prof. Ing. Vladimír Slivka, CSc., dr. h. c. - OHK

prof. Ing. Vladimír SLIVKA, CSc., dr. h. c.
ředitel ICT
děkan Hornicko-geologické fakulty VŠB – Technické univerzity Ostrava
DOZORČÍ RADA
prof. RNDr. Radim Blaheta, CSc.
Dr. Ing. Ján Fabián
doc. Ing. Cyril Klimeš, CSc.
PaedDr. Jaroslav Soural, CSc.
prof. Ing. Bohumír Strnadel, DrSc.
VĚDECKÁ RADA
Ing. Miroslav Eis
Ing. Pavel Koscielniak
Prof. Dr. hab. Krzysztof Labus
prof. Dr. Ing. Jiří Maryška, CSc.
prof. Ing. František Pochylý, CSc.
RNDr. Jiří Slovák
VÝKONNÝ ŘEDITEL
prof. Ing. Vladimír Slivka, CSc., dr.h.c.
prof. Ing. Boleslav Taraba, CSc.
ZÁSTUPCE ŘEDITELE ZA VŠB-TUO
ZÁSTUPCE ŘEDITELE ZA ÚGN
MANAŽER PRO INFRASTUKTURU
MANAŽER PRO VÝZKUM
RNDr. Václav Dombek, CSc.
doc. Ing. Richard Šňupárek, CSc.
VÝKONNÝ MANAGEMENT
MANAŽER FINANCÍ
MANAŽER RIZIK + OSOBA PRO
KONTAKT S POSKYTOVATELEM
THP PRO ADMINISTRATIVU
MANAŽER MARKETINGU
Ing. Miroslava Bendová, Ph.D.
Ing. Pavlína Gáliková
Ing. Vladimíra Plačková
RNDr. Václav Dombek, CSc.
Ing. Vladimíra Plačková
VEDOUCÍ VÝZKUMNÉHO PROGRAMU 1
VEDOUCÍ VÝZKUMNÉHO PROGRAMU 2
RNDr. Václav Dombek, CSc.
doc. Ing. Jiří Fries, Ph.D.
ZADÁNÍ
POZNATKY O FYZIKÁLNÍCH, CHEMICKÝCH, IZOTOPOVÝCH,
STRUKTURNÍCH A MECHANICKÝCH VLASTNOSTECH SLOŽEK
HORNINOVÉHO PROSTŘEDÍ
NÁSTROJE
MODERNÍ, ŠPIČKOVÁ A UNIKÁTNÍ
INSTRUMENTÁLNÍ TECHNIKA
VÝSTUP
ZÁKLADNÍ PŘEDPOKLADY PRO NÁVRH ENVIRONMENTÁLNĚ
ŠETRNÝCH TECHNOLOGIÍ PŘI EXPLOATACI NEROSTNÝCH
SUROVIN
CÍLE VÝZKUMNÉHO PROGRAMU 1
Cíl 1:
Vymezení způsobu porušování geomateriálů v závislosti
na jejich vnitřní stavbě, způsobu zatěžování a fyzikálních
podmínkách.
Cíl 2:
Využití nerostných surovin a odpadů k výrobě modifikovaných
jílů a geopolymerů s aplikací ve stavebnictví a BAT technologiích
pro životní prostředí.
Cíl 3:
Identifikace původu uhlovodíků v horninovém prostředí a jeho
využitelnost pro zvýšení vytěžitelnosti ložisek.
VÝZKUMNÝ CÍL 1
VYMEZENÍ ZPŮSOBU PORUŠOVÁNÍ
GEOMATERIÁLŮ V
ZÁVISLOSTI NA JEJICH VNITŘNÍ STAVBĚ, ZPŮSOBU
ZATĚŽOVÁNÍ A FYZIKÁLNÍCH PODMÍNKÁCH
doc. Ing. Jiří Ščučka, Ph.D.
CÍLE
• Neinvazivní vizualizace a kvantifikace 2D a 3D struktury a
nehomogenit geomateriálů (CT tomografie, zpracování
obrazu).
• Definice souvislostí mezi vnitřní stavbou materiálů a
charakterem jejich zatěžování a porušování za různých
fyzikálních podmínek.
