["itemContainer",{"xmlns:xsi":"http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance","xsi:schemaLocation":"http://omeka.org/schemas/omeka-xml/v5 http://omeka.org/schemas/omeka-xml/v5/omeka-xml-5-0.xsd","uri":"http://romeka.rgf.rs/items/browse?tags=process&output=omeka-json","accessDate":"2020-09-19T03:39:01+02:00"},["miscellaneousContainer",["pagination",["pageNumber","1"],["perPage","500"],["totalResults","1"]]],["item",{"itemId":"771","public":"1","featured":"0"},["fileContainer",["file",{"fileId":"928"},["src","http://romeka.rgf.rs/files/original/Doktorske_disertacije/DD_Subaranovic_Tomislav/DD_Subaranovic_Tomislav.2.pdf"],["authentication","ca3d830badb2495050540c5552cdcc2c"],["elementSetContainer",["elementSet",{"elementSetId":"5"},["name","PDF Text"],["description"],["elementContainer",["element",{"elementId":"133"},["name","Text"],["description"],["elementTextContainer",["elementText",{"elementTextId":"17042"},["text","UNIVERZITET U BEOGRADU\r\nRudarsko-geološkifakultet\r\nTomislav Ž. Šubaranović\r\nOPTIMIZACIJA SISTEMA ODVODNJAVANJA POVRŠINSKIH\r\nKOPOVA\r\nDoktorska disertacija\r\nBeograd, 2013.\r\nMentor:\r\nDr Vladimir Pavlović, redovni profesor, površinska eksploatacija, Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet\r\nČlanovi komisije:\r\nProf. dr Vladimir Pavlović, redovni profesor, Eksploatacija čvrstih mineralnih sirovina i mehanika stena, Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet\r\nProf. dr Božo Kolonja, redovni profesor,\r\nEksploatacija čvrstih mineralnih sirovina i mehanika stena,\r\nUniverzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet\r\nProf. dr Dušan Polomčić, redovni profesor, Vodosnabdevanje i menadžment podzemnih voda Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet\r\nProf. dr Milan Kukrika, redovni profesor, Menadžment i informacioni sistemi Univerzitet u Beogradu, Geografski fakultet\r\nDatum odbrane:\r\nOPTIMIZACIJA SISTEMA ODVODNJAVANJA POVRŠINSKIH KOPOVA\r\nRezime\r\nSavremena površinska eksploatacija mineralnih sirovina podrazumeva ekološki i ekonomski efikasno i pouzdano odvodnjavanje bez obzira na složenost hidrogeoloških, hidroloških i drugih prirodnih uslova ležišta. Sistem odvodnjavanja površinskog kopa treba da bude dobro odabran, da je sastavljen od objekata koji po svojim kapacitetima i pouzdanošću rada mogu da obezbede sakupljanje i odvođenje površinskih voda i uspešnu zaštitu od podzemnih voda sa aspekta pouzdane eksploatacije ležišta, zaštite ljudi i infrastrukturnih objekata uz istovremeno, najmanje ekološki negativne uticaje.\r\nIstraživanja u disertaciji odnose se na definisanje modela za optimizaciju sistema odvodnjavanja površinskih kopova baziranom na procesno orjentisanoj metodologiji koja podrazumeva sistemsku i procesnu analizu izbora sistema odvodnjavanja i definisanje procesnih modela počev od analize ulaznih podataka i uslova odvodnjavanja preko izbora funkcionalno pouzdanih i ekonomski i ekološki efikasnih objekata i sistema odvodnjavanja. U okviru istraživanja definisan je model procesa sistema odvodnjavanja na bazi koga su izgrađeni procesni modeli svih pojedinačnih procesa u okviru modela i zajedno čine metodološki pristup optimizaciji sistema odvodnjavanja. U model su uvršćene i metode pouzdanosti, analize ekoloških aspekata i ekonomske ocene u funkciji izbora optimizovanih rešenja sistema odvodnjavanja.\r\nCilj istraživanja je da se na bazi postavljenog modela definiše optimalna struktura sistema odvodnjavanja po kriterijumu pouzdanosti, ekoloških uticaja i ekonomičnosti u uslovima realnih prirodnih, tehničkih i organizacionih ograničenja.\r\nMetodologija i integralni tehno-ekonomski model za optimizaciju sistema odvodnjavanja površinskih kopova su primenljivi u svim fazama površinske eksploatacije, odnosno u svim fazama životnog ciklusa površinskog kopa. Implementacija ovako koncipiranog modela u rudarsku praksu bi omogućila znatno pouzdanija projektna rešenja sistema odvodnjavanja uz bolje ekonomske i ekološke učinke.\r\nKljučne reči: odvodnjavanje, površinski kop, proces, pouzdanost, ekologija, ekonomija\r\nNaučna oblast: Rudarsko inženjerstvo\r\nUža naučna oblast: Eksploatacija čvrstih mineralnih sirovina i mehanika stena\r\nUDC: 330:502/504:004:519.863 614:622.271/.58 626.86:66.097(043.3)\r\n1. UVOD\r\nPovršinski kopovi su po pravilu otvoreni i veoma dinamični sistemi pod uticajem velikog broja prirodnih, tehničkih, ekonomskih, ekoloških i bezbednosnih faktora i ograničenja u svim periodima životnog ciklusa. Jedan od veoma uticajnih prirodnih faktora na površinsku eksploataciju je i ovodnjenost ležišta, odnosno uticaj površinskih i podzemnih voda na proizvodne procese i stabilnost radilišta i završnih kosina kako površinskog kopa tako i odlagališta.\r\nSavremena površinska eksploatacija mineralnih sirovina podrazumeva efikasno i pouzdano odvodnjavanje bez obzira na složenost hidrogeoloških, hidroloških i drugih prirodnih uslova ležišta. Sistem odvodnjavanja površinskog kopa treba da bude dobro odabran, da je sastavljen od objekata koji po svojim kapacitetima i pouzdanošću rada mogu da obezbede sakupljanje i odvođenje površinskih voda i uspešnu zaštitu od podzemnih voda sa aspekta pouzdane eksploatacije ležišta, zaštite ljudi i infrastrukturnih objekata uz istovremeno, najmanje ekološki negativne uticaje.\r\nKljučno je, za donošenje ispravnih odluka i najboljih rešenja pri izboru sistema odvodnjavanja, da se sagledaju svi aspekti problema, izvrši ocena, a zatim i selekcija bitnih od nebitnih komponenti, koje različito kvantitativno i kvalitativno deluju na ukupne efekte odvodnjavanja.\r\n1.1. Predmet istraživanja\r\nSistemi odvodnjavanja površinskih kopova su veoma složeni imajući u vidu da se oni mogu sastojati iz objekata za zaštitu od podzemnih voda, objekata za zaštitu od površinskih voda, brojne opreme u objektima odvodnjavanja, sistema za praćenje efekata odvodnjavanja, kao i sistema za upravljanje tim procesom u celini.\r\nU dosadašnjim istraživanjima u oblasti odvodnjavanja pažnja je, u najvećoj meri, posvećivana pravilnom izboru objekata odvodnjavanja pojedinačno, zatim određivanju tehnike i tehnologije odvodnjavanja u tim objektima, koji će ostvarivati maksimalne radne efekte u okviru ukupne efikasnosti samog sistema odvodnjavanja.\r\nTokom svog profesionalnog rada na problematici odvodnjavanja, bilo da je reč o projektovanju ili izvođenju, autor se, u zemlji i svetu, susretao sa velikim brojem projekata koji su imali raznolike pristupe realizaciji odvodnjavanja.\r\nTakođe, autor se kroz svoja naučna istraživanja i praktična iskustva sretao sa brojnim naučnim i stručnim radovima i primerima iz prakse, koji su poslužili kao referentni prilikom definisanja problema istraživanja i kreiranja ideje za razvoj modela optimizacije sistema odvodnjavanja na površinskim kopovima, baziranom na procesno orjentisanoj metodologiji.\r\nMetodologija podrazumeva sistemsku i procesnu analizu izbora sistema odvodnjavanja i definisanje procesnih modela počev od analize ulaznih podataka i uslova odvodnjavanja preko izbora funkcionalno pouzdanih, ekonomski i ekološki efikasnih objekata i sistema odvodnjavanja.\r\nModel za optimizaciju sistema odvodnjavanja sa ekonomskom ocenom biće primenjen na primeru površinskog kopa Drmno, što će podrazumevati analizu velikog broja mogućih kombinacija opreme, tehnologije rada i organizacije u funkciji kratkoročnog i dugoročnog planiranja proizvodnje na datom kopu.\r\n1.2. Cilj istraživanja\r\nCilj istraživanja je da se razradi odgovarajuća metodologija određivanja optimalne strukture sistema odvodnjavanja po kriterijumu pouzdanosti i ekonomičnosti u uslovima realnih prirodnih, tehničkih i organizacionih ograničenja.\r\nZacrtani cilj ostvaren je realizacijom sledećih zadataka:\r\n- Proučavanje postojećih metodologija modeliranja, analize, upravljanja i optimizacije pouzdanosti sistema odvodnjavanja površinskih kopova;\r\n- Verifikacija metoda na bazi praktičnih rezultata i saznanja prethodnih teorijskih istraživanja;\r\n- Razvoj procesno orjentisane metodologije izbora ekonomski i ekološki efikasnih i funkcionalno pouzdanih objekata i sistema odvodnjavanja;\r\n- Razvoj integralnog tehno-ekonomskog modela na bazi verifikovane metodologije;\r\n- Prezentiranje i verifikacija optimalnog sistema odvodnjavanja razvijenog modela na primeru površinskog kopa Drmno;\r\n- Analiza ostvarenih rezultata i ocena;\r\n- Predlog daljih istraživačkih aktivnosti.\r\n1.3. Osnovne hipoteze\r\nOsnovna ideja autora kojom je krenuo u istraživanje jeste dodatno ispitivanje postojećih rezultata akademske i stručne zajednice uz uključivanje autorovih teorijskih i praktičnih iskustava vezanih za pouzdanost izbora, realizacije i eksploatacije sistema odvodnjavanja površinskih kopova.\r\nOsnovna hipoteza u okviru istraživanja jeste da je moguće razviti metodologiju i integralni tehno-ekonomski model za optimizaciju pouzdanosti sistema odvodnjavanja površinskih kopova preko matematičkog modela funkcionisanja sistema odvodnjavanja za srednje uslove rada i kapaciteta površinskog kopa u toku zadatog perioda eksploatacije. U postavljenom modelu sistem odvodnjavanja radi kao nezavisan objekat čiji je proizvod količina ispumpane vode u optimizovanom režimu, a za obezbeđenje planirane proizvodnje mineralne sirovine površinskom eksploatacijom.\r\nFormiranje modela bazirano je na procesnoj analizi sistema odvodnjavanja, primeni teorije slučajnih procesa, korišćenju statističke metode za analizu prikupljenih podataka o radu sistema odvodnjavanja, tehničkoj, ekološkoj i ekonomskoj analizi u funkciji pouzdanosti i ekoloških rizika sistema odvodnjavanja. Formirani model treba u procesu planiranja i realizacije projekata sistema odvodnjavanja površinskog kopa da obezbedi pouzdanost, efikasnost i efektivnost ovakvih projekata uz najmanje negativne ekološke uticaje.\r\n1.4. Metodologija istraživanja\r\nOsnovne polazne postavke za istraživanja u okviru disertacije odnose se na nedovoljnu obuhvatnost i istraženost predmetnog problema, postojanje potrebe za celovito sagledavanje postavljenih zadataka i nepostojanje gotovog i unapred preporučljivog modela upravljanja sistemima odvodnjavanja sa aspekta najveće funkcionalne pouzdanosti, najmanjih ekoloških rizika i najboljih ekonomskih efekata. Istraživanja u okviru doktorske disertacije biće realizovana na teorijskom i praktičnom nivou. Na taj način treba potpuno da se sagleda, otvori i determiniše problem, sagledaju moguća i odaberu optimalna rešenja za praćenje rada sistema, kao i da se izvrši praktična provera predloženih modela i tehno-ekonomska ocena rezultata.\r\nMetodologija istraživanja je prikazana na Slici 1.1.\r\nSlika 1.1. Metodologija istraživanja\r\nMetodološki posmatrano u okviru istraživanja izvršene su sledeće aktivnosti:\r\n- Analiza i definisanje domena sistema odvodnjavanja površinskih kopova;\r\n- Definisanje modela procesa sistema odvodnjavanj a;\r\n- Analiza uticajnih podataka za izbor sistema odvodnjavanja;\r\n- Definisanje modela tehničko-tehnoloških procesa sistema odvodnjavanja;\r\n- Optimizacija rada sistema odvodnjavanja u realnom prostoru u funkciji uslova radne sredine;\r\n- Analiza pouzdanosti, ekoloških rizika i ekonomskih efekata rada sistema u funkciji stanja elemenata sistema, organizacije rada, održavanja i troškova;\r\n- Praćenje rada sistema u realnom vremenu sa ocenom efikasnosti;\r\n- Optimizacija svih parametara sistema odvodnjavanja u realnom vremenu i prostoru.\r\n1.5. Naučni doprinos disertacije\r\nTema doktorske disertacije obuhvata istraživanje veoma aktuelne i značajne problematike iz oblasti optimizacije sistema odvodnjavanja površinskih kopova, kao osnove za efikasno odvodnjavanje i sigurno planiranje eksploatacije mineralnih sirovina na površinskim kopovima. Posebna pažnja biće posvećena detaljnom izučavanju i analizi stohastičkih fenomena u procesima sa aspekta ekoloških rizika, pouzdanosti rada i ekonomskih efekata sistema odvodnjavanja u realnom prostoru i vremenu pri kratkoročnom i dugoročnom planiranju površinske eksploatacije.\r\nNa osnovu postavljenih ciljeva i zadataka, posebno se očekuje da disertacija da naučni doprinos kroz definisanje metodologije, izradu simulacionog modela rada sistema, modela pouzdanog upravljanja i modela za varijantnu ekonomsku ocenu. Sa realizacijom ovako postavljenih istraživanja stvoriće se uslovi za optimalno realno upravljanje sistemima odvodnjavanja na površinskim kopovima sa aspekta pouzdanosti eksploatacije i zaštite životne sredine.\r\n1.6. Primenljivost rezultata istraživanja\r\nMetodologija i integralni tehno-ekonomski model za optimizaciju pouzdanosti sistema odvodnjavanja površinskih kopova su primenljivi u svim fazama površinske eksploatacije, odnosno u svim fazama životnog ciklusa površinskog kopa.\r\nNaime, metodologija i integralni tehno-ekonomski model primenljivi su u fazi izrade tehno-ekonomske dokumentacije svih nivoa od studijskih analiza do tehničkih projekata, kada se vrše opredeljenja i sa tehničko tehnološkog i ekonomskog aspekta. Metodologija i model su primenljivi i u fazi eksploatacije sistema odvodnjavanja, u funkciji održavanja i zamene pojedinih delova sistema ili kada je potrebno, zbog promene uslova ovodnjenosti ležišta, izabrati nov sistem odvodnjavanja. Takođe, metodologija i model se mogu primeniti i za postavljanje ključnih indikatora performansi odvodnjavanja u funkciji monitoringa i kontrole sistema odvodnjavanja u eksploatacionoj i posteksploatacionoj fazi površinskog kopa.\r\nPrimena metodologije i integralnog tehno-ekonomskog modela je opšteg karaktera i moguća je na svim površinskim kopovima bez obzira na vrstu mineralne sirovine koja se otkopava, ležišne uslove i primenjenu otkopno-utovarnu i transportnu opremu.