Izrada modela započinje prikupljanjem potrebnih podataka (geodetske izmjere terena, podaci iz postojećih rudarskih radova, istražnih bušotina…) u grafičkom obliku koji su kasnije

obrađeni u računalnom programu. Izrada modela sastoji se od: unosa digitalnog plana ili situacije u računalni program, filtriranja prikazanih grafičkih oblika (crta, točaka, okvira

situacije, teksta itd.), pridodavanja vrijednosti (z) svim točkama s poznatim koordinatama (x,y) i na kraju spajanja točaka u cjelinu (izrada „wireframe” modela).

Za obradu površine te triangulaciju terena i proračun očekivanih rezervi koristi se program Inroads.

Opisani postupak rada će dati trodimenzionalni model područja budućeg proširenog

eksploatacijskog polja te okolnog terena kako bi se pregledno predočilo ležište i

eksploatacijsko polje te olakšala izrada projektne dokumentacije i razvoj rudarskih radova.

4

2. OPĆENITO O PODRUČJU PROŠIRENOG

EKSPLOATACIJSKOG POLJA PREGRADA II

Eksploatacijsko polje tehničko-građevnog kamena „PREGRADA II” obuhvaća površinu od 22,64ha (postojeće polje je veličine 12,47ha a prošireno 10,17ha). Unutar proširenog

eksploatacijskog polja neupitno se nalaze dolomiti koji se mogu iskorištavati kao tehničko-građevni kamen.

Koordinate vršnih točaka proširenog eksploatacijskog polja i dužine stranica prikazane su u Tablici 2-1.

Tablica 2.1. Koordinate proširenog eksploatacijskog polja Pregrada II (Prostorni plan Grada

Pregrade, Odredbe za provođenja, Pregrada 2015.)

Najniža točka budućeg proširenog eksploatacijskog polja je na koti 223m n.m., a najviša je na 488m n.m., dakle visinska razlika iznosi 265m.

Iskop će biti ograničen granicama eksploatacijskog polja, pristupnom cestom na

sjeverozapadu. Želja investitora i lokalne zajednica je da se eksploatacija nastavi na proširenom eksploatacijskom polju, tako je kop dodatno ograničen navedenim faktorom i

očuvanja zapadnog dijela planine Kuna Gora koji ujedno štiti grad Pregradu od utjecaja kamenoloma (Galić, I. i dr. 2015).

Y X1 5 558 225,68 5 114 474,312 5 558 461,09 5 114 572,403 5 558 534,29 5 114 685,144 5 558 542,32 5 114 717,305 5 558 506,30 5 114 798,806 5 558 494,50 5 114 789,697 5 558 490,20 5 114 795,108 5 558 502,90 5 114 805,009 5 558 429,80 5 114 864,00

10 5 558 411,00 5 558 411,0011 5 558 395,70 5 114 917,35A 5 557 950,00 5 114 950,00B 5 557 900,00 5 114 600,00

10,1697 ha

Oznaka vršne

točke

Koordinate vršnih točaka planiranog

novog e.p.

Površina eksploatacijskog polja

5

2.1. Struktura i geneza ležišta

Petrografska analiza uzorka tamnosivog dolomita (Institut građevinarstva Hrvatske,

1992.) pokazala je da se radi o kamenu guste, homogene ili masivne teksture, koji pod udarom čekića puca u poligonalne komade. Loma je nepravilna, a preloma fino hrapava. Dolomit je čvrst, žilav i nije sklon raspadanju uslijed atmosferilija, te stvaranju sipara

Mikroskopskim opažanjem vidljiva je mikrokristalna struktura i fino dispergirana

bituminozna tvar.

Bez obzira na izložene koncepcije i moguća ishodišta pojedinih stijenskih masa, na osnovi

kartiranih stijena na površini i njihovih značajki može se sagledati po transgresiji u donjem

trijasu uglavnom plitkomorska sredina taloženja. Potkraj donjeg trijasa kopnena područja

gube utjecaj, te tijekom anizika i ladinika prevladava plitkomorska karbonatna sedimetnacija, s povremenim subsidencijama tijekom anizika i ladinika. Bez obzira na to što na površini nisu

prisutne naslage karnika, jure, krede i eocena, prema zbivanjima u širem prostoru može se

zaključiti da je postojao kontinuitet marinske sedimentacije. Složeni procesi srednjeeocenske

kolizije afričke i euroazijske ploče, kao i produžena postorogentska kolizija prouzročili su

alohtoni karakter srednjotrijaskih naslaga razmatranog područja, što je dijelom

predneogenskog strukturnog predcrteža relevantnog za taloženje mlađih neogenskih naslaga,

te daljnje evolucije tog dijela Panonskog bazena (Galić, I. i dr. 2015).