• Tvorba výpočetních sítí pro matematické modelování
chování geomateriálů na základě prostorové vizualizace
struktur.
• Aplikace poznatků
stavitelství.
v
geotechnice
a
podzemním
PŘÍSTROJE, ZAŘÍZENÍ
Lis s triaxiální
komorou
Počítačový
tomograf
FT-IR
spektrometr
s Ramanovým
modulem
VÝZKUMNÝ CÍL 2
VYUŽITÍ NEROSTNÝCH SUROVIN A ODPADŮ K VÝROBĚ
MODIFIKOVANÝCH JÍLŮ A GEOPOLYMERŮ S APLIKACÍ
VE
STAVEBNICTVÍ A BAT TECHNOLOGIÍ PRO ŽIVOTNÍ
PROSTŘEDÍ
Ing. Jiří Mališ, Ph.D.
CÍLE
Rozšíření poznatků o možném průmyslovém využití, úpravě
a technologickém zpracování doprovodných produktů
spjatých s těžbou a zpracováním energetických surovin.
Přínos :
• snížení dopadů těžby a zpracování energetických surovin na ŽP;
• hledání nových a netradičních surovinových zdrojů, např.
vedlejších energetických produktů (popílků, strusek), haldovin
(jílů), apod.;
• výzkum nových silikátových materiálů na bázi geopolymerů,
syntetických zeolitů, modifikovaných jílových materiálů.
PŘÍSTROJE, ZAŘÍZENÍ
RTG difrakce
•
•
identifikace a charakterizaci
práškových materiálů
fázová analýza a identifikace
krystalických látek
Mikrosonda pro mikroanalýzu a analýzu strukturního uspořádání
VÝZKUMNÝ CÍL 3
IDENTIFIKACE PŮVODU UHLOVODÍKŮ
V HORNINOVÉM PROSTŘEDÍ
A JEHO VYUŽITELNOST PRO ZVÝŠENÍ
VYTĚŽITELNOSTI
LOŽISEK
prof. Ing. Petr Bujok, CSc.
CÍLE
• Vyšší využitelnost stávajících energetických zdrojů formou
zvýšení vytěžitelnosti jejich ložisek.
• Vypracování a verifikace metodiky pro reálný odhad zdrojů
ložisek uhlovodíků.
• Deponace CO2 do propustných vrstev ložisek uhlovodíků s
cílem zvýšení jejich vytěžitelnosti.
• Využití povrchově aktivních látek ke zvýšení vytěžitelnosti
ložisek uhlovodíků.
CÍLE
• Geochemická sekvestrace CO2 v uhelných slojích
a doprovodných propustných vrstvách včetně zvodní
s cílem těžby slojového metanu.
• Identifikace chemického složení a dalších charakteristik
zemního plynu, metanu a CO2 v závislosti na genetických
podmínkách a horninovém prostředí.
• Výzkum možností navyšování kapacitních parametrů
podzemních zásobníků plynu.
PŘÍSTROJE, ZAŘÍZENÍ
Analýza
vrtných
jader
Izotopová
analýza
Systém
vyhodnocující
zhoršení
kolektorských
vlastností vrstev
VÝZKUMNÝ PROGRAM 2
NOVÉ ENVIRONMENTÁLNĚ ŠETRNÉ
TECHNOLOGIE
Vedoucí výzkumného programu
doc. Ing. Jiří Fries, Ph.D.
ZADÁNÍ
Řešení problematiky pevné, kapalné a plynné fáze
horninového prostředí, které jsou ve vzájemné interakci
při těžbě fosilních paliv.
PŘÍNOS
ZVÝŠENÍ BEZPEČNOSTI PRÁCE, EFEKTIVNÍ DOBÝVÁNÍ
A VYUŽÍVÁNÍ NEROSTNÝCH SUROVIN, OCHRANA ŽIVOTNÍHO
PROSTŘEDÍ VE VAZBĚ NA EXPLOATACI NEROSTNÝCH SUROVIN
CÍLE VÝZKUMNÉHO PROGRAMU 2
Cíl 1:
Zajištění technologie pro čištění důlních vod vyhovující
požadavkům rámcové směrnice vodní politiky 2000/60/EC.