\r\n1.7. Struktura disertacije sa kratkim pregledom poglavlja\r\nPostavljeni ciljevi i metodologija istraživanja odredili su osnovni sadržaj disertacije struktuiran u devet poglavlja.\r\nU prvom poglavlju dat je prikaz postavke i opis problema, ciljevi, osnovne hipoteze, primenjena metodologija i primenljivost istraživanja kao i kratak prikaz sadržaja rada.\r\nU drugom poglavlju dat je kratak pregled istraživanja predmetne problematike u zemlji i inostranstvu.\r\nTrećim poglavljem ukazano je na raznovrsnost, složenost i značaj odvodnjavanja sa aspekta pouzdane eksploatacije na površinskim kopovima.\r\nČetvrtim poglavljem opisana je korelacija faza procesa odvodnjavanja i perioda životnog ciklusa površinskog kopa. U ovom poglavlju istaknut je značaj procesa odvodnjavanja u svim periodima površinske eksploatacije.\r\nU petom poglavlju dat je prikaz procesne analize i izgradnje procesnih modela, izvršena je detaljna analiza procesa odvodnjavanja i prikazano je formiranje metodologije određivanja optimalne procesne strukture sistema odvodnjavanja.\r\nDetaljnom analizom u potpunosti su determinisani svi procesni sadržaji identifikovanih upravljačkih i tehničko-tehnoloških procesa odvodnjavanja na bazi kojih su izgrađeni procesni modeli za proces odvodnjavanja na konteksnom nivou kao i za identifikovane procese na nižem nivou.\r\nU šestom poglavlju dat je prikaz analize pouzdanosti, ekoloških rizika i ekonomskih efekata rada sistema u funkciji stanja elemenata sistema, radne sredine, organizacije rada, održavanja i troškova. Poseban akcenat je dat na metode optimizacije funkcionalne pouzdanosti elemenata sistema odvodnjavanja koje uključuju i metode analize ekoloških aspekata kao i metode ekonomske ocene.\r\nU sedmom poglavlju prikazan je izbor optimalnog sistema odvodnjavanja površinskih kopova na primeru površinskog kopa Drmno primenom definisane metodologije i integralnog tehno-ekonomskog modela za optimizaciju sistema odvodnjavanja površinskih kopova.\r\nPoglavlje osam daje prikaz zaključaka o razvijenoj metodologiji i integralnom tehno-ekonomskom modelu kao i pravce daljeg istraživanja u domenu optimalnog izbora i pouzdanog rada sistema odvodnjavanja.\r\nU poglavlju devet dat je prikaz korišćene literature.\r\n2. PREGLED ISTRAZIVANJA PREDMETNE PROBLEMATIKE U ZEMLJI I INOSTRANSTVU\r\nPovršinski kopovi, posebno danas kada se eksploatacija vrši na većim dubinama i u složenim hidrogeološkim uslovima, zahtevaju posebnu pažnju naučne i stručne javnosti sa aspekta odvodnjavanja u svima fazama razvoja površinskog kopa. Zbog toga je poslednjih decenija učinjen značajan pomak pre svega razvojem metoda, modela i softvera koji u značajnoj meri olakšavaju projektovanje optimizovanih sistema odvodnjavanja. Značajniji, sveobuhvatni softverski paketi koji se koriste prilikom projektovanja i optimizacije sistema odvodnjavanja površinskih kopova su Visual Modflow, Feflow, Visual Groundwater i Groundwater Vistas.\r\nKada je reč o Republici Srbiji, optimizacijom objekata i sistema odvodnjavanja, među prvima počeli su da se bave članovi Katedre za površinsku eksploataciju na čelu sa profesorom dr Radomirom Simićem. Intenzivniji razvoj po pitanjima problematike optimizacije sistema odvodnjavanja počeo je devedesetih godina prošlog veka kada je, pod mentorstvom profesora Simića, asistent Vladislav Kecojević izradio i odbranio magistarski rad pod nazivom Izbor optimalnog sistema odvodnjavanja voda na površinskim kopovima [23]. Profesor Simić je 1998. godine sa saradnicima objavio monografiju pod nazivom Uvod u informacioni sistem za potrebe odvodnjavanja površinskih kopova uglja [60]. Tokom 2000. godine mr Vladislav Kecojević je pod mentorstvom prof. dr Simića izradio i odbranio doktorsku disertaciju pod nazivom Metodika izbora objekata i sistema odvodnjavanja u površinskoj eksploataciji [24]. Kandidat Anđica Kričković je pod mentorstvom profesora Simića uradila i odbranila magistarski rad pod nazivom Model za određivanje efikasnosti odvodnjavanja bunarima naprimeru površinskog kopa Drmno [25].\r\nProf. dr Simić je 2002. godine objavio rad pod nazivom Idejno rešenje informacionog sistema za potrebe odvodnjavanja površinskih kopova uglja [61], u kome je obrađena struktura informacionog sistema za potrebe odvodnjavanja površinskih kopova uglja. Informacioni sistem se oslanja na relacionu bazu podataka, njihovu selekciju i izbor reprezentativnih parametara, čime se stvaraju uslovi za korišćenje komercijalnih softvera i realno dimenzionisanje objekata i sistema odvodnjavanja na površinskim kopovima.\r\nIste godine je dr Simić sa mr Zoranom Teodorovićem objavio rad pod nazivom Upravljanje sistemom odvodnjavanja u površinskoj eksploataciji uglja [78], gde je prikazao strukturu upravljačkog sistema procesa odvodnjavanja na primeru površinskog kopa uglja Drmno. U radu je istaknut značaj svih pitanja koje treba rešiti pri projektovanju specifičnog informacionog sistema koji će omogućiti i olakšati proces optimizacije sistema odvodnjavanja površinskih kopova uglja.\r\nPored procesa optimizacije eksploatacije na površinskim kopovima, procesima optimizacije odvodnjavanja površinskih kopova bavi se i dr Vladimir Pavlović, profesor na Rudarasko-geološkom fakultetu i član Katedre za površinsku eksploataciju. Pod njegovim mentorstvom autor je 2006. godine izradio i odbranio magistarski rad pod nazivom Dimenzionisanje vodonepropusnih ekrana u sistemima odvodnjavanja površinskih kopova uglja [67], gde je pored dimenzionisanja vodonepropusnog ekrana izvršen i proces optimizacije objekata odvodnjavanja.\r\nAutor je kao koautor sa profesorima dr Vladimirom Pavlovićem i dr Dušanom Polomčićem objavio više radova na temu optimizacije sistema odvodnjavanja površinskih kopova [41, 42, 43, 49, 50, 74, 75, 76]. U radu Izbor sistema odvodnjavanja površinskog kopa Drmno hidrodinamičkim prognoznim proračunima [50], prikazana je prva faza metodologije izbora objekata odvodnjavanja od podzemnih voda na površinskom kopu Drmno. Radovima A transient three-dimensional numerical model of water impermeable screen effects on the groundwater inflow reduction into the mine (Case Study: Open pit mine Drmno, Serbia) [75] i Influence on environment of sealing screen at lignite opencast mines, Metalurgia international [76] je izvršena detaljna hidrodinamička i tehnička analiza mogućnosti zaštite površinskog kopa samo linijama bunara ili kombinacijom vodonepropusnog ekrana i linija bunara. Korišćeni su savremeni softveri za izradu 3D modela. Takođe je prikazan i uticaj raznih varijanti odvodnjavanja na zaštitu životne sredine.\r\nRezultati dugogodišnjih istraživanja i praktične realizacije objekata odvodnjavanja na površinskim kopovima autora i dr Vladimira Pavlovića sumirani su i objavljeni 2012. godine u monografiji pod nazivom Pouzdanost, optimizacija i upravljanje sistemima odvodnjavanja površinskih kopova [45] i udžbeniku Sistemi odvodnjavanja površinskih kopova [46].\r\nI u inostranstvu, na svim većim površinskim kopovima se daje značajno mesto odvodnjavanju, odnosno optimizaciji objekata i sistema odvodnjavanja.\r\nSumer S. M., Elton J. J. i Tapics J. A. iz Kanade su 1988. godine objavili rad pod nazivom Dewatering optimization using a groundwater flow model at the whitewood open-pit coal mine, Alberta [66]. Kako bi poboljšali kvalitet i povećali kapacitet uglja na površinskom kopu Belo Drvo u Alberti, izradili su model zasnovan na metodi konačnih razlika, koji im je omogućio da isprojektuju optimalan broj bunara kako bi sprečili priliv podzemnih voda u površinski kop.\r\nLeech S. J. i McGann M. su 2007. godine objavili radove pod nazivom Open Pit Slope Depressurization using Horizontal Drains - a Case Study [29] and Open Pit Slope Design Criteria [30], u kojima su prikazali optimizaciju sistema odvodnjavanja horizontalnim bušotinama na površinskom kopu bakra Bata Hijau u Indoneziji. Prvo je uveden monitoring, a nakon određenog vremena dobijeni su konkretnu podaci na osnovu kojih je izvršena optimizacija sistema horizontalnih bušotina.\r\nProf. dr Mohan S., prof. dr Sreejith P. K. i Pramada S. K. iz Indije su 2007. godine objavili rad pod nazivom Optimization of open pit mine depressurization system using simulated annealing technique [36], u kome je izvršena optimizacija sistema odvodnjavanja podzemnih voda na površinskom kopu, kako bi sistem odvodnjavanja bunarima imao minimalni uticaj na režim podzemnih voda u okolini. Optimizacija je izvršena na hidrodinamičkom modelu koji je izrađen softverskim paketom Modflow. Rezultati su pokazali da kombinovana simulacija i optimizacija mogu da reše velike probleme sa podzemnim vodama.\r\nKada je reč o Srbiji značajnija primenjena istraživanja vršena su na površinskom kopu Drmno, u domaćim uslovima sa aspekta odvodnjavanja najsloženijem objektu, iz kojih su proistekla i značajna praktična iskustva autora. U toku jedne istraživačke godine na naučno istraživačkom projektu, naučno-stručni tim Rudarsko-geološkog fakulteta Univerziteta u Beogradu, čiji je član bio i autor, je kroz 5 faza i 20 aktivnosti uradio Projekat [84] u okviru koga je urađena i jedna eksperimentalna horizontalna bušotina kao objekat odvodnjavanja. Takođe, autor je kroz učešće u izradi projekata odvodnjavanja ovog površinskog kopa realizovao i značajan deo svojih istraživanja vezanih za optimizaciju sistema odvodnjavanja[82, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92].\r\nTrenutno se ovaj površinski kop brani sa nedovoljnim brojem linija bunara. Treba napomenuti da postojeći sistem odvodnjavanja nije optimizovan zbog nedostatka finansij skih sredstava.\r\nZa zaštitu površinskog kopa Tamnava-Zapadno Polje od podzemnih voda, iz dela aluvijona reke Kladnice sa zapadne strane [20], izveden je kombinovani sistem odvodnjavanja koji čine usek odvodnjavanja, sistem bunara i ekran. Položaj ovih objekata je prikazan na Slici 2.1 [20]. Ekran preseca hidrogeološki kolektor i predstavlja fizičku barijeru za prodor podzemnih voda ka radnoj etaži (zapadnoj kosini površinskog kopa Tamnava-Zapadno Polje) i podeljen je na dva dela: cementno-bentonitski deo - južno krilo i deo koji se radio mlaznim injektiranjem - severno krilo.\r\nSlika 2.1. Sematski prikaz užegprostora modela [20]\r\nCementno-bentonitski deo ekrana je urađen na južnom delu, gde podina zaleže (kompleks ugljeva) i gde je dubina ekrana veća (trpi veći uzvodni pritisak do 1,3 bara).\r\nNa severnom delu podina vodonosnog kompleksa se diže, dubina ekrana je manja (trpi manji uzvodni pritisak do 0,5 bara - lakši uslovi odvodnjavanja), tako da je na tom delu ekran urađen mlaznim injektiranjem.\r\nKada je reč o inostranim iskustvima značajnija istraživačka i posebno praktična iskustva sticana su na površinskim kopovima uglja u Nemačkoj. Značajno je istaći da ovi površinski kopovi rade u veoma složenim hidrogeološkim uslovima sa velikom ovodnjenošću ležišta. Na primer, na površinskom kopu Janschwalde (Slika 2.2 - Linije bunara i Slika 2.3 - Pozicija izgrađenih i planiranih ekrana, [94]), izvršena je optimizacija sistema odvodnjavanja kojom je praktično zamenjen postojeći sistem odvodnjavanja bunarima novim koji čini kombinovana metoda ekranima i bunarima.\r\nSlika 2.2. Linije bunara na površinskom kopu Janschwalde [94]\r\nSlika 2.3. Pozicije izgrađenih i planiranih ekrana na površinskom kopu Janschwalde [94]\r\nGlavni cilj optimizacije je bio da se maksimalno smanje uticaji odvodnjavanja bunarima na okolinu površinskog kopa. Novim kombinovanim sistemom ovo je postignuto ali su istovremeno smanjeni troškovi odvodnjavanja i povećana pouzdanost kako rada površinskog kopa tako i samog sistema odvodnjavanja.\r\n3. ODVODNJAVANJE POVRSINSKIH KOPOVA\r\nPovršinske i podzemne vode pored direktnog ugrožavanja rudarske tehnologije potapanjem, utiču i indirektno na karakteristike mineralne sirovine koja se eksploatiše kao i na prateće stene u ležištu. Obzirom na uticaje površinskih i podzemnih voda na eksploataciju, cilj odvodnjavanja je potpuno i pouzdano obezbeđenje izvođenja tehnološkog procesa eksploatacije i odlaganja jalovine.\r\nSvi činioci koji utiču na ovodnjenost jednog ležišta mogu se podeliti na prirodne (klimatski uslovi, reljef terena, geološki sastav, tektonika, stepen otkrivenosti i blizina vodenih tokova) i veštačke (tehnološki proces eksploatacije i način odvodnjavanja ležišta).\r\nRaznovrsnost i složenost problematike odvodnjavanja površinskih kopova u Srbiji, pa i u Svetu ukazuje da se i pored zadovoljavajućeg nivoa tehnike i tehnologije odvodnjavanja, ovom pitanju mora i dalje posvećivati izuzetna pažnja. U tom smislu je veoma značajno da se projektovani sistem odvodnjavanja površinskog kopa zasniva na tačnim i prethodno pravilno interpretiranim elementima.\r\nZnačaj odvodnjavanja postaje prioritetan i zbog sve većih potreba da se površinski kopovi produbljuju, kada dolaze u situaciju da se nalaze i ispod nivoa velikih rečnih tokova i nivoa podzemnih voda.\r\nSloženost problematike odvodnjavanja i u tom smislu odvodnjavanje površinskih kopova uslovljava multidisciplinarni pristup i obuhvata odlično poznavanje geoloških, hidrogeoloških i hidroloških karakteristika ležišta kao i dinamike podzemnih voda, hidrotehnike, mehanike stena, bušačkih radova, hidraulike i tehnike izrade bunara, a delom i tehnologije izrade podzemnih prostorija. Obzirom na svu složenost i multidisciplinarnost, sam izbor sistema i izgradnja objekata odvodnjavanja površinskog kopa ne može se provesti bez geološkog i hidrodinamičkog modeliranja radne sredine, korišćenja savremenog pristupa pri određivanju pouzdanosti sistema odvodnjavanja i optimizacije izbora objekata odvodnjavanja.