2.2. Tektonika

Izrasjedan i naboran teren čini uglavnom značajke recentnog strukturnog sklopa prostora

obuhvaćenog OGK, list Rogatec, s pravcem pružanja navedenih strukturnih jedinica

uglavnom istok-zapad.

Značajniji rasjedi pravca pružanja približno I-Z na priloženoj karti su Tinski, Rudeniški i

Slivski rasjed, od kojih je Rudeniški rasjed ili dislokacija iz njegove zone vjerojatno vidljiva i

u sklopu otkopne fronte Kamenoloma Pregrada II. Tinski rasjed uglavnom razdvaja trijaske od oligocensko-miocenskih naslaga sa S do SI strane gorskog niza Koštrun - Kuna gora, a Slivski s južne strane (Aničić i Juriša, 1985). Utvrđeni su također i rasjedi i pukotine pružanja

SZ- JI, SI-JZ koji su zajedno sa rasjedima I-Z pridonijeli izgledu recentnog strukturnog sklopa (Galić, I. i dr. 2015).

6

3. POSTUPAK IZRADE MODELA TERENA POMOĆU

TOPOGRAFSKIH PODLOGA

Korištenje računala za modeliranje i prikazivanje geometrijskih ploha i oblika u stalnom je porastu. Upotreba računala i raznih računalnih programa olakšala je predočavanje izgleda

terena koji se koriste kao dvodimenzionalni i trodimenzionalni modeli za potrebe rudarstva.

Trodimenzionalni modeli omogućuju da se primjenom računalnih programa generiraju izlazne veličine kao obujam i opseg rudnog tijela, površine etažnih ravnina, nagiba etaža itd.

3.1. Unošenje topografske karte

Unošenje topografske karte u računalni program MicroStation prvi je korak od kojeg se kreće

sa obradom tj. vektorizacijom iste (slika 3.1.).

Slika 3.1. - Unošenje topografske karte

7

3.2. Vektorizacija topografske karte

Vektorizacija karte radi se povlačenjem crta preko slojnica situacijske karte. Za postavljanje slojnica terena potrebno je iskoristiti naredbu ,,Place point or Stream Curve“ (Postaviti točku

ili Strujnu krivulju), a za izradu vrhova koji pomažu pri procesu triangulacije ,,Place Circle“

(Postavi krug).

Povlačenje crta je vrlo jednostavan postupak. Naredbom ,,Place point or Stream Curve“

odredimo početak slojnice lijevim klikom miša, a svakim idućim klikom prilagođavamo crtu slojnicama.

3.3. Topografska karta 1:25000

Situacijske karte, krupnijih mjerila, većinu puta ne zahvaćaju cjelokupni teren koji se istražuje

nego samo dio. Zbog toga se treba poslužiti kartama sitnijeg mjerila koje prikazuju veće

područje. Iz tog razloga korištena je topografska karta u mjerilu 1:25000 (slika 3.2.).

Slika 3.2. - Topografska karta 1:25000

8

4. IZRADA 3D MODELA PODRUČJA PROŠIRENOG

EKSPLOATACIJSKOG POLJA TEHNIČKO-GRAĐEVNOG

KAMENA „PREGRADA II“

Kada su ucrtani svi potrebni elementi sa situacijske karte započinjemo njihovo podizanje u prostor tj. izrada 3D modela eksploatacijskog polja tehničko-građevnog kamena „Pregrada

II“.

4.1. Podizanje točaka u prostor

Podizanjem neke točke ili slojnice iz horizontalne ravnine (x, y) na visinu (z) dobiva se

prostorni položaj te točke ili slojnice, a podizanjem svih točaka i slojnica nekog područja

dobiva se trodimenzionalni prikaz tj. model terena. Za podizanje slojnica u 3D prostor korištena je MDL aplikacija Microstation-a MODZ koja se otvara sljedećim koracima:

Utilities → MDL Applications → MODZ→ Load

U polje Elevation upisuje se visina slojnice npr. 700 m, dok se odabirom opcija, Single, Fence ili All određuje hoće li upisana vrijednost biti primjenjena na jednu, ili sve slojnice terena.

Slika 4.1. MDL aplikacija MODZ (Modify Z) u programu MicroStation

9

4.2. Situacija prije podizanja bušotina

Nakon završetka proces podizanja elemenata u prostor dobije se izgled terena prikazan na

slici 4.2., gdje se već vidi inicijalni izgled terena.

Slika 4.2. Situacija terena nakon 20 godina

4.3. Korištenje potprograma InRoads

Nakon što smo dobili 3D model terena idući korak je podizanje elemenata na površinu. U daljnjem radu koristi se potprogram InRoads, koji se otvara sljedećim putem:

Applications → InRoads Group → Activate InRoads

10

4.4. Podizanje elemenata na površinu terena pomoću naredbe „Drape Surface“

Nakon aktiviranja potprograma InRoads sljedeći korak je podizanje pojedinačnih elemenata

na teren, korištenjem naredbe „Drape Surface“ ovim putem:

Surface → Design Surface → Drape Surface

(kao što je prikazano na slici 4.3.)