Cíl 2:
Vývoj technologie přípravy minerálních prekurzorů a nosičů
nanočástic cestou dezintegrace vysokorychlostním vodním
paprskem.
Cíl 3:
Technologie dobývání ochranných pilířů v uhelných dolech
s minimálními vlivy na deformace povrchu a stanovení
provozních parametrů dobývací techniky.
Cíl 4:
Bezpečnostní aspekty environmentálně šetrných technologií
souvisejících s těžbou nerostných surovin z hlediska
výbušnosti, hořlavosti, samovzněcování a klimatizace dolů.
VÝZKUMNÝ CÍL 1
ZAJIŠTĚNÍ TECHNOLOGIE PRO ČIŠTĚNÍ
DŮLNÍCH VOD VYHOVUJÍCÍ POŽADAVKŮM
RÁMCOVÉ SMĚRNICE VODNÍ POLITIKY
2000/60/EC
Ing. Jan Thomas, Ph.D.
CÍLE
• Hodnocení vývojových trendů chemického složení důlních
vod pro různé ložiskové formace.
• Určení formy výskytu prvků v důlních vodách pro návrh
optimální membránové technologie.
• Vývoj metod odstraňování těžkých kovů s využitím
geopolymerů.
• Verifikace technologických podmínek pro odstranění
rozpuštěných a nerozpuštěných látek s využitím
membránových procesů.
PŘÍSTROJE, ZAŘÍZENÍ
• Elektromembránová separační jednotka.
• Adiabatický mikrokalorimetr.
• Laserový optický systém pro sledování
chování částic.
VÝZKUMNÝ CÍL 2
VÝVOJ TECHNOLOGIE PŘÍPRAVY MINERÁLNÍCH
PREKURZORŮ
A NOSIČŮ NANOČÁSTIC CESTOU DEZINTEGRACE
VYSOKORYCHLOSTNÍM VODNÍM PAPRSKEM
Ing. Josef Foldyna, CSc.
CÍLE
• Numerická simulace třífázového proudění vody,
a minerálních částic v mlecí komoře.
• Verifikace numerického modelu proudění v mlecí
komoře metodou PIV.
• Experimentální výzkum dezintegrace minerálů
s ohledem na jejich morfostrukturní a disperzní
charakteristiky.
• Konstrukce mlecí komory pro dezintegraci minerálních
částic vodními paprsky.
PŘÍSTROJE, ZAŘÍZENÍ
• Zařízení pro řezání vodním paprskem.
• Zařízení pro měření kapalinových proudů metodou PIV.
• Software ANSYS.
• Elektronová mikrosonda.
• RTG-difraktometr.
• Ramanovský spektrometr.
PŘÍSTROJE, ZAŘÍZENÍ
Zařízení pro řezání vodním paprskem
PŘÍSTROJE, ZAŘÍZENÍ
Zařízení pro měření kapalinových proudů metodou PIV
OBRÁZEK
VÝZKUMNÝ CÍL 3
Technologie dobývání ochranných pilířů
v uhelných dolech s minimálními vlivy
na deformace povrchu
Ing. Petr Koníček, Ph.D.
CÍLE
• Technologie dobývání uhelných zásob v ochranných pilířích.
• Dimenzování pilířů a chodbic.
• Metodika dimenzování kotevní výztuže chodbic.
• Metodika zjišťování rozpojitelnosti hornin.
• Optimální parametry dobývací techniky pro konkrétní
podmínky.
PŘÍSTROJE, ZAŘÍZENÍ
Počítačový
tomograf
Přístroj pro
měření
rozpojovacích
sil
Zatěžovací lis
s triaxiální
buňkou
VÝZKUMNÝ CÍL 4
Bezpečnostní aspekty environmentálně šetrných
technologií souvisejících s těžbou nerostných
surovin z hlediska výbušnosti, hořlavosti,
samovzněcování
doc. Dr. Ing. Aleš Bernatík
CÍLE
• Snižování rizik výbuchů prachoplynových směsí
(hybridních směsí).
• Modelování výbuchů a jejich šíření v uzavřených
a polootevřených prostorech.
• Snižování rizik samovzněcovacích procesů v podmínkách
vyšších teplot horninového masívu.