\r\nZa efektivno i efikasno odvodnjavanje površinskih kopova nije dovoljan optimalan izbor sistema i objekata već i dobro organizovan i upravljiv proces odvodnjavanja.\r\nZbog toga, na svim većim površinskim kopovima postoje službe koje prate, analiziraju i unapređuju rad sistema za zaštitu površinskog kopa i odlagališta od podzemnih i površinskih voda, čime doprinose izbegavanju posledica koje voda može da izazove direktno (poplavljivanje radova, odnošenje mehanizacije i dr.) ili indirektno (kretanje zemljanih masa velikih dimenzija).\r\nEfektivno i efikasno odvodnjavanje podrazumeva i izbor odgovarajuće metode, objekata i sistema odvodnjavanja površinskih kopova koji se razlikuju među sobom, jer neposredno zavise od količina površinskih i podzemnih voda, od fizičko-mehaničkih karakteristika mineralne sirovine i pratećih stena, od tehnologije eksploatacije i dr. Pravilan izbor i realizacija procesa odvodnjavanja treba da opravda funkcionalnost i ekonomičnost u odgovarajućim uslovima ovodnjenosti ležišta. Zbog svoje složenosti i značaja za površinsku eksploataciju procesu odvodnjavanja neophodno je posvetiti punu pažnju u svim periodima odnosno fazama površinske eksploatacije.\r\nIzražena potreba za strateškim upravljanjem aspektima životne sredine pri odvodnjavanju površinskih kopova, stavljanja van pogona i napuštanja objekta, tek nedavno je uspostavila jasne standarde dugoročnog planiranja površinske eksploatacije. Proces odvodnjavanja površinskog kopa, sa aspekta ukupnog planiranja površinskog kopa, je kontinuiran niz aktivnosti koji započinje prethodnim planiranjem i pre projektovanja, otvaranja i izgradnje objekata, a završava se postizanjem dugoročne stabilnosti terena i uspostavljanjem samoodrživog ekosistema.\r\nPri planiranju odvodnjavanja do posle eksploatacionog perioda neophodno je ostvariti, pored uslova za sigurnu i pouzdanu eksploataciju i ekološko socijalne uslove pri čemu su posebno važni zaštita zdravlja i sigurnosti ljudi, eliminisanje negativnih ekoloških uticaja, uspešno korišćenje zemljišta i resursa vode i socijalna i ekonomska korist u toku održivog razvoja i rada površinskog kopa.\r\n4. FAZE PROCESA ODVODNJAVANJA POVRSINSKIH KOPOVA\r\nSa aspekta odvodnjavanja, površinski kopovi su po pravilu veoma dinamični sistemi pod uticajem velikog broja prirodnih, tehničko tehnoloških, ekonomskih, ekoloških i bezbednosnih faktora i ograničenja u svim periodima životnog ciklusa. Životni ciklus svakog površinskog kopa, bez obzira na veličinu ili mineralnu sirovinu koja se eksploatiše, čine tri perioda, odnosno faze:\r\n- pre eksploataciona faza,\r\n- faza eksploatacije i\r\n- posle eksploataciona faza.\r\nPre eksploatacionu fazu površinskog kopa čine sve aktivnosti vezane za geološka istraživanja (rezerve i kvalitet mineralne sirovine, geomehanika, hidrogeologija itd.), tehno ekonomske analize različite detaljnosti, izrada tehničke dokumentacije, eksproprijacija i tenderske aktivnosti na nabavci planirane opreme za eksploataciju. Ova faza životnog ciklusa površinskog kopa još se zove i period analiza, istraživanja i planiranja.\r\nU zavisnosti od vremena realizacije radova na površinskom kopu, fazu eksploatacije čine period pripreme i otvaranja, period pune proizvodnje i period zatvaranja. U periodu pripreme i otvaranja vrši se čišćenje terena, izmeštanje rečnih tokova i komunikacija i odvodnjavanje ležišta od podzemnih voda.\r\nOtvaranje površinskog kopa obuhvata radove na skidanju otkrivke za obezbeđenje pristupa mineralnoj sirovini i omogućavanje realizacije planirane proizvodnje na otkrivci i mineralnoj sirovini. U ovom periodu izvode se vezni i etažni useci na svim etažama planirane konture otvaranja, formira se front radova potreban za period eksploatacije i izvode objekti odvodnjavanja.\r\nU periodu pune proizvodnje na površinskom kopu realizuju se u potpunosti radovi za planiranu proizvodnju na etažama otkrivke i mineralne sirovine. Osim radova na otkopavanju, u ovom periodu izvode se u kontinuitetu radovi na rekultivaciji i radovi na odvodnjavanju od površinskih i podzemnih voda saglasno dinamici eksploatacije.\r\nU periodu zatvaranja površinskog kopa prekida se sa otkopavanjem otkrivke, završava se sa otkopavanjem svih mogućih rezervi mineralne sirovine, vrši se demontaža opreme i komunikacija i izvode završni radovi na rekultivaciji površinskog kopa.\r\nNa Slici 4.1 šematski su prikazani periodi površinske eksploatacije koje čine aktivnosti u kontinuitetu od istraživanja i investicionih odluka pa sve do aktivnosti koje se sprovode na monitoringu životne sredine posle završene eksploatacije i sprovedenih planiranih mera rekultivacije površinskog kopa.\r\nSlika 4.1. Periodi površinske eksploatacije\r\nCeo životni ciklus definisan kroz periode površinske eksploatacije realizuje se kroz niz poslovnih procesa u svakom od perioda koji omogućuju efikasnu, efektivnu i pouzdanu eksploataciju mineralne sirovine na površinskom kopu. Jedan od ključnih procesa je i proces odvodnjavanja površinskog kopa. Analiza procesa odvodnjavanja izvršena je u kontekstu ostalih poslovnih procesa, ali i životnog ciklusa odnosno perioda površinske eksploatacije.\r\nSa aspekta poslovnih procesa površinske eksploatacije proces odvodnjavanja pripada grupi procesa tehničke podrške za realizaciju procesa proizvodnje i procesa rekultivacije. Na Slici 4.2 prikazan je dijagram toka analiziranog procesa odvodnjavanja sa pripadajućim potprocesima i procesnim aktivnostima.\r\nPrikazani dijagrama toka procesa odvodnjavanja je na konteksnom nivou i primenljiv je bez obzira na veličinu površinskog kopa, vrstu mineralne sirovine koja se eksploatiše i složenost ležišnih uslova. Takođe, primenljiv je prilikom otvaranja novog površinskog kopa ali i kada je potrebno dizajnirati ili redizajnirati proces odvodnjavanja na površinskom kopu na kome se vrši eksploatacija.\r\nSlika 4.2. Dijagram toka procesa odvodnjavanja na površinskim kopovima\r\nU kontekstu perioda ili faza površinske eksploatacije, faze ili procesi odvodnjavanja realizuju se u zavisnosti da li se radi o novom površinskom kopu ili postojećem, na kom se vrši eksploatacija. Ako je reč o novom površinskom kopu onda se faza planiranja odvodnjavanja realizuje u pre eksploatacionoj fazi površinske eksploatacije, a faza realizacije odvodnjavanja u eksploatacionoj i posle eksploatacionoj fazi površinske eksploatacije, sve do zatvaranja površinskog kopa i konačnog završetka procesa rekultivacije. Treba napomenuti da objekti odvodnjavanja odlagališta ostaju u funkciji i posle okončanja procesa rekultivacije kada se predaju na korišćenje i upravljanje novim korisnicima prostora zatvorenog i rekultivisanog površinskog kopa.\r\nKada je reč o postojećim površinskim kopovima na kojima se vrši eksploatacija mineralne sirovine, faze planiranja i realizacije procesa odvodnjavanja poklapaju se sa eksploatacionom fazom površinske eksploatacije. Ova situacija uglavnom se javlja kada je na postojećem površinskom kopu potrebno redizajnirati ili čak dizajnirati potpuno nov sistem odvodnjavanja zbog promene prirodnih, tehničkih i tehnoloških faktora i uslova na površinskom kopu. Na Slici 4.3 prikazana je fazno procesna usklađenost odvodnjavanja sa periodima površinske eksploatacije.\r\nSlika 4.3. Fazno procesna usklađenost odvodnjavanja i perioda površinske eksploatacije\r\n5. ANALIZA PROCESA ODVODNJAVANJA POVRŠINSKIH KOPOVA\r\nPri analizi procesa odvodnjavanja neophodno je pre svega da se on u potpunosti definiše, pri čemu je potrebno znati da:\r\n- Proces odvodnjavanja predstavlj a skup aktivnosti;\r\n- Aktivnosti procesa odvodnjavanja doprinose stvaraju vrednosti;\r\n- Aktivnosti procesa odvodnjavanja izvode ljudi i/ili oprema;\r\n- Proces odvodnjavanja često uključuje nekoliko organizacionih jedinica.\r\nIz prethodnog proizlazi princip da proces odvodnjavanja treba da budu organski, a ne mehanički. Odnosno, prilikom dizajniranja treba kreirati održive procese koji će delovati duže vreme u budućnosti - drugim rečima, procese koji će se povezati sa drugim procesima i uspešno obavljati svoje poslovne aktivnosti.\r\nVažnost kvalitetnog definisanja poslovnih procesa ogleda se u činjenici kako se najčešće može naići na procese koji su nepregledni, nedokumentovani i neprilagodljivi. Oni prolaze kroz različite funkcionalne celine pri čemu tradicionalno nailaze na nepremostive probleme prilikom prelaska iz jedne funkcionalne celine u drugu.\r\nKako bi se proces uspešno definisao, potrebno je znati i njegove karakteristike. Osnovne karakteristike svakog poslovnog procesa pa i procesa odvodnjavanja su sledeće:\r\n- Svaki proces ima svoj cilj;\r\n- Svaki proces ima svog vlasnika;\r\n- Svaki proces ima svoj početak i završetak;\r\n- U proces ulaze inputi, a izlaze outputi;\r\n- Proces je sastavljen od sekvencijalno izvodljivih aktivnosti;\r\n- Posmatrajući ulaze i izlaze procesa lako se utvrđuje efektivnost i efikasnost procesa;\r\n- Neizbežno kontinualno unapređenj e procesa.\r\nNije nužno da svaki proces koji ispunjava ove navedene zahteve bude i kvalitetan proces. Za sticanje takvog epiteta potrebno je da zadovolji i sledeće zahteve:\r\n- Outputi procesa treba stalno da dodaju dodatu vrednost;\r\n- Proces treba da ima kompetentnog vlasnika;\r\n- Proces treba da je razumljiv od strane svih i svi njegovi članovi su uključeni u odlučivanje;\r\n- Proces treba da ima indikatore za merenje efikasnosti i efektivnosti;\r\n- Kontinualno unapređenje procesa.\r\nKako bi se lakše i kvalitetnije upravljalo poslovnim procesima, organizacije pokušavaju da ih standardizuju. Standardizacija je jedna od ključnih karakteristika jer standardizovani procesi nude brojne prednosti kao što su na primer pojednostavljenje procesnih merenja, manje procesne troškove kao i povećanje organizacione fleksibilnosti [15]. Rezultati standardizacije su vrlo često i smanjenje vremena rada, veći kvalitet, bolji rezultati i manji broj procesnih zastoja. Ova strukturna karakteristika procesa je ključ za ostvarivanje koristi procesne orijentacije osiguravajući odgovarajući i napredan nivo procesne analize čineći organizaciju vidljivijom i jasnijom, a moguće devijacije i problemi su lako uočljivi. Naglašavajući takve procese, organizacije imaju sposobnost kapitalizacije novih prilika, eliminisanja uzroka koji vode do devijacija i poboljšanja celokupne uspešnosti poslovanja..\r\nPoslovne organizacije nastoje standardizovati svoje procese iz nekoliko razloga. Unutar kompanije, standardizovanje podstiče komunikaciju o tome kako se obavlja posao, omogućava jednostavni prelaz između procesnih granica kao i komparativno merenje uspešnosti. Takođe, obzirom da informacioni sistemi pružaju podršku poslovnim procesima, standardizacija omogućava preduzećima i uvođenje jedinstvenih i integrisanih informacionih sistema.\r\nU funkciji upravljanja procesom odvodnjavanja izdvajaju se upravljački procesi vezani za planiranje, realizaciju, monitoring i kontrolu. Upravljački procesi planiranja i realizacije mogu se poistovetiti sa fazama procesa odvodnjavanja. Analizom dijagrama toka procesa odvodnjavanja na kontekstnom nivou (Slika 4.2), jasno se mogu izdvojiti potprocesi i procesne aktivnosti koje se mogu grupisati u faze procesa odvodnjavanja.\r\nTako, grupa potprocesa i procesnih aktivnosti analiza ulaznih podataka i izbor metoda, objekata i sistema odvodnjavanja pripada fazi planiranja. Izlaz iz procesa ili faze planiranja su planovi izgradnje objekata odvodnjavanja i monitoringa i oni predstavljaju ulazne elemente realizacije procesa odvodnjavanja. Grupa potprocesa i procesnih aktivnosti izgradnja, eksploatacija i održavanje objekata odvodnjavanja pripada fazi realizacije. Izlaz iz procesa ili faze realizacija odvodnjavanja su kontinualni podaci o radu, kapacitetu, zastojima, efikasnosti i efektivnosti sistema odvodnjavanja na površinskom kopu. Procesi monitoringa i kontrole realizuju se sve vreme eksploatacije objekata odvodnjavanja i praktično pripadaju fazi realizacije.\r\nProcesno, odvodnjavanje se mora analizirati sa aspekta upravljačkih procesa i sa aspekta tehničko tehnoloških procesa. Sa aspekta upravljanja, standardizovani model koji čine procesi planiranja, realizacije, monitoringa i kontrole čine dovoljan i potreban nivo detaljnosti. Tehničko tehnološki procesi odvodnjavanja su svi oni procesi koji omogućavaju da se efektivno i efikasno realizuje odvodnjavanje površinskog kopa. Detaljnom analizom procesa odvodnjavanja površinskog kopa identifikovani su sledeći tehničko tehnološki procesi: analiza prostornih aspekata, analiza geoloških uslova, analiza hidrogeoloških parametara, analiza hidroloških parametara, analiza geomehaničkih parametara, analiza rudarskih radova, izbor sistema odvodnjavanja, izgradnja objekata odvodnjavanja, izbor opreme, sistem monitoringa, sistem kontrole i održavanje sistema odvodnjavanja. Na Slici 5.1 prikazan je model procesa sistema odvodnjavanja površinskih kopova. Prikazani model omogućuje kvalitetno i pouzdano odvijanje procesa odvodnjavanja u svim njegovim fazama, od preliminarnih planova, preko izrade investiciono tehničke dokumentacije do izgradnje i eksploatacije sistema odvodnjavanja jer ima procesno determinisan tok i jasnu proceduru.\r\n5.1. Planiranje procesa odvodnjavanja površinskih kopova\r\n5.1.1. Polazni parametri za potrebe odvodnjavanja površinskih kopova\r\nUspešna realizacija zaštite površinskog kopa od podzemnih i površinskih voda, pre svega, zavisi od stepena poznavanja hidroloških, hidrogeoloških i geomehaničkih karakteristika bliže i dalje zone ležišta i njihove pravilne interpretacije. Polazni parametri za potrebe odvodnjavanja, pored pomenutih, su i hidraulički i hidrodinamički parametri i parametri dinamike podzemnih voda.