Kad smo izabrali naredbu, lijevim klikom miša se odabere element te se još jednim klikom podiže na površinu terena. Ako se na teren diže skup nekih elemenata kao npr. cesta, prvo se

koristi naredba Drop Element kojom se ista podjeli na više elemenata te se onda jedan po

jedan podižu na teren.

Slika 4.3. Položaj naredbe „Drape Surface”

11

Slika 4.4. Prozor alata „Drape surface”

12

Slika 4.5. Prikaz bušotina na površini terena

4.5. Izrada modela rezervi - platoa

Izrada platoa je napravljena u svrhu određivanja ukupnih rezervi. Iz bušotina na terenu

spuštaju se crte naredbom Place Line uz otklon od 0,1m do kote 205m te se spoje u jedno tijelo.

Kad bi se crte spuštale bez otklona tj. pod kutem od 90° ne bi mogli izvesti pravilnu

triangulaciju terena, odnosno zbog ograničenja programa došlo bi do određenih pogreškaka, a time i do pogrešnog proračuna obujma rezervi.

Na slici 4.6. plava crta je postojeći teren, a crvena projicirana kontura.

13

Slika 4.6. Prikaz kontura potencijalnih rezervi

14

Slika 4.7. Prikaz kontura potencijalnih rezervi i situacije nakon 20 godina

4.6. Triangulacija modela

Triangulacija predstavlja računalnu metodu obrade podataka u 3D modelu. Svaka ploha-ravnina predstavljena je sa tri točke u prostoru, a to su tzv. triangli-trokuti određenog nagiba.

Spajanjem trokuta dobiva se mreža ploha različitog nagiba. Za triangulaciju svih modela koristili smo potprogram InRoads. Kao primjer će biti prikazana triangulacija platoa.

15

Postupak je sljedeći: prvi korak izrade modela je učitavanje elemenata koji definiraju ukupni

volumen mineralne sirovine te se otvori prozor prikazan na slici 4.8.

Slika 4.8. Naredba Import Surface

16

Lijevim klikom na apply započne triangulacija navedene plohe.

Slika 4.9. Triangulacija ukupnog obujma

4.7. Generiranje grafičkih modela

Nakon kompletne obrade podataka računalnim putem, dobija se mogućnost generiranja

izlaznih rezultata u različitim oblicima. Cilj ovog završnog rada je prikazati izlazne podatke u više različitih grafičkih oblika.

Program Microstation nudi nekoliko mogućnosti prikaza spomenutih modela. Kako bi se dobio što je moguće zorniji prikaz terena potrebno ga je renderirati tj. promijeniti način

njegova prikazivanja u programskom okruženju.

17

Na alatnoj traci se izabere naredba ,,View Control“

Slika 4.10. Alat „View Control“

Na alatu View control odabire se ,,Change View Display style“ (pritisnuta ikona na slici 4.10.) te se dobija mogućnost odabira modela kao što su žični (Wireframe model), ispunjeni (Smooth model) te prozirni (Transparency model).

Slika 4.11. Situacija nakon eksploatacije postojećih rezervi (triangulirani model)

Na slici 4.11. je prikazana situacija prije početka eksplotacije rezervi tehničko-građevnog

kamena u proširenom polju kako bi se dobio uvid u teren prije početka samog projekta.

18

Na slici 4.12. prikazana su dva modela (načina) prikaza površine terena u Microstation-u. Pri tome je korištena kontura očekivanih ukupnih rezervi ležišta Pregrada II.

a) žični (wireframe) konturni model

b) ispunjeni zaobljeni (smooth) model

Slika 4.12. Prikaz generiranih modela površine terena i ležišta t-g kamena Pregrada II

19

5. PRORAČUN OBUJMA OČEKIVANIH REZERVI

Nakon izrade svih modela i njihove triangulacije sljedeći korak je proračun obujma

očekivanih rezervi. U ovom koraku će biti prikazan izračun ukupnih rezervi.

Prvi korak je učitavanje otprije napravljenih generiranih datoteka u .dtm formatu prema kojima se radi proračun rezervi. To se radi na sljedeći način:

Applications → InRoads Group → File → Open

te se odaberu datoteke: Rezerve.dtm i Sit_20_god.dtm.

Datoteka Rezerve.dtm predstavlja količine bilančnih i izvanbilančnih rezervi.

Datoteka Sit_20_god.dtm predstavlja situaciju nakon eksploatiranja utvrđenih rezervi iz

Elaborata o rezervama (Pavelić i dr., 2015).