PŘÍSTROJE, ZAŘÍZENÍ
• Výbuchový autokláv pro stanovení podmínek exploze
a expanze materiálů.
• Software pro analýzu rizik výbuchů.
• Mikroskop pro identifikace změn materiálů při hoření
a výbuchu.
• Pec pro samozáhřev pro stanovení podmínek samozáhřevu
pevných látek.
PŘÍSTROJE, ZAŘÍZENÍ
Pec pro samozáhřev
PŘÍSTROJE, ZAŘÍZENÍ
Software pro modelování
Dobývací metoda Room & Pillar
 Nová dobývací metoda v OKD, a.s.
 Projektovaná pro potřeby OKD, a.s. jako
„bezpoklesová“ resp. s minimálními poklesy
 Založena na ponechání stabilních uhelných pilířů
 V případě úspěchu umožní zpřístupnit značné
množství zásob vázaných s ohledem na ovlivnění
povrchu v tzv. senzitivních oblastech
 Pro ověření provozu byla vybrána oblast
ochranného pilíře jam závodu Sever Dolu ČSM
38
Důl ČSM – závod Sever
Jámy závodu
Sever
39
Geologie, struktura, zásoby
800 M
12˚ až 15˚
900 M
Celkem zásoby: 2 299 000 tun
40
Technologické zařízení pro dobývání
Shuttle Car
Feeder Breaker
Scoop (Fairchild)
Svorníkovací
stroj (Alminco)
41
Miner Bolter – dobývací a svorníkovací stroj
2 jednotky pro
stropní svorníky
na každé straně
5,2 m široká
frézovací hlava s
vodními tryskami
pro eliminaci
prachu
Frézovací a svorníkovací
sekvence
1. Frézování uhlí
2. Svorníkování stropu a boků
3. Znova frézování uhlí
42
1 jednotka pro
boční svorníky na
každé straně
Miner-Bolter – dobývací a svorníkovací stroj
Záběr na
celou šířku
5,2 m
Svorníkování
boků
Svorníkování
stropu
Frézovací
hlava
1,8 m
až
4,5 m
43
Cyklus dobývání - animace I
2. Shuttle car č. 1 převáží uhlí
na feeder, mezitím shuttle
car č. 2 je nakládán.
1. Kombajn dobývá uhlí a
nakládá ho na shuttle car č. 1,
mezitím shuttle car č. 2 čeká.
3. Shuttle car č. 1 vyklopí
náklad na feeder breaker
4. Feeder breaker drtí uhlí a
vykládá na pásový dopravník
44
Sloj 30 - Návrh plánu dobývání
Jednotlivé
dobývky
Základní okruh
Severní jámy
45
Potrubí pro
rozvod médií
Větrní závěs
Ventilátor
cca 43 m max.
7
6
4
5
2
3
1
Miner Bolter
Feeder
Breaker
Shuttle car
Energetická
centrála
Schéma svorníkování
Schéma svorníkování pro
dobré stropní podmínky –
ideální návrh
Rozsah možností
svorníkování stropu
dle technologie
JOY
47
Příklady z praxe
• Strop a stěny budou zasíťovány.
• Možný koncept zasíťování při
použití sítě Huesker na strop a
boční stěny.
48
Příklady z praxe
Bolted roof with
mesh and straps
and polyethylene
water pipe
“Dinner hole”
Laser sight
Příklady z praxe
Primary
support
Belt hangers
(Not on
primary
support)
50
Příklady z praxe
Slinger type rock dusting equipment
51
(Fits in bucket of scoop)
Příklady z praxe
DSI Foam rock dusting equipment
52
Příklady z praxe
Rock dust bag
type explosion
barrier
• 14 bags across
• Dubaco
(South African
company)
53
Příklady z praxe
Valves to control airflow
Fiberglass ventilation tubing
54
Příklady z praxe
Wire mesh
on the roof
Tensar
plastic mesh
on the ribs
Flexible
ventilation
duct
55
Příklady z praxe
Feeder Breaker
56
Příklady z praxe
Shuttle car
Shuttle car
Shuttle
car
Text
Box
Continuous miner
57
Příklady z praxe
Power center
(7200 incoming voltage)
58
Děkuji za pozornost
ict.hgf.vsb.cz