\r\nSlika 5.1. Modelprocesa sistema odvodnjavanja površinskih kopova\r\n5.1.2. Prostorni aspekti procesa planiranja odvodnjavanja površinskih kopova\r\nPolazne osnove za planiranje procesa odvodnjavanja površinskih kopova proističu iz analize prostornih aspekata ležišta mineralne sirovine kao i njegove bliže i dalje okoline. Prostorne aspekte čine geografski i morfološki podaci kao i podaci prostornih planova različitog nivoa sa podacima o infrastrukturnim objektima. Ovi podaci su inače osnova i za izradu planske i investiciono tehničke dokumentacije površinskog kopa. Sa aspekta odvodnjavanja uz pomenute posebno su važni ekološki uslovi bliže i šire okoline ležišta kao i zahtevi koji u značajnoj meri mogu da utiču na obim i dinamiku eksploatacije ležišta. Ovo se posebno odnosi na potencijalne uticaje sistema odvodnjavanja površinskog kopa na količine i kvalitet podzemnih voda u okolini ležišta. Na Slici 5.2 prikazan je model procesa analiza prostornih aspekata. Prikazani model procesa predstavlja deo ukupne procedure planiranja i realizacije sistema odvodnjavanja.\r\nSlika 5.2. Modelprocesa analiza prostornih aspekata\r\n5.1.3. Hidrološki parametri\r\nU hidrološke parametre, koji su značajni sa aspekta odvodnjavanja, spadaju: vodni bilans, veličina slivnih površina, visina i količina padavina i veličina oticaja.\r\nVodni bilans se zasniva na jednačini kontinuiteta, odnosno činjenici da je razlika mase vode koja padne i vode koja ispari u određenom vremenskom intervalu jednaka masi vode koja se akumulira na zemlji. Opšta jednačina vodnog bilansa je [46, 56, 57]:\r\ngde su: P - padavine,\r\nK - količina kondenzovane vode,\r\nD1 - površinski doticaj vode,\r\nD2 - podzemni doticaj vode,\r\nEi - evaporacija (isparavanje sa površine vode),\r\nE2 - evapotranspiracija (isparavanje sa zemljišta i kroz biljni pokrivač),\r\n01 - površinski oticaj,\r\n02 - podzemni oticaj vode,\r\nN1 - veštački odvod vode u druge slivove, N2 - vezana količina u samom prostoru i\r\nAW - promena početne zapremine vodne mase u određenom prostoru i određenom vremenu.\r\nSlivne površine su površine sa kojih voda dotiče u zonu površinskog kopa i mogu biti podzemne i površinske, a određene su vododelnicom.\r\nPadavine (visina i intenzitet) su veoma bitne za određivanje metode\r\n3 2\r\nodvodnjavanja. Veličinapadavina se izražava u mm (10 mm = 0,01 m ili 10 l na 1 m ). Padavine se prikazuju kao dnevne, mesečne, sezonske i godišnje. Intenzitet padavina predstavlja odnos visine padavina i vremena u kome je data visina registrovana:\r\nIzražava se kao maksimalni časovni ili dnevni intenzitet. Smatra se da period ispod 20 godina ne garantuje dovoljnu pouzdanost podataka.\r\nObjekti za odbranu od velikih voda dimenzionišu se prema kriterijumu učestalosti padavina. Za učestalost se koristi visina padavina u mm ili jačina kiša u mm/min. Jake kiše su kiše velike jačine, a kratkog trajanja.\r\nOticaj je pojava kada se deo padavina koncentriše u otvorene vodotokove i podzemne tokove.\r\nPrirodni činioci koji utiču na oticaj vode u okviru jednog sliva su geografski, sklop terena, oblik sliva, nagib terena i dr. Veštački činioci su oni koji nastaju usled delovanja čoveka.\r\nJedan od značajnijih geografskih činioca je vododelnica sliva, koja može biti površinska i podzemna. Površinska vododelnica je uglavnom stalna, dok podzemna zavisi od osobina stena, njihovog položaja i visine nivoa podzemnih voda.\r\nSa aspekta odvodnjavanja interesantan je i koeficijent oticaja koji predstavlja odnos otekle zapremine (Vo) sa datog sliva i ukupne zapremine padavina (Vp) za isti period:\r\nModel procesa analiza hidroloških podataka\r\nPrethodnom detaljnom analizom determinisani su hidrološki podaci potrebni za planiranje i izgradnju sistema odvodnjavanja površinskog kopa na bazi kojih je definisan procesni model (Slika 5.3). Prikazani model procesa je deo ukupne procedure planiranja i realizacije sistema odvodnjavanja ali istovremeno može da se koristi kao informaciona osnova za izgradnju integralnog informacionog sistema odvodnjavanja površinskog kopa.\r\nSlika 5.3. Modelprocesa analiza hidroloških podataka\r\n5.1.4. Geološki podaci\r\nJedan od obaveznih skupova podataka za planiranje i realizaciju sistema odvodnjavanja je i skup geoloških podataka. Za proces planiranja i realizacije sistema odvodnjavanja iz skupa geoloških podataka posebno su važni podaci o litološkim članovima (debljina, ponavljanje), zatim podaci o fizičko mehaničkim karakteristikama i podaci o hemijskim karakteristikama.\r\nOvi podaci čine bazu za definisanje procesnog modela analize geoloških podataka (Slika 5.4). Prikazani model procesa je deo ukupne procedure planiranja i realizacije sistema odvodnjavanja ali istovremeno može da se koristi kao informaciona osnova za izgradnju integralnog informacionog sistema odvodnjavanja površinskog kopa.\r\nSlika 5.4. Modelprocesa analiza geoloških podataka\r\n5.1.5. Hidrogeološki parametri\r\nProučavanje hidrogeoloških uslova jednog ležišta treba da obuhvati: određivanje tipova izdani i njihovo rasprostranjenje, uslove formiranja, kretanja i isticanja izdanskih voda, režim izdanskih voda, odnos izdanskih i površinskih voda i fizička svojstva izdanskih voda [3, 46, 52, 62].\r\nAnaliza hidrogeoloških uslova u kojima se određeno ležište nalazi ima za cilj određivanje reprezentativnih faktora bilansa voda i prognozu veličine priliva podzemnih (izdanskih) voda, što zahteva i primenu odgovarajućih metoda hidrogeoloških istraživanja.\r\nPo poreklu, podzemne vode mogu biti vadozne (infiltracione, kondenzacione i influacione), konatne (kopnene i marinske), juvenilne i metamorfne. Voda se u zemljištu pojavljuje kao vodena para (gasno stanje), hemijski vezana (zeolitna, konstituciona i kristalizaciona), fizički vezana, kapilarna, slobodna (tečno stanje) i u vidu leda (čvrsto stanje).\r\nPrema ispunjenosti pornog prostora u stenama, razlikuju se stene potpuno zasićene vodom, delimično zasićene i potpuno suve stene. Sa aspekta ovodnjenosti ležišta najznačajnije su slobodne, ili gravitacione podzemne vode.\r\nOsnovna hidrogeološka svojstva stena\r\nPoznavanje osnovnih hidrogeoloških svojstava stena (poroznost, vlažnost, kapilarnost, vodopropustljivost i izdašnost) ima veliki značaj pri izboru metode odvodnjavanja ležišta.\r\nPoroznost (p) utiče na vodopropusnost stena i predstavlja odnos zapremine pora prema ukupnoj zapremini stene. Razlikuje se aktivna (učestvuje u kretanju podzemnih voda) i pasivna (izolovana je i nema značaj na kretanje podzemnih voda) poroznost.\r\nKoeficijent poroznosti (e) predstavlja odnos zapremine pora prema zapremini čvrste mase [46, 57, 58]:\r\nTakođe, koeficijent poroznosti se može izraziti i preko poroznosti:\r\nPoroznost i koeficijent poroznosti za razne vrste stena su date u Tabeli 5.1.\r\nVlažnostje osobina stene da upija i zadržava određenu količinu vode. Razlikuje se prirodna, težinska i zapreminska vlažnost.\r\nPrirodnu vlažnost stena poseduje u prirodnom stanju i određuje se utvrđivanjem težina uzorka stene pre i posle sušenja na temperaturi 110oC.\r\nTežinska vlažnost se određuje iz odnosa ukupne težine vode prema težini čvrstih delova u steni, dok zapreminska vlažnost predstavlja odnos zapremine vode prema zapremini stene.\r\nTabela 5.1. Vrednosti poroznosti i koeficijenta poroznosti [46, 57]\r\nStepen vlažnosti jedne stene se može izraziti koeficijentom vlažnosti koji predstavlja dopunsku količinu vode koja se dodaje steni da bi bila potpuno zasićena:\r\ngde je: w - prirodna vlažnost,\r\nys - specifična težina stene i e - koeficijent poroznosti.\r\nPrema sadržaju vlažnosti, razlikuju se stene sa velikom vlažnošću (treset, gline, peskovite gline), stene sa srednjom vlažnošću (laporci, peskovi) i stene sa slabom vlažnošću (masivne, eruptivne i sedimentne). U odnosu na koeficijent vlažnosti stene mogu biti: stene male vlažnosti (Kw = 0-0,5), stene veoma vlažne (Kw = 0,5-0,8) i stene zasićene vodom (Kw = 0,8-1,0).\r\nKapilarnost predstavlja izdizanje tečnosti pod delovanjem kapilarnih sila u smeru suprotnom od gravitacionog kretanja. Kapilarno kretanje vode karakteriše izdizanje koje zavisi od vrste stene i vremena uspona koje je funkcija veličina frakcija u steni (podizanje vode u pesku kreće se od 15 do 100 cm za tri dana, a u glinama do 5 m u jednoj godini).\r\nVodopropusnost je svojstvo stena da kroz svoje pore propuštaju slobodnu (gravitacionu) vodu. Vodopropusnost zavisi od veličine pora, njihove strukture i povezanosti. Određuje se koeficijentom filtracije čija vrednost zavisi od razmere i strukture pora i fizičko-hemijskih svojstava tečnosti.\r\nKoeficijent filtracije se određuje posrednim (grafoanalitička metoda po formulama Hazena, Krigera, Tercagija i nomogramima) i neposrednim metodama (laboratorijske i\r\nn\r\nterenske metode). Stene sa koeficijentom filtracije >10-7 m/s smatraju se\r\nn\r\nvodopropusnim (kolektori), a sa koeficijentom filtracije <10- m/s smatraju se vodonepropusnim (izolatori).\r\nNa osnovu podataka granulometrijskog sastava stena, koeficijent filtracije se određuje preko empirijskih obrazaca, kao što je formula Hazena. Prema formuli Hazena efektivni prečnik zrna treba da bude u granicama od 0,1 do 3 mm, i ista se preporučuje za određivanje koeficijenta filtracije, gde je odnos d60 prema di0 manji od 5. Koeficijent filtracije se određuje iz izraza:\r\nK = (0,7 + 0,03 * T)C* d2, (m/dan), (5.7)\r\ngde je: T - temperatura opita,\r\nC - koeficijent jednorodnosti i def - efektivni prečnik zrna.\r\nVrednosti koeficijenta filtracije u zavisnosti od granulometrijskog sastava određenih vrsta stena dati su u Tabeli 5.2.\r\nTabela 5.2. Vrednosti koeficijenta filtracije za različite vrste stena [56]\r\nIzdašnost je sposobnost stena zasićenih vodom da pri sniženju nivoa vode odaju slobodnu gravitacionu vodu. Osnovni pokazatelj koji karakteriše izdašnost je koeficijent izdašnosti (^) i on predstavlja razliku između ukupne vode i maksimalne molekularne vode, a izražava se zapreminskim procentom. Koeficijent izdašnosti određuje količinu vode u steni u odnosu na zapreminu stene, a njegove vrednosti za određene stene date su u Tabeli 5.3.\r\nTipovi izdani\r\nPrema strukturnom tipu poroznosti mogu se izdvojiti zbijeni, pukotinski i karstni tip izdani. Prema hidrodinamičkim uslovima, odnosno, položaju nivoa izdani (Slika 5.5), mogu se izdvojiti izdani sa slobodnim nivoom i izdani sa nivoom pod pritiskom (arteski tip).\r\nSlika 5.5. Tipovi izdani\r\nZbijeni tip izdani se javlja u stenama sa intergranularnom poroznošću (šljunak i pesak). Pukotinski tip izdani se javlja kod stena sa pukotinskom poroznošću, gde voda cirkuliše duž sistema pukotina (ispucale magmatske, sedimentne i metamorfne stene), a karstni tip izdani se javlja u karstifikovanim karbonatnim stenama.\r\nPoznavanje režima podzemnih voda je neophodno za definisanje hidrogeoloških svojstava određenih tipova izdani. Veoma je bitan i odnos podzemnih i površinskih voda. Tu se razlikuju slučajevi kada reka hrani izdan, kada se izdan drenira u zoni rečnog korita i kada postoji uzajamna uslovljenost stanja nivoa izdani i vodostaja na reci. Izdani se najčešće dreniraju na kontaktu sa vodonepropusnim ili slabije propusnim stenama.\r\nRezerve podzemnih voda\r\nPod rezervama podzemnih voda podrazumeva se ukupna akumulacija slobodnih podzemnih voda. Mogu se izdvojiti statičke, dinamičke i eksploatacione rezerve podzemnih voda [10, 11, 46].\r\nStatičke rezerve se određuju preko formule:\r\ngde su: Q - ukupne rezerve,\r\nV - zapremina izdanske zone i s - specifična izdašnost.\r\nDinamičke rezerve se definišu veličinom podzemnog proticaja u posmatranom profilu izdani i određuju se preko obrasca:\r\ngde su: ksr - srednji koeficijent filtracije,\r\nhsr - srednja debljina izdanske zone, B - širina izdanskog toka i I - hidraulički gradijent.\r\nUkoliko se prihranjivanje izdani obavlja na račun infiltracije voda od padavina dinamičke rezerve se određuju preko obrasca:\r\ngde su: W - veličina infiltracije i F - površina rasprostranjenja izdani.\r\nEksploatacione rezerve su one količine slobodnih izdanskih voda koje se mogu održivo koristiti za određene namene:\r\ngde je: Qdop - dopunske rezerve.\r\nUslovi ovodnjenosti ležišta\r\nOvodnjenost ležišta pri površinskoj eksploataciji obuhvata sve pojave koje dovode do formiranja priliva rudničkih voda i izražava se preko koeficijenta ovodnjenosti (kv), koji predstavlja odnos količine iscrpene vode u m za određeni period (Q) i količine izvađene mineralne sirovine u tonama (Qp):\r\nPo koeficijentu ovodnjenosti ležišta se dele na: ležišta male ovodnjenosti (kv < 1), ležišta srednje ovodnjenosti (kv = 1 - 3), ležišta velike ovodnjenosti (kv = 3 - 10) i ležišta veoma velike ovodnjenosti (kv > 10).\r\nLežišta mogu biti sa jednostavnim, složenim i sa veoma složenim hidrogeološkim uslovima.\r\nLežišta sa jednostavnim hidrogeološkim uslovima su ona kod kojih su prateće stene vodonepropusne (gline, glinoviti peskovi i kompaktne stene). Uticaj površinskih tokova je mali s obzirom na karakteristike pratećih stena, pa se u tim slučajevima reke izmeštaju ili se postavljaju zaštitni stubovi.\r\nSa manje složenim hidrogeološkim uslovima su ležišta gde su prateće stene u krovini ili podini vodopropusne i sa formiranom izdani u povlati ležišta. Vodopropusna sredina je uglavnom sastavljena od peskova, peskovitih šljunkova, šljunkova ili raspucalih čvrstih stena.\r\nLežišta sa složenim hidrogeološkim uslovima imaju i u podini i u krovini prateće stene koje su vodopropusne i zasićene podzemnim vodama.\r\nU stenama je formirana izdan sa slobodnim nivoom ili nivoom pod pritiskom. Izdani su sa stalnim ili povremenim prihranjivanjem. Prateće stene su peskovi, šljunkovi i raspucale stene.\r\nLežišta sa veoma složenim hidrogeološkim uslovima imaju korisnu mineralnu sirovinu i prateće stene u više slojeva. Izdani formirane u ovim stenama mogu ili ne, biti hidraulički povezane. Sve prateće stene su zasićene vodom i uglavnom rastresite ili raspucale čvrste stene. Izdani se stalno prihranjuju.\r\nOdređivanje doticaja podzemnih voda u zonu površinskog kopa\r\nOdređivanje doticaja podzemnih voda u rudarstvu je moguće približnim metodama, i to: Metodom hidrogeološke analogije, Metodom vodnog bilansa, Analitičkom metodom i Numeričkim metodama.\r\nKod Metode hidrogeološke analogije primenjuju se iskustva sa ležišta sa istim ili sličnim hidrogeološkim uslovima, što znači da je ova metoda približna, a da su rezultati dobijeni po njoj samo orijentacionog karaktera. Određivanje doticaja podzemnih voda u površinski kop vrši se pomoću veličine depresije:\r\n- za izdani sa slobodnim nivoom:\r\n- Za izdani sa nivoom pod pritiskom:\r\ngde su: Q - doticaj podzemne vode koji se očekuje,\r\n- doticaj podzemne vode u kop sa kojim se vrši poređenje, S - depresija koja se predviđa, S^ - depresija (sniženje nivoa) za pritok H - debljina vodenog sloja i\r\nH - debljina vodenog sloja sa kojim se vrši poređenje.\r\nOdređivanje doticaja podzemne vode Metodom hidrogeološke analogije prema veličini rudarskih radova vrši se pomoću obrasca:\r\ngde je: n u granicama od 2 do 5 (u zavisnosti od veličine površina), F - površina rudarskih radova gde se proračunava doticaj, a F^ - površina rudarskih radova gde je poznat doticaj.\r\nTakođe, ako je poznat koeficijent ovodnjenosti ležišta, može se izračunati doticaj podzemnih voda preko obrasca:\r\ngde je: p - količina korisne iskopine koju treba iskopati, a t - vreme za koje se može iskopati.\r\nMetoda vodnog bilansa se retko koristi, jer zahteva detaljno poznavanje svih komponenti koje određuju vodni bilans.\r\nAnalitička metoda se najčešće koristi za određivanje doticaja podzemnih voda kod useka otvaranja, ako je u blizini površinskog kopa reka i ako je pritok iz aluvijona u slučaju nagnutog vodonepropusnog sloja.\r\nPritok podzemnih voda kod useka otvaranja (Slika 5.6) se određuje pomoću formule:\r\ngde su: k - koeficijent filtracije,\r\nL - dužina useka otvaranja,\r\nHd - visina od vodonepropusnog sloja do odvodnih kanala u useku, Hp - rastojanje od nivoa reke do vodonepropusnog sloja, Hn - rastojanje od NPV do vodonepropusnog sloja, Bp, Bn - radijusi depresije sa obe strane useka.\r\nSlika 5.6. Određivanje pritoka podzemne vode kod useka otvaranja\r\nDoticaj podzemnih voda kada je reka u blizini površinskog kopa (Slika 5.7) određuje se preko formule:\r\ngde su: k - koeficijent filtracije,\r\nl - rastojanje od ivice reke prema kopu do donje ivice dna kopa, b - širina reke, a\r\nN - koeficijent koji se određuje sa dijagrama (Slika 5.8).\r\nOdređivanje doticaja podzemne vode iz aluvijona u slučaju nagnutog vodonepropusnog sloja, prema Slici 5.9 vrši se primenom obrasca:\r\ngde su: k - koeficijent filtracije,\r\nL - dužina fronta za koji se računa pritok,\r\nh, ho - vertikalno rastojanje od depresionih površina do vodonepropusnog sloja i Hi, H2 - vertikalno rastojanje od depresionih površina do dna kopa.\r\nSlika 5.7. Određivanje doticaja podzemnih voda ako je reka u blizini\r\nSlika 5.8. Dijagram sa koga se određuje koeficijent N\r\nSlika 5.9. Skica za određivanje doticaja podzemne vode iz aluvijona pri nagnutom sloju\r\nNumeričke metode određivanja veličine doticaja u površinski kop baziraju se na rešenju parcijalnih diferencijalnih jednačina koje opisuju kretanje podzemnih voda u izdanima sa slobodnim nivoom ili pod pritiskom.\r\nZa rešavanje ovih jednačina moraju se postaviti granični uslovi (padavine, vodostaj reke, podzemni doticaj, rad drenažnog sistema za zaštitu kopa od podzemnih voda - bunari, vodonepropusni ekran, kanali i dr.) i izabrati neko početno stanje režima podzemnih voda. Savremena primena numeričkih metoda bazira se na upotrebi računara i odgovarajućeg softvera kojim se vrši modeliranje podzemnih voda.\r\nPrimena ovih metoda je najkompletnija, tako da se kao rezultat mogu odrediti veličine doticaja u kop za različite varijante odbrane kopa od podzemnih voda.\r\nHemizam podzemnih voda\r\nSa aspekta odvodnjavanja bitne su dve hemijske karakteristike podzemnih voda, i to stabilnost hemijskog sastava što odlučuje o intenzivnosti kolmatacije filtera bunara i korozivno delovanje. Kolmataciju izazivaju čvrste čestice, tvrdoća vode, električna provodnost i mikroorganizmi. Koroziju filtera izazivaju joni sadržani u vodi, joni nastali iz minerala i joni koji nastaju disocijacijom vode.\r\nPri izboru objekata odvodnjavanja bitan je sadržaj sumpornih soli koje deluju na cement, kao i sadržaj kiselina agresivnih na gvožđe. Kiselost vode se izražava preko PH vrednosti, odnosno koncentracije vodonikovih jona.\r\nModel procesa analiza hidrogeoloških parametara\r\nPrethodnom detaljnom analizom determinisani su hidrogeološki podaci potrebni za planiranje i izgradnju sistema odvodnjavanja površinskog kopa na bazi kojih je definisan procesni model (Slika 5.10). Prikazani model procesa je deo ukupne procedure planiranja i realizacije sistema odvodnjavanja ali istovremeno može da se koristi kao informaciona osnova za izgradnju integralnog informacionog sistema odvodnjavanja površinskog kopa.\r\nSlika 5.10. Modelprocesa analiza hidrogeoloških podataka\r\n5.2. Analiza ulaznih parametara za realizaciju procesa odvodnjavanja\r\nUz prostorni model, koji proizilazi iz analize prostornih aspekata, uz geološki model koji proizilazi iz analize geoloških podataka, hidrodinamički model je ključan za pouzdan izbor sistema odvodnjavanja površinskog kopa.\r\nUz hidrološke i hidrogeološke podatke za izradu hidrauličkog modela važno je poznavanje hidrauličkih i hidrodinamičkih parametra i parametra dinamike podzemnih voda.\r\n5.2.1. Hidraulički parametri\r\nKada je reč o hidrauličkim parametrima za hidrodinamički model važno je poznavanje osnovnih fizičkih osobina tečnosti: gustine, zapreminske težine, stišljivosti i viskoziteta kao i hidrostatičkog pritiska.\r\nGustina tečnosti p predstavlja masu jedinice zapremine, a za uslove homogene tečnosti može se izračunati preko obrasca:\r\nZapreminska težina tečnosti predstavlja težinu jedinice zapremine:\r\na kako je težina tečnosti G = m*g, to sledi da je:\r\nGustina i zapreminska težina tečnosti se menjaju sa promenom temperature. Stišljivost tečnosti se izražava Hukovim zakonom:\r\ngde su: AV/V - relativni priraštaj zapremine tečnosti, Ap - priraštaj pritiska i\r\nE - modul elastičnosti (za vodu E = 2*109 Pa).\r\nViskozitet tečnosti je pojava unutrašnjeg trenja u tečnosti i izražava se preko koeficijenta apsolutnog viskoziteta (^) ili kinematskog koeficijenta viskoziteta (v):\r\nViskozitet se menja sa promenom temperature.\r\nHidrostatički pritisak predstavlja silu hidrostatičkog pritiska (P) koja deluje na jedinicu površine (W) i izražava se obrascem:\r\nOsnovne osobine su mu da je uvek upravan na površinu na koju deluje i da u svakoj tački deluje podjednako u svim pravcima. Kako se osnovna jednačina hidrostatičkog pritiska dobija iz uslova ravnoteže tečnosti, biće:\r\ngde su: P/(p*g) - energija hidrostatičkog pritiska jedinice težine tečnosti, Z - energija položaja jedinice težine tečnosti i\r\nn - ukupna energija jedinice težine tečnosti u odnosu na usvojenu referentnu ravan.\r\nKada se referentna ravan (n = 0) postavi na nivo posmatrane tačke, onda se osnovna jednačina hidrostatike može napisati kao:\r\nodnosno:\r\nšto j e poznato kao Paskalov zakon.\r\n5.2.2. Hidrodinamički parametri\r\nStrujanje tečnosti može se obavljati u ustaljenom ili neustaljenom režimu. Prema vrsti kretanja tečnosti razlikuje se strujanje pod pritiskom (tečenje u cevima) i strujanje sa slobodnom površinom (tečenje u rekama i kanalima).\r\nJednačina proticaja glasi:\r\ni predstavlja zapreminu tečnosti koja u jedinci vremena protekne kroz dati poprečni presek (ra).\r\nBernulijeva jednačina\r\nOsnovna jednačina strujanja realne tečnosti poznata je kao Bernulijeva jednačina i ona se za slučaj strujnog toka, posmatranog u dva poprečna preseka može napisati u sledećem obliku:\r\ngde su: V - srednja brzina u posmatranom poprečnom preseku,\r\na - Koriolisov koeficijent (1,06 < a < 1,13), a koji je najčešće « 1 i\r\nh*ra1-2 - energetski gubitak jedinice težine tečnosti usled premeštanja sa preseka\r\n1-1 do 2-2.\r\nEnergija jedinice težine tečnosti posmatranog preseka izražava se preko obrasca: Hidraulički otpori\r\nU odnosu na fiziku procesa strujanja tečnosti, razlikuje se laminarni i turbulentni režim strujanja. Laminarno strujanje se odvija u paralelnim slojevima i glavna karakteristika mu je da je gubitak energije proporcionalan brzini strujanja tečnosti. Turbulentan režim karakteriše brzina i mešanje delića tečnosti duž strujnog toka, a gubitak energije je proporcionalan kvadratu brzine.\r\nKod strujanja u cevima turbulentni režim se javlja kada je Rejnoldsov broj Re > 2300.\r\ngde su: v - brzina strujanja, d - prečnik cevi i\r\nv - kinematski koeficijent viskoziteta.\r\nMeđutim, u uslovima strujanja podzemnih voda režim je uglavnom laminaran (stene sa intergranularnom poroznošću), a gubici energije duž toka nastaju zbog savladavanja hidrauličkih otpora strujanja.\r\nGubici energije su: gubici usled trenja, linijski i lokalni gubici. Za proračun gubitaka energije usled trenja duž cevi (turbulentni režim) koristi se Darsi-Vajsbahova jednačina:\r\ngde su: X - koeficijent trenja (0,02 < X < 0,05), l - dužina cevi i d - prečnik cevi.\r\nZa proračun kanala u određenim uslovima, kao i za cevi koristi se Šezijeva jednačina:\r\ngde su: C - Šezijev koeficijent, a R - hidraulički radijus:\r\ngde su: ra - površina,\r\nX - okvašeni obim,\r\nJ - hidraulički pad (gubitak energije na jedinicu dužine toka): Šezijev koeficijent se računa po Maningovoj formuli:\r\ngde je n - koeficijent hrapavosti.\r\nŠezijeva jednačina sa Maningovom formulom je:\r\na kada se uvede proticaj, dobija se izraz:\r\nDarsi-Vajsbahov koeficijent trenja se kreće u granicama od 0,02 do 0,05, a izračunava se preko formule:\r\nOpšti izraz za proračun lokalnih gubitaka je:\r\ngde je - koeficijent lokalnog gubitka.\r\nLokalni gubici energije javljaju se u slučaju naglog proširenja ili suženja toka, zatim kod dijafragmi, kolena, krivina i zatvarača.\r\nU uslovima površinske eksploatacije često se koriste cevi za odvod vode sa kopa, što je dobar primer strujanja tečnosti pod pritiskom.\r\nU potpuno ispunjenim cevima, vlada stalan pritisak. Za proračun strujanja tečnosti u cevima koriste se Bernulijeva, Darsi-Vajsbahova i Šezijeva jednačina.\r\nZa proračun strujanja tečnosti u cevima gde su značajni gubici, koristi se jednačina:\r\nKada se lokalni gubici mogu zanemariti u odnosu na gubitke usled trenja, za cevi velike dužine, ukupni gubitak energije se računa pomoću Šezijeve jednačine:\r\nAko je proticaj duž cevovoda isti, onda se koristi sledeća jednačina:\r\n5.2.3. Parametri dinamike podzemnih voda\r\nPoznavanje kretanja podzemnih voda za odvodnjavanje površinskih kopova je veoma bitno, ne samo u fazi istraživanja i projektovanja, već i u toku izvođenja rudarskih radova. Da bi se sprečilo štetno dejstvo podzemnih voda, potrebno je preduzeti mere koje će biti u skladu sa zakonima kretanja podzemnih voda.\r\nKod hidrodinamičkih proračuna potrebno je izabrati odgovarajuću proračunsku šemu, koja najrealnije reprezentuje prirodne uslove. Tako bi sredina mogla biti šematizovana kao homogena i izotropna (u svim tačkama i u svakom pravcu je ista veličina filtracionih karakteristika) ili homogena i anizotropna (filtracione karakteristike se u datoj tački razlikuju u zavisnosti od pravca posmatranja).\r\nPri procesu filtracije u poroznoj sredini postoji velika površina kontakta između vode i čvrste materije, i u takvim slučajevima se javlja otpor kretanju, koji je proporcionalan viskozitetu tečnosti. Razlikuju se geometrijska (n) i dinamička (£) poroznost. Geometrijska poroznost predstavlja odnos zapremine pora prema ukupnoj zapremini sredine, dok dinamička poroznost predstavlja odnos zapremine aktivnog dela pora prema ukupnoj zapremini. Iz ovoga se vidi da je dinamička poroznost manja od geometrijske.\r\nU poroznoj sredini strujanje se odvija samo kroz pore. Realna brzina je ona koja se odvija u aktivnom delu pora. Radi olakšavanja proračuna uvodi se pojam filtracione (Darsijeve) brzine, koja predstavlja odnos proticaja i ukupnog poprečnog preseka filtracionog toka:\r\ngde su: V - filtraciona brzina, a Vo - realna brzina. Darsijev zakon\r\nU uslovima strujanja podzemne vode, ukupna energija preseka se poklapa sa potencijalnom energijom, pošto su brzine kretanja vode veoma male (10-5 m/s):\r\nDarsi je posle brojnih eksperimenata strujanja tečnosti kroz cev ispunjenu peskovitim materijalom, postavio osnovni zakon filtracije. Na osnovu rezultata eksperimenta Darsi je utvrdio da postoji stalna zavisnost između filtracione brzine i pada:\r\ngde su: K - koeficijent filtracije i J - hidraulički pad (J = An / AS).\r\nDarsijev zakon pokazuje da se strujanje tečnosti odvija u laminarnom režimu i da važi u poroznoj sredini u kojoj se zadržava laminaran režim strujanja.\r\nPrelaz iz laminarnog u turbulentan režim strujanja, definiše se preko Rejnoldsovog broja, pa će u slučaju strujanja podzemne vode u intergranularnim sredinama biti:\r\ngde su: V - filtraciona brzina, de - prečnik zrna (d17 > de > d10) i v - kinematski koeficijent viskoziteta.\r\nPovećanjem proticaja, odnosno brzine, Darsijev zakon se narušava i strujanje prelazi u turbulentno, pa će biti:\r\nDruga bitna karakteristika izdani je specifična izdašnost izdani, koja je vezana za nestacionarni režim strujanja i manifestuje se različito kod strujanja pod pritiskom i strujanja sa slobodnom površinom.\r\nSpecifična izdašnost izdani predstavlja zapreminu vode koju izdan daje, ili akumulira, usled jedinične promene pijezometarskog nivoa izdani. U uslovima strujanja sa slobodnom površinom vode specifična izdašnost (^) predstavlja efektivnu poroznost.\r\nVrednosti specifične izdašnosti za uslove elastičnog režima strujanja su dosta manje\r\n3 5\r\nod efektivne poroznosti i kreću se u granicama od 10- do 10- .\r\nOsnovne jednačine strujanja podzemne vode\r\nU opštem slučaju za uslove ravanskog toka, strujanje podzemne vode je opisano jednačinom Busineska:\r\ngde je: n - pijezometarski nivo,\r\nT - koeficijent vodoprovodnosti: T = M*k, M - debljina vodenog sloja, a K - koeficijent filtracije,\r\nW - infiltracija i ^ - specifična izdašnost izdani.\r\nU slučaju kada se izdan može šematizovati kao homogena i izotropna, sa konstantnom debljinom i bez infiltracije, jednačina nestacionarnog strujanja podzemne vode glasi:\r\nKada je strujanje podzemne vode stacionarno, onda je: — = 0 i — = 0, pa je\r\ndt St\r\nstrujanje podzemne vode opisano Laplasovom jednačinom:\r\nHidraulička teorija filtracije\r\nHidraulička teorija filtracije polazi od uslova kretanja podzemnih voda zasnovanih na šemi kontinuuma i Darsijevom zakonu filtracije, i uvodi pojmove poprečnog preseka izdanskog toka po celoj njegovoj visini, srednje vrednosti brzine, proticaja i pritiska, itd.\r\nU okviru ove teorije se analiziraju: jednoliko ustaljeno strujanje u izdani pod pritiskom, jednoliko ustaljeno strujanje u izdani sa slobodnom površinom, nejednoliko ustaljeno strujanje u izdani sa slobodnim nivoom i nejednoliko ustaljeno strujanje u izdani sa slobodnim nivoom uz učešće filtracije.\r\nSlika 5.11. Jednoliko ustaljeno strujanje u izdani podpritiskom\r\nJednoliko ustaljeno strujanje u izdanipodpritiskom (Slika 5.11) javlja se u izdani koju ograničavaju dva toka i gde se filtracioni proticaj može šematizovati kao ravansko strujanje.\r\nFiltraciona brzina je data Darsijevom jednačinom:\r\nAko se diferencijalna jednačina razmatra u granicama od x = 0, n = n^ do x = L, n = n2, srednja brzina toka će biti:\r\nOdavde sledi da je: a filtracioni proticaj kroz izdan:\r\nSpecifičan proticaj je jednak filtracionom proticaju jedinice širine:\r\nJednoliko ustaljeno strujanje u izdani sa slobodnim nivoom (Slika 5.12) se može šematizovati kao jednoliko, kada se odvija po vodonepropusnoj podlozi. Tada se pad energije (JE) podudara sa nagibom podine izdani (i).\r\nKako pad pijezometarske linije (Jn) odgovara padu slobodne površine, biće:\r\nSlika 5.12. Ustaljeno strujanje sa slobodnim nivoom\r\nPad linije energije je: a filtracioni proticaj je:\r\nProticaj na jedinicu širine strujnog toka se računa po obrascu:\r\ngde je ho - normalna dubina koja odgovara jednolikom strujanju\r\nNejednoliko ustaljeno strujanje u izdani sa slobodnim nivoom (Slika 5.13) je kada\r\nstrujnice nisu međusobno paralelne (JE ^ io).\r\nSlika 5.13. Nejednoliko ustaljeno strujanje sa slobodnim nivoom\r\nZa slučaj kada je strujanje postepeno promenljivo, uvodi se hipoteza Dipija, gde se vertikalna komponenta brzine zanemaruje, a filtraciona brzina je predstavljena samo horizontalnom komponentom.\r\nJednačina za nejednoliko ravansko strujanje je:\r\n(5.63)\r\nOsnovna jednačina nejednolikog strujanja (Slika 5.14) u ovom slučaju je: gde je: h - dubina vode, a ho - normalna dubina vode.\r\nSlika 5.14. Nejednoliko ravansko strujanje\r\nSlika 5.15. Nejednoliko kretanje između dve paralelne vertikalne granice\r\nU slučaju kada je podina horizontalna (io = 0), nejednoliko kretanje se može javiti samo kao depresija jediničnog proticaja između dve vertikalne granice (Slika 5.15). Tada je strujanje podzemne vode opisano u granicama od x = 0, n = —^ do x = l, n = n2, pa sledi:\r\nSlika 5.16. Sema za određivanje linije proviranja\r\nJednačina linija slobodne vodene površine (parabola Dipija - Slika 5.16), za io = 0 dobija se rešenjem jednačine:\r\nUvođenjem hipoteze Dipija, sračunata linija slobodne vodene površine se razlikuje od realne. Parabola Dipija je uvek ispod realne linije slobodne vodene površine.\r\nRešavanjem jednačine u granicama od x = 0, n = n^ do x = l, n = n2, dobija se jednačina linije slobodne vodene površine:\r\nNejednoliko ustaljeno strujanje u izdani sa slobodnim nivoom uz učešće filtracije (Slika 5.17) može se ušemiti kao jednodimenzionalno ustaljeno strujanje.\r\nPoložaj maksimalne dubine izdani za x = 0 je:\r\nSlika 5.17. Ustaljeno strujanje uz učešće infiltracije Količina vode koja utiče u izdan iz reke ili se iz izdani infiltrira u reku je:\r\nProticaj kroz presek 1-1 za x = 0 je: Proticaj kroz presek 2-2 za x = 1 je:\r\nSa gledišta proticaja kroz presek 1-1 (x = 0) i oblika krive slobodne vodene površine mogu se javiti tri slučaja:\r\n- ako je a < 0 i q^=0 < 0, onda je to infiltracija iz izdani u tok reke,\r\n- ako je a = 0 i q^=0 = 0, onda nema doticaja i\r\n- ako je a > 0 i qx=0 > 0, onda je to doticaj iz toka reke u izdan.\r\n5.2.4. Modeliranjepodzemnih voda\r\nZa rešavanje i prognozu složenih pojava strujanja podzemnih voda najčešće se koriste numerički simulacioni modeli a potrebni uslovi su poznavanje opisanih hidroloških, hidrogeoloških, hidrodinamičkih i hidrauličkih parametara i parametara dinamikepodzemnih voda [1, 53, 54].\r\nVećina modela za analizu strujanja podzemnih voda, koji su danas u upotrebi su determinističkog matematičkog karaktera. Deterministički modeli se baziraju na zakonu očuvanja mase, količine kretanja i energije i prikazuju uzročno-posledične veze i iziskuju rešavanje parcijalnih diferencijalnih jednačina. Tačna rešenja dobijaju se analitičkim rešavanjem ali analitički modeli zahtevaju visok stepen idealizacije parametara i graničnih uslova. Heterogenost ili raznolikost svojstava izdani predstavlja važnu osobinu i osnovna je karakteristika svih geoloških sastava pa i hidrogeoloških. Zato se uobičajeno koriste modeli sa prostorno i/ ili vremenski varijabilnim parametrima koji omogućavaju verniji prikaz realne sredine. Numeričke metode rešavanja jednačina procesa daju približna rešenja kroz prostornu i vremensku diskretizaciju. U okvirima modelskog diskretizovanog domena, promenjiva svojstva, granice i delovanja vezana za hidrogeološki sistem daju se kao pretpostavljene vrednosti.\r\nBroj i oblik jednačina koje se rešavaju određuje se na bazi poznavanja dominantnih procesa. Koeficijenti u jednačinama su pokazatelji svojstava, graničnih uslova i delovanja na posmatrani sistem. Zavisne varijable u jednačinama su pokazatelji stanja sistema i matematički su određene rešenjem jednačina. Kada se dimenzije diskretne mreže, granični uslovi i koeficijenti filtracije odnose na određeno geografsko područje, tada se dobija karakteristični model područja - regiona. Ako korisnik modela nije svestan ili zanemaruje detalje vezane uz numeričke metode, (uključujući i aproksimacije), način diskretizacije i tehnike rešavanja rezultujućih matrica, mogu uzrokovati značajne greške (koje mogu ostati i neprimećene).\r\nProcesi strujanja podzemnih voda uglavnom se opisuju jednačinama procesa opisanim Darcy-evim zakonom i zakonom održanja mase (jednačina kontinuiteta). Međutim Darcy-ev zakon ima ograničenja koja se moraju uzeti u obzir kod modeliranja.\r\nRealnu okolinu u kojoj se odvija strujanje podzemnih voda sačinjava kompleksna, trodimenzionalna, heterogena hidrogeološka sredina.\r\nOva varijabilnost uveliko utiče na strujanje podzemne vode. Takva sredina se može tačnije opisati samo kroz pažljiva hidrogeološka terenska ispitivanja. Bez obzira na količinu podataka kojom se raspolaže, uvek postoji određena verovatnoća pojave greške u opisu graničnih uslova i ostalih karakteristika podzemnih sistema.\r\nStohastički pristup u prikazu i opisu potpovršinskih stenskih sistema pokazuje prednost u opisivanju njenih heterogenih karakteristika.\r\nPoslednjih godina, razvoj softvera koji koriste metodu matematičkog modeliranja strujanja podzemnih voda išao je u pravcu razvoja pravih trodimenzionalnih (3D) modela, koji za osnovu imaju jednačinu strujanja podzemnih voda u trodimenzionalnom koordinatnom sistemu, koja glasi [44, 50]:\r\ngde su: x, y, z - koordinate Dekartovog pravouglog koordinatnog sistema,\r\nK^, Kw, Kzz - vrednosti koeficijenata filtracije u pravcu x, y i z ose (LT-1), h - pijezometarski nivo (L),\r\nW - zapreminski proticaj po jedinici zapremine porozne sredine, koji predstavlja prihranjivanje ili dreniranje izdani u jedinici vremena (LT-1), ^ - specifična izdašnost izdani (-).\r\nGornja jednačina zajedno sa graničnim i početnim uslovima predstavlja matematički izraz za strujanje podzemnih voda kroz poroznu sredinu, šematizovanu modelom kontinuuma. Ona opisuje strujanje u heterogenoj i anizotropnoj sredini tokom vremena, sa pretpostavkom da su komponente koeficijenta filtracije (K^, Kw, Kzz) paralelne sa Dekartovim koordinatnim osama. Osim za neke krajnje jednostavne uslove strujanja podzemnih voda ne postoji analitičko rešenje za jednačinu, tako da su u upotrebi različite numeričke metode za dobijanje aproksimativnih rešenja.\r\nNumeričke metode rešavanja jednačina procesa\r\nParcijalne diferencijalne jednačine kojima se opisuje strujanje podzemnih voda mogu se rešavati analitički ili numerički. Prednosti analitičkog načina rešavanja i rešenja, ukoliko ih je moguće koristiti, su to što se uglavnom dobijaju tačna rešenja jednačina procesa. Mnoga analitička rešenja jednačine strujanja imaju ograničenja kod 1D, 2D i posebno 3D problema kojima se simuliraju složeni hidogeološki uslovi.\r\nZa probleme gde pojednostavljeni analitički modeli ne mogu dovoljno dobro da opišu fizičke karakteristike analizirane sredine, koriste se parcijalne diferencijalne jednačine strujanja koje se rešavaju numerički. U tom slučaju kontinualne varijable zamenjuju se diskretnim varijablama definisanim po prostornoj mreži.\r\nTime se kontinualne diferencijalne jednačine, kojima se definišu potencijali na celom podzemnom sistemu, zamenjuju konačnim brojem algebarskih jednačina za definisanje potencijala u tačkama. Takav sistem algebarskih jednačina uglavnom se rešava matrično u sklopu formiranog numeričkog modela.\r\nNajčešće korišćene metode koje se koriste kod numeričkog rešavanja problema podzemnog strujanja. su metoda konačnih razlika i metoda konačnih elemenata. Obe metode zahtevaju da se analizirano područje podeli mrežom na manja potpodručja (ćelije ili elemente) koji su u vezi sa čvornim tačkama (u centru ili na granicama potpodručja).\r\nMetoda konačnih razlika aproksimira odgovarajuću derivaciju parcijalne diferncijalne jednačine (razlika vrednosti nezavisnih varijabli u susednim čvorovima sa uvažavanjem udaljenosti između čvorova u dva uzastopna vremenska trenutka i sa uvažavanjem vremenskog koraka između njih).\r\nU metodi konačnih elemenata pretpostavljaju se funkcije zavisnih varijabli i parametara za procenu odgovarajuće integralne formulacije diferencijalnih jednačina. Huyakorn i Pinder [17], prikazali su vrlo opsežnu analizu primene metode konačnih elemenata u rešavanju problema strujanja podzemnih voda. U oba numerička pristupa diskretizacija vremena i prostora dozvoljava da se neprekinuti granični problemi u rešavanju parcijalne diferencijalne jednačine zamene rešenjem skupa algebarskih jednačina. Ove jednačine tada se mogu rešiti iterativno ili direktno pomoću matričnog sistema.\r\nSvaka opisana metoda ima prednosti i mane, ali samo za nekolicinu problema podzemnog strujanja može se reći da je jedna metoda bolja od druge. Generalno metode konačnih razlika lakše su za programiranje i tipično su izvedene za relativno jednostavne ortogonalne mreže čime je olakšan i unos podataka. Metode konačnih elemenata uglavnom zahtevaju upotrebu više sofisticiranih matematičkih aparata, ali za neke probleme mogu dati tačnija numerička rešenja od standardne metode konačnih razlika.\r\nVelika prednost metode konačnih elemenata je fleksibilnost kod definisanja mreže konačnih elemenata, čime se omogućava dobra prostorna aproksimacija nepravilnih graničnih uslova izdani.\r\nSama konstrukcija i unos podataka je značajno komplikovanija za nepravilne mreže konačnih elemenata nego za pravilne pravougaone ortogonalne mreže konačnih razlika. Hipotetički, izdan koja je diskretizovana koristeći mrežu konačnih razlika i konačnih elemenata prikazana je na Slici 5.18 i Slici 5.19.\r\nSlika 5.18. Numeričko rešenje: metoda konačnih razlika\r\nSlika 5.19. Numeričko rešenje: metoda konačnih elemenata\r\nPravougaona mreža konačnih razlika aproksimira granice izdani stepenasto pa se neki čvorovi i ćelije nalaze van granica područja od interesa. Nasuprot tome, mreža kod konačnih elemenata može dobro da prati spoljnje granice izdani koristeći najmanji broj čvorova.\r\nU zavisnosti od broja prostornih dimenzija, radi se o 0D, 1D, 2D ili 3D modelima. 0D modeli zavisni su od jedne varijable i to od vremena t. Ovi modeli podrazumevaju homogenost sistema odnosno, da je trenutno stanje po celom kontrolnom volumenu nepromenljivo.\r\nKako je vreme t jedina nezavisna varijabla i u stacionarnom kontrolnom volumenu, analitičkom formulacijom dolazi se do običnih diferencijalnih jednačina, u kojima nepoznate funkcije zavise samo od jedne nezavisne varijable.\r\n1D, 2D i 3D modeli mogu biti stacionarni i nestacionarni. Modeli koji nisu zavisni od vremena nazivaju se stacionarni modeli, a modeli zavisni od vremena nestacionarni modeli. Do stacionarnog stanja dolazi se u idealizovanim modelima, a neophodan uslov za stacionarno stanje je da su spoljni procesi ili parametri nepromenjivi u vremenu.\r\n1D modelima analiziraju se na primer promene u vertikalnom ili horizontalnom smeru sistema, 2D modeli uključuju dve prostorne varijable a 3D modeli koriste se za praćenje promena po celome posmatranom volumenu, u sve tri prostorne varijable i najčešće se koriste za izradu hidrodinamičkih modela podzemnih voda za potrebe odvodnjavanja površinskih kopova.\r\nProces izrade hidrodinamičkog modela\r\nProces izrade od prirodnog sistema do odgovarajućeg hidrodinamičkog modela sadrži niz koraka, pri čemu svaki naredni korak zavisi o dobro obavljenom prethodnom koraku. Glavni cilj je da se izradi konceptualni model koji se može opisati matematičkom analizom i kojim se rešavaju diferencijalne jednačine. Na Slici 5.20 prikazan je model procesa izrade hidrodinamičkog modela.\r\nPrvi korak je formulisanje koncepta. Koncept se izrađuje na bazi poznatih ili raspoloživih naučnih podataka i ekspertiza, kao i iz podataka koji se dobiju analizom predmetnog sistema. Koncept sadrži sve procesne aktivnosti koje su neophodne za procenu dinamike sistema. Izrada konceptualnog modela ne sadrži numeričke podatke.\r\nDrugim korakom vrši se diskretizacija podataka u funkciji pretvaranja strukturalnih podataka u konturne koji se dalje uzimaju u obzir prilikom kreiranja mreže konačnih elemenata ili konačnih razlika.\r\nTreći korak je formulacija konceptualnog modela sa matematičkim izrazima. Funkcije varijabli i parametara vremena i prostora povezuju se matematičkim izrazima. Kombinacijom i transformacijom tih izraza, kao i korišćenjem teoretskih i empirijskih zakona i principa, dolazi se do diferencijalnih jednačina. U jednostavnim primerima dolazi se do jedne jednačine, a najčešće se dolazi do sistema jednačina (3D modeli) [32].\r\nNaredna procesna aktivnost u modeliranju je traženje analitičkih i numeričkih rešenja. Za neke vrlo pojednostavljene uslove, moguće je naći analitičko rešenje jednačine. Obzirom na realan sistem izdani i tokova u njoj češće situacije su numerička rešenja sistema jednačina.\r\nPovratne petlje u ovoj procesnoj aktivnosti izrade modela (Slika 5.20) neophodne su kako bi se poboljšale prethodne procesne aktivnosti i ispravile eventualne greške.\r\nSlika 5.20. Modelprocesa izrade hidrodinamičkog modela\r\nIzlaz iz ove procesne aktivnosti je hidrodinamički model koji se potprocesom kalibracije još jednom, kroz povratne petlje, proverava, podešava i potvrđuje ali sada na bazi izmerenih podataka na terenu. Kalibracija modela predstavlja optimalni nivo obrade istražnih radova i usklađivanja rezultata simulacija sa stanjem različitih parametara dobijenih preko istražnih radova.\r\nOsnovu za kalibraciju modela predstavljaju podaci registrovani in situ kao rezultat praćenj a režima podzemnih voda.\r\nIzrađen, a potom i kalibrisan hidrodinamički model predstavlja jedan od ključnih elemenata za kreiranje modela površinskog kopa.\r\n5.3. Analiza uslova za realizaciju procesa odvodnjavanja\r\nOsim analize hidroloških i hidrografskih odnosa u zoni površinskog kopa i njegovoj bližoj i daljoj okolini i hidrogeoloških i hidrodinamičkih uslova koji vladaju u široj zoni površinskog kopa, koji se analiziraju i pri izradi hidrodinamičkog modela, pouzdan izbor sistema i objekata odvodnjavanja ne može se izvršiti bez analize geotehničkih karakteristika ležišta i pratećih stena, odnosno uslova stabilnosti, načina otvaranja i izbora opreme za otvaranje i izbora tehnologije eksploatacije.\r\n5.3.1. Analiza procesa odvodnjavanja sa aspekta primenjene rudarske tehnologije\r\nPrateće stene i struktura ležišta pod uticajem podzemnih voda ne pokazuju posebne deformacije, dok se ne razviju rudarski radovi. Dobro poznavanje posebno hidrogeoloških karakteristika krovinskih naslaga, ukazuje na njihovu sposobnost odvodnjavanja. Ako su prateće naslage šljunkovi i peskovi, sigurno je moguće njihovo efikasno odvodnjavanje, tako da se mogu obezbediti uslovi za izvođenje rudarskih radova.\r\nAko su prateće naslage prašinasti ili sitnozrni peskovi, mogućnost njihovog odvodnjavanja zavisi od vremena i tehnologije odvodnjavanja.\r\nOvi peskovi se mogu uspešno odvodnjavati samo u dužem vremenskom periodu, pa je potrebno prilagoditi i rudarsku tehnologiju.\r\nPrirodni uslovi u ležištu uslovljavaju tehnološka rešenja, pa se samo usaglašavanjem odvodnjavanja i rudarske tehnologije može postići optimalan proizvodni proces.\r\n5.3.2. Analiza procesa odvodnjavanja sa aspekta uslova stabilnosti\r\nU skladu sa rudarsko-tehnološkim parametrima koji definišu nagib kosine etaža i nosivost tla, a na bazi poznavanja geotehničkih katrakteristika, odnosno geomehaničkih podataka, vrši se provera stabilnosti kosine etaže, useka i nasipa u prirodnom stanju [8, 31, 48, 64, 65],\r\nUkoliko provera ne zadovolji rudarsko-tehnološke uslove, neophodno je odvodniti tlo, čime se poboljšavaju njegove karakteristike, povećavaju se unutrašnji otpori pa se tako povećava i njegova stabilnost. Šema za proračun stabilnosti zavodnjene kosine prikazana je na Slici 5,21 [46], Stabilnost zavodnjene kosine proračunava se tako što se ispituje položaj najslabije površine klizanja za datu kosinu, bez razmatranja dejstva uticaja vode nekom metodom,\r\nUtvrđuje se položaj krive depresije i linija jednakih pritisaka pomoću analitičkih, odnosno grafičkih metoda. Deo koji se nalazi unutar zone klizanja, pomoću vertikalnih linija deli se na blokove.\r\nPo obavljenoj grafičkoj interpretaciji, sila hidrostatičkog i hidrodinamičkog pritiska računa se po obrascu:\r\ngde je: Hi - srednji pritisak u granicama svakog bloka,\r\nYi - srednje rastojanje od nivoa A-A do površine klizanja, ai - širina bloka, y0 - zapreminska težina vode i - ugao nagiba površine klizanja.\r\nKoeficijent sigurnosti se određuje iz odnosa:\r\ngde je: Pi - težina bloka, ki - kohezija,\r\nL^ - dužina kružnog luka na površini klizanja i Pi - ugao unutrašnjeg trenja.\r\nAnalizom ovog obrasca, vidi se da uticaj vode znatno smanjuje stabilnost kosine, pogoršava radne uslove i onemogućava dimenzionisanje etaža prema veličinama radnih parametara mehanizacije za otkopavanje, utovar i odlaganje.\r\nMetoda grafičke analize stabilnosti pod uticajem voda [57] primenjuje se za kružno cilindričnu površinu, za koju se pretpostavlja da prolazi kroz nožicu kosine u homogenom tlu (Slika 5.22).\r\nSlika 5.22. Principijelna šema grafičke analize stabilnosti\r\nPretpostavlja se da je kosina od materijala u kome je moguć lom po kružnoj površini i da su svojstva materijala stalna, kao i da su vrednosti za koheziju i ugao unutrašnjeg trenja dobijene preko linearnog kriterijuma loma materijala.\r\nPoložaj pukotine na gornjoj etažnoj ravni, kao i položaj kritične klizne površine zadovoljavaju uslove da je koeficijent sigurnosti minimalan za datu geometriju kosine i uslove mogućih nivoa podzemne vode. Nivoi podzemne vode su promenljivi, od suve do potpuno zavodnjene kosine.\r\nZa određivanje stabilnosti kosine potrebno je utvrditi koheziju i ugao unutrašnjeg trenja, zapreminsku masu materijala, kao i visinu i nagib kosine.\r\nZatim se određuju uslovi vodenog toka u kosini i izabere se jedan od mogućih slučaj eva.\r\nZa slučaj kada je nivo vode na gornjem planumu kosine na udaljenosti 8H (Slika 5.23), pristupa se proračunu bezdimenzionog faktora preko obrasca:\r\ni nađu te vrednosti na kružnoj skali (Slika 5.24).\r\nplanumu kosine na udaljenosti 8H\r\nSlika 5.24. Stabilnost za nivo vode na etažnoj ravni od 8H\r\nPrema poznatim vrednostima C i p sa kojima se ušlo u analizu, određuje se faktor sigurnosti Fs. Postoje još tri slučaja (Slika 5.25) i to kada je nivo vode na gornjem planumu kosine na udaljenosti 4H, 2H i kod potpune zasićenosti.\r\nKoristeći dijagram (Slika 5.24) moguće je za Fs = 1 odrediti vrednosti C i 9 i nacrtati njihove dijagrame, sa kojih se može odrediti da li je kosina stabilna ili ne, i koliko se dobijene vrednosti razlikuju od potrebnih da bi kosina bila na granici ravnoteže. Takođe, za različite uslove toka podzemne vode u kosini, može se zaključiti koliko treba sniziti nivo vode, da bi dobijeni parametri čvrstoće bili dovoljni da kosina bude stabilna.\r\nSlika 5.25. Nivo vode na gornjem planumu kosine\r\nPosebno težak problem koji podzemna voda može da izazove na površinskim kopovima je prodor iz podinskog dela mineralne sirovine.\r\nTom prilikom je potrebno da pritisak iz podine bude manji od izraza koji je funkcija srednjeg otpora korisne iskopine (xsr), zapreminske težine materijala korisne iskopine ili podine (y), zapreminske težine vode (yo), debljine podinskog dela korisne iskopine (E), dužine otkrivenog dela podine korisne iskopine (p = 2*ro) i površine tog dela (F). Koristeći oznake prikazane na Slici 5.26, odnos pritiska iz podine (H) i otpora tom pritisku može se odrediti iz relacije:\r\nSlika 5.26. Određivanje radijusa deformisane zone pri prodoru podzemnih voda u površinski kop\r\nSrednji otpor korisne iskopine određuje se formulom:\r\ngde je: yv - zapreminska težina vodonosnog sloja,\r\nv - koeficijent koji zavisi od dubine površinskog kopa, p - ugao unutrašnjeg trenja i k - kohezija.\r\nUkoliko se dno površinskog kopa koristi za unutrašnje odlaganje, potrebno je obrazac dopuniti zapreminskom težinom odložene mase, pošto ona pritiska deo sloja korisne iskopine debljine m.\r\nZa smanjenje deformacija dna kopa, koje mogu nastati usled dejstva podzemnih voda koje se nalaze u vodonosnom sloju debljine m, izrađuju se samoizlivajuće bušotine sa određenim radijusom dejstva (R) i veličinom depresije (So). Dimenzije deformisane zone su:\r\n5.3.3. Modelprocesa analiza uslova za realizaciju procesa odvodnjavanja\r\nPrethodnom detaljnom analizom determinisani su podaci o primenjenoj rudarskoj tehnologiji i uslovima stabilnosti površinskog kopa potrebni za planiranje i izgradnju sistema odvodnjavanja na bazi kojih je definisan procesni model analiza uslova stabilnosti površinskog kopa (Slika 5.27) i procesni model analiza uslova za realizaciju procesa odvodnjavanja (Slika 5.28).\r\nPrikazani modeli procesa deo su ukupne procedure planiranja i realizacije sistema odvodnjavanja ali istovremeno mogu se koristi i kao informaciona osnova za izgradnju modela površinskog kopa ili kao podloge za investiciono tehničke studije i projekte.\r\nSlika 5.27. Modelprocesa analiza uslova stabilnostipovršinskog kopa\r\nu funkciji odvodnjavanja\r\nSlika 5.28. Procesni model analiza uslova za realizaciju procesa odvodnjavanja\r\n5.4. Izbor sistema odvodnjavanja površinskih kopova\r\n5.4.1. Metode i sistemi odvodnjavanja\r\nMetode odvodnjavanja površinskih kopova se razlikuju među sobom, jer neposredno zavise od količina površinskih i podzemnih voda, od fizičko-mehaničkih karakteristika mineralne sirovine i pratećih stena, od tehnologije eksploatacije i dr.\r\nPotrebno je izabrati odgovarajuću metodu odvodnjavanja čijom realizacijom treba opravdati funkcionalnost i ekonomičnost u odgovarajućim uslovima ovodnjenosti ležišta.\r\nKod odvodnjavanja ležišta treba razlikovati metode odvodnjavanja krovine, podine, rudnog tela i zone odlaganja, kao i metode za zaštitu površinskog kopa od površinskih i podzemnih voda.\r\nPodzemna voda u krovini ima direktan uticaj na stabilnost kosina, jer prisustvo vode znatno smanjuje koheziju materijala, pa su nagibi kosina u vodonosnim materijalima blaži nego u materijalima bez vode.\r\nMetode odvodnjavanja podzemnih voda dele se prema objektima na metode odvodnjavanja usecima, bunarima, horizontalnim bušotinama, slobodnim isticanjem u kanale i kombinovanim objektima.\r\nMetode odvodnjavanja površinskih voda dele se na metode odvodnjavanja radne zone površinskog kopa (kanali i vodosabirnici) i metode odvodnjavanja u cilju sprečavanja prodora površinskih voda u radnu zonu površinskog kopa (kanali i nasipi).\r\nMetodom odvodnjavanja treba obezbediti stabilnost etaža, radnih i završnih kosina površinskog kopa, smanjenje zavodnjenosti rudnog tela i obezbediti normalne uslove za rad otkopno-utovarne, transportne i pomoćne mehanizacije.\r\nSistem odvodnjavanja je kompleks više objekata odvodnjavanja. U praksi se najčešće primenjuju sistemi drenažnih bunara uz primenu dubinskih pumpi, sistemi rudarskih radova sa odgovarajućim filterima, samoizlivni i infiltracioni bunari, sistemi drenažnih kanala i vodosabirnika, vodonepropusni ekrani i dr.\r\nZa sistem odvodnjavanja može se reći da je pravilno izabran, ako:\r\n- obezbeđuje normalne uslove za rad otkopno-utovarne, transportne i pomoćne mehanizacije,\r\n- uspešno odvodnjava prisutne izdani,\r\n- svojim rešenjima obuhvata sve racionalne sisteme za date hidrogeološke, inženjersko-geološke i rudarsko-tehničke uslove,\r\n- se bazira na detaljnim i pravilno interpretiranim podacima,\r\n- je dokumentovan svim potrebnim proračunima,\r\n- je sinhronizovan u pogledu odvodnjavanja i vodosnabdevanja date oblasti,\r\n- je usaglašen po dinamici i pravcima razvoja sa rudarskim objektima i\r\n- omogućava nesmetan prelaz iz faze otvaranja i razrade u fazu eksploatacije.\r\nDobro izabrani i pravilno dimenzionisani sistem odvodnjavanja podrazumeva tačno proračunate objekte, koji čine sastavni deo sistema i dobro odabranu opremu.\r\nImajući u vidu značaj objekata odvodnjavanja za sigurnost u radu i ekonomiku procesa eksploatacije, neophodno je pri njihovom izboru i dimenzionisanju obratiti pažnju na sledeće:\r\n- Moraju predstavljati pouzdane objekte, projektovane na osnovu tačno utvrđenih hidroloških, hidrogeoloških, geomehaničkih, rudarsko-tehnoloških i drugih parametara;\r\n- Oprema za izradu objekata odvodnjavanja, kao i oprema koja će se upotrebljavati za odvodnjavanje, treba da je u skladu sa tehničko-tehnološkim zahtevima samog objekta;\r\n- Karakter objekta odvodnjavanja mora biti definisan u koncepciji Glavnog rudarskog projekta, a njegovo izvođenje detaljnim izvođačkim tehničkim projektom;\r\n- Osmatranje ponašanja objekta treba da ima stalni karakter i da se sistemski obavlja u toku čitavog perioda izrade i njegove upotrebe;\r\n- Iskustva o funkcionalnosti objekta za odvodnjavanje moraju se koristiti u cilju njegove dalje racionalizacije.\r\nDefinisanje kapaciteta sistema za odvodnjavanje\r\nU praksi se mogu javiti dva slučaja za koje treba definisati kapacitet sistema za odvodnjavanje. Prvi slučaj se javlja kod ravničarskih površinskih kopova (uglavnom kopovi uglja), dok se drugi slučaj javlja kod brdskih površinskih kopova (uglavnom kopovi metaličnih i nemetaličnih sirovina) [27, 38, 46].\r\nDimenzionisanje kapaciteta sistema odvodnjavanja u prvom slučaju je veoma složeno, jer se uglavnom radi o sredini sa aluvijalnim sedimentima, šljunkovima, peskovima, glinovitim peskovima i peskovitim glinama.\r\nNajveći problem je odrediti priliv vode (od padavina, od podzemnih voda i od infiltracionih voda). Pravilno određen priliv voda i hidrauličke veze, opredeljuju vrstu i broj objekata odvodnjavanja, a samim tim i kapacitet sistema za odvodnjavanje.\r\nKod odvodnjavanja useka otvaranja ako je u blizini reka, moguće je orijentaciono izračunati očekivani priliv voda u usek otvaranja po sledećoj formuli:\r\ngde je: Q - očekivana količina priliva vode prema useku, L - dužina preseka vodonosnog sloja,\r\nk - koeficijent filtracije krovinskog vodonosnog horizonta u figuri otvaranja,\r\nha - debljina toka na mestu isticanja podzemnih voda u kop,\r\nHn - visina vodenog stuba iznad krovine uglja,\r\nHp - visina vodenog stuba u reci iznad krovine uglja,\r\nBp - rastojanje od useka do korita reke i\r\nBn - rastojanje od useka do granice kopa.\r\nKada su u pitanju brdski površinski kopovi, tada u zone tih kopova mogu da infiltriraju podzemne vode i vode od atmosferskih padavina koje direktno padnu u kop. Površinske vode koje gravitiraju sa slivnih površina ka kopu, efikasno se odvode obodnim kanalima van granica eksploatacije.\r\nDefinisanje kapaciteta za brdske površinske kopove zavisi od tipa vode koje dospevaju u kop, a koje mogu da potiču iz pukotinskog i karstnog tipa izdani (vode iz pukotinskog tipa izdani imaju relativno mali priliv i ravnomerniji režim isticanja) [26].\r\nKod brdskih površinskih kopova veći deo atmosferskih voda vrlo brzo silazi na najnižu etažu kopa i priliv od atmosferskih voda se može odrediti preko formule:\r\ngde je: a - koeficijent oticaja,\r\nF - površina slivnog područja (km ), P - visina padavina (mm),\r\ni - minutni intenzitet padavina (mm/min ili l/m /min), m - eksponent vremena trajanja padavina.\r\nZa režim priliva vode iz pukotinske ili karstne izdani, veličina priliva u funkciji vremena može se izraziti relacijom:\r\ngde je: ai - koeficijent oticaja vode iz pukotinske ili karstne izdani,\r\nF^ - površina slivnog područja pukotinske ili karstne izdani (km ), tr - vreme retenzije u odnosu na početak padavina.\r\nPriliv vode u kopove, kako od atmosferskih, tako i od podzemnih voda je eksponencijalna funkcija vremena sa eksponentom manjim od 1, što znači da se priraštaj priliva smanjuje sa povećanjem vremena trajanja padavina.\r\n5.4.2. Objekti, oprema i uređaji za odvodnjavanja površinskih kopova\r\nDobro izabrani i pravilno dimenzionisani sistem odvodnjavanja podrazumeva realno proračunate objekte odvodnjavanja koji su sastavni delovi sistema. Imajući u vidu značaj objekata odvodnjavanja za sigurnost u radu i ekonomiku procesa eksploatacije, neophodno je pri njihovom izboru i dimenzionisanju obratiti pažnju na sledeće elemente:\r\n- Moraju predstavljati pouzdane objekte, projektovane na osnovu tačno utvrđenih ili realno prognoziranih hidroloških, hidrogeoloških, geomehaničkih, rudarsko- tehnoloških i drugih parametara;\r\n- Oprema za izradu objekata i oprema koja će se upotrebljavati treba da je u skladu sa tehničko-tehnološkim zahtevima objekata odvodnjavanja;\r\n- Osmatranje ponašanja objekta treba da ima stalni karakter i da se sistemski obavlja u toku čitavog perioda izrade i njegove upotrebe;\r\n- Iskustva o funkcionalnosti objekta za odvodnjavanje moraju se koristiti u cilju njegove dalje racionalizacije.\r\nObjekti odvodnjavanja predstavljaju osnovu sistema odvodnjavanja i služe za sakupljanje i odvođenje voda, kao i za sprečavanje infiltracije površinskih i podzemnih voda, sa zadatkom da obezbede smeštaj i nesmetani rad uređaja za odvodnjavanje i celokupne opreme površinskog kopa.\r\nGlavni objekti odvodnjavanja su: ekrani, useci odvodnjavanja, bunari, bušotine, kanali, vodosabirnici i pumpne stanice.\r\nNavedenim objektima sprečava se infiltracija voda (ekrani), odvodnjavaju se površinske vode (useci odvodnjavanja, kanali, vodosabirnici i pumpne stanice), odvodnjavaju se podzemne vode (useci odvodnjavanja, bunari, bušotine, vodosabirnici i pumpne stanice) i obavlja se odvođenje voda (kanali, vodosabirnici, pumpne stanice i gravitacijski cevovodi).\r\nObjekti i oprema u sistemima odvodnjavanja prikazani su na Slici 5.29.\r\nSlika 5.29. Objekti i oprema u sistemima odvodnjavanja\r\nIzbor objekata i opreme, odnosno sistema odvodnjavanja u direktnoj je funkciji ovodnjenosti površinskog kopa.\r\nPovršinski kopovi koji rade u uslovima velike ovodnjenosti, za pouzdanu eksploataciju, zahtevaju složene sisteme odvodnjavanja koji podrazumevaju izradu bunara ili ekrana, često i kombinaciju ovih objekata odvodnjavanja. Oni su po pravilu složeniji i skuplji za izradu od ostalih objekata odvodnjavanja, zahtevaju specijalnu opremu za izradu, složeniji su za eksploataciju i upravljanje.\r\nOstali objekti odvodnjavanja po pravilu su manje složeni za izradu, izrađuju se osnovnom ili pomoćnom rudarskom mehanizacijom i najčešće se koriste na površinskim kopovima koji rade u uslovima manje ovodnjenosti i jedini uslov kvalitetnog odvodnjavanja je pravilno dimenzionisanje objekata i opreme.\r\nMeđutim, kada je reč o kvalitetnom odvodnjavanju površinskih kopova koji rade u uslovima velike ovodnjenosti, neophodni uslovi su pouzdan izbor i dimenzionisanje sistema odvodnjavanja, pri čemu pouzdan izbor znači pouzdan izbor svake pojedinačne komponente sistema odvodnjavanja. Sve pomenuto ovakve sisteme čini složenim i na površinskim kopovima koji ih zahtevaju, imaju važnost u svakom pogledu kao i sami sistemi eksploatacije ili rudarska oprema. Iako se najopštije može reći da je optimizacija nekog sistema svako poboljšanje funkcionisanja tog sistema, iz ove kratke analize može se zaključiti, da optimizacija izbora sistema kao i rada sistema odvodnjavanja površinskih kopova ima smisla kada je reč o površinskim kopovima sa značajnim količinama, pre svega podzemnih voda i koji treba da se brane složenim sistemima odvodnjavanja, odnosno ekranima, bunarima ili njihovom kombinacijom uključiv i prateću opremu.\r\n5.4.3. Modelprocesa izbora sistema odvodnjavanja površinskih kopova\r\nPrethodnom detaljnom analizom determinisani su podaci o metodama, sistemima, objektima i opremi odvodnjavanja na površinskim kopovima. Na bazi ovih podataka ali i podataka iz modela ležišta (hidrološki, hidrogeološki, hidraulički, geološki, geofizički, geotehnički) kao i podataka o primenjenoj rudarskoj tehnologiji i uslovima stabilnosti površinskog kopa (podaci modela površinskog kopa) vrši se izbor sistema odvodnjavanja površinskog kopa. Svakako treba istaći da je za izbor sistema odvodnjavanja neophodno analizirati i rizike, odnosno pouzdanost samih ulaznih podataka posebno ako se ima na umu da se radi o podacima dobijenim geološkim, hidrogeološkim i drugim istraživanjima radne sredine.\r\nSam izbor sistema odvodnjavanja je iterativan proces koji uključuje analizu pouzdanosti, efektivnosti i efikasnosti izabranog sistema. Procesni model izbora sistema odvodnjavanja površinskih kopova prikazan je na Slici 5.30.\r\nPrikazani model procesa deo je ukupne procedure planiranja i realizacije sistema odvodnjavanja.\r\nSlika 5.30. Modelprocesa izbor sistema odvodnjavanjapovršinskih kopova 5.5. Realizacija procesa odvodnjavanja površinskih kopova\r\nRealizacija procesa odvodnjavanja ili izgradnja sistema odvodnjavanja površinskih kopova podrazumeva skup procesnih aktivnosti na implementaciji projektnih rešenja na terenu, odnosno izgradnju objekata i instalaciju opreme objekata odvodnjavanja. Za sve objekte odvodnjavanja, osim ekrana i bunara, uglavnom se koristi osnovna ili pomoćna rudarska oprema. Koja oprema će se koristiti za izgradnju objekata odvodnjavanja pre svega zavisi od veličine i vrste objekata kao i od izbora sistema eksploatacije na površinskom kopu. Za izgradnju kanala i vodosabirnika najčešće se koriste bageri kašikari i ređe bageri dreglajni. Kada su na površinskom kopu u funkciji kontinualni sistemi eksploatacije onda se za izradu useka odvodnjavanja uglavnom koriste ovi sistemi. Pri radu pomenute opreme na izradi objekata odvodnjavanja primenjuju se standardne tehnološke šeme rada.\r\nMeđutim, kada je u pitanju izgradnja ekrana ili bunara, obzirom na specifičnost samih objekata odvodnjavanja, koristi se i specifična oprema za njihovu izgradnju, koja nije u domenu osnovne ili pomoćne rudarske opreme.\r\n5.5.1. Tehnologija izrade bunara\r\nTehnologija izrade bunara za odvodnjavanje površinskih kopova se sastoji iz više tehnoloških faza, i to: geodetskog pozicioniranja lokacije bunara, pripremnih radova na lokacijama bunara, bušenja za uvodnu kolonu, ugradnje i vađenja privremene uvodne kolone, bušenja od dna privremene uvodne kolone do dna bunara, ugradnje bunarske konstrukcije, ugradnje pijezometra u zasipu, ugradnje zasipa, ugradnje nabačaja iznad zasipa, osvajanja i razrade bunara, pripremnih radova za testiranje bunara, testiranja bunara, interpretacije rezultata testiranja bunara, ispitivanja kvaliteta vode, izrade zaštitne kape bunara, likvidacije radilišta, izrade tehničkog izveštaja i geodetskog merenja i primopredaja bunara [12, 16, 28, 33, 34, 59].\r\nGeodetsko pozicioniranje lokacija bunara\r\nPre početka radova na lokacijama projektovanih bunara, potrebno je da se geodetski izvrši prebacivanje horizontalnih koordinata svakog projektovanog bunara iz sistema za odvodnjavanje na teren. Tako dobijenu lokaciju treba obeležiti drvenim kočićem kojeg treba pobiti u zemlju, sa vidno obeleženom oznakom bunara u crvenoj boji (masna farba koja se ne može izbrisati pod dejstvom padavina).\r\nPripremni radovi na lokacijama\r\nImajući u vidu da je rad na izradi bunara neprekidan proces, posebna pažnja se poklanja pripremnim radovima na predviđenim lokacijama za izradu bunara. Veličina radilišta se kreće od 500 do 1.000 m . Radilište se ograđuje, izrađuje se prilazni put, dovodi se električna struja ili obezbeđuje poseban agregat.\r\nKroz pripremne radove potrebno je izvršiti skidanje humusa u sloju od 30 cm i nabijanje, odnosno ježiranje podtla do potrebne zbijenosti i obezbediti vodu za bušenje.\r\nBušenje za uvodnu kolonu\r\nBušenju bunara može se pristupiti tek kada je kompletna bunarska konstrukcija dopremljena na radilište. Bušenje bunara se može vršiti različitim tipovima bušaćih garnitura, čija se podela zasniva na načinu transporta i vađenja materijala pri bušenju.\r\nSama faza bušenja bunara realizuje se tako što se na lokaciji bunara postavlja bušaća garnitura i fiksira na terenu, ili se podiže na nasip radi obezbeđenja natpritiska.\r\nPosle detaljno izvršenih priprema pristupa se bušenju bunara, prema postupku prikazanom na Slici 5.31.\r\nSlika 5.31. Postupak bušenja bunara\r\nNa Slici 5.32 prikazana je bušaća garnitura za izradu bunara (površinski kop uglja Drmno).\r\nSlika 5.32. Bušaća garnitura za izradu bunara (površinski kop uglja Drmno)\r\nPrva faza izrade bušotine bunara se vrši u njegovom površinskom delu za ugradnju privremene uvodne kolone. Ovaj deo bušotine bunara buši se rotacionom metodom sa dletom prečnika 0 1020 mm do dubine od 6 m. Po dostizanju dubine od 6 m bušenje se prekida i počinju pripreme za ugradnju uvodne kolone.\r\nUgradnja i vađenje privremene uvodne kolone\r\nPosle završetka bušenja do dubine od 6 m pristupa se ugradnji privremene uvodne kolone (prečnik 1000 mm) kojom se štite zidovi bušotine od zarušavanja. Kolona treba da bude od čelika i vadi se nakon ugradnje kompletne konstrukcije bunara, zasipa i osvajanja bunara.\r\nBušenje od dna privremene uvodne kolone do dna bunara\r\nU drugoj fazi izrade bušotine bunara vrši se bušenje od dna privremene uvodne kolone do njegove projektovane dubine. Konačna dubina bušenja je u funkciji debljine vodonosnih slojeva koji se dreniraju i ona je jednaka zbiru dužina nadfiltarskog dela, filterskog dela i taložnika.\r\nBušenje glavnog dela bunara izvodi se reversnom metodom sa različitim prečnicima (najčešće 820, 650 i 420 mm). Bušenje se vrši sa bušaćim postrojenjima sa reversnom cirkulacijom ispirnog fluida. Ova metoda je obavezna za izradu bunara u stenskim masama hidrogeoloških kolektora sačinjenih od sitnozrnih peskova da ne bi došlo do njihove kolmatacije.\r\nProces bušenja se odvija tako što se u početku pomoću kompresora ubacuje vazduh pod pritiskom do dna bušotine, odakle se nabušeni materijal sa vodom potiskuje kroz šipke i iznosi na površinu. Kompresor je ugrađen na samoj bušaćoj garnituri, gde se nalazi i pumpa za vodu, koja