5.1. Proračun ukupnog obujma stijene

Prvi korak je pronalaženje naredbe „Triangle Volume“ (Slika 5.1.).

Slika 5.1. Naredba „Triangle Volume“

20

Nakon toga se otvori prozor prikazan na slici 5.2.

Slika 5.2. Prozor Triangulate volume za izračun obujma

Rubrika „Original Surface“ predstavlja situaciju nakon 20 godina od koje se radi izračun

obujma ukupnih rezervi Sit_20_god.dtm .

Rubrika „Design Surface“ predstavlja ukupne rezerve koje se proračunavaju Rezerve.dtm.

Lijevim klikom na Add se potvrđuje ovaj slijed radnji, te se lijevim klikom na Apply potvrdi cijeli korak.

Na slici 5.3. prikazan je rezultat proračuna ukupnih rezervi.

Slika 5.3. Ukupni obujam stijene u proširenom eksploatacijskom polju „Pregrada II“

21

5.2. Prikaz rezultata proračuna rezervi

U grafičkom modelu mogu se prikazati ukupne rezerve u odnosu na stanje (situaciju) koja će

biti nakon 20 godina odnosno kada se eksploatiraju trenutno utvrđene rezerve, kao što je

prikazano na slici 5.4.

Bilančne rezerve su sve koje se nalaze unutar tj. iznad platoa koji je prikazan u zelenoj boji. Crvena crta upućuje na konture koje predstavljaju rubove ukupnih rezervi.

Između kontura i kosine platoa se nalaze izvanbilančne rezerve.

Slika 5.4. Grafički prikaz modela rezervi

Tablica 5.1. Obujam očekivanih rezervi

Vrsta rezervi Iznos, m3

Ukupne rezerve

(bilančne + izvanbilančne)

6 759 121

22

6. ZAKLJUČAK

Računalno modeliranje danas predstavlja standardnu metodu prikaza terena i veliku pomoć u rudarskom projektiranju.

U ovom radu opisan je postupak izrade trodimenzionalnog modela terena te je napravljen proračun očekivanih rezervi na proširenom eksploatacijskom polju tehničko-građevnog

kamena „Pregrada II“. Koristili smo program MicroStation i potprogram InRoads.

Modeliranje je provedeno temeljem podataka iz topografske karte šireg područja

eksploatacijskog polja (1:25 000). Navedena karta unešena je u program MicroStation, tehnikom skeniranja, te je obrađena određenim postupkom.

Vektorizacijom karte i izradom 3D modela eksploatacijskog polja stvorena je osnova za izradu projekcije platoa te konture ukupnih količina stijene (dolomita).

Nastavno na grafičku obradu vežu se i analitički podaci koji se dobivaju generiranjem izlaznih rezultata, u ovom slučaju rezervi.

Kvalitetna obrada grafičkih podataka i uvjerljiv prikaz modela ostavljaju jak utisak, ali tek pouzdani analitički podaci daju veliku sigurnost i vjerojatnost ishoda investiranja što u konačnici i jest cilj rudarskih aktivnosti. Obzirom na navedeno, modeliranje će uvijek zahtijevati pouzdanost ulaznih podataka, ali isto tako i primjenu najboljih metoda obrade te interpretaciju dobivenih rezultata.

23

7. LITERATURA

Galić, I., Hajsek, D., Farkaš, B. (2011): Rudarski idejni projekt sanacije površinskog kopa

tehničko-građevnog kamena "Pregrada 2". RGN fakultet Zagreb.

Galić, I., Dragičević, I., Farkaš, B., Vranjković, A., Radonić-Vranjković, P., Španjol, Ž.,

Hajsek, D., Vučetić, M., Kulić, B., Gašparović, I., Miljas, M., Lebo, Ž.(2015) : Studija

utjecaja na okoliš eksploatacijskog polja „Pregrada 2. RGN fakultet Zagreb.

Galić I., Farkaš B.: Primijenjeni računalni programi, skripta

Nogolica,I., 2013. Model istraživanja ležišta tehničko-građevnog kamena „Lazine“, . Završni

rad. Zagreb. Rudarsko-geološko-naftni fakultet.

Pavelić, D., Galić, I., Farkaš, B., Pavičić, I. (2015): Elaborat o rezervama tehničko-građevnog

kamena na eksploatacijskom polju „Pregrada 2-IV. obnova. RGN fakultet Zagreb.

Prostorni plan Grada Pregrade, Odredbe za provođenja, Pregrada 2015.

Pravilnik o prikupljanju podataka, načinu evidentiranja i utvrđivanja rezervi mineralnih

sirovina te o izradi bilance tih rezervi (NN 48/92 i 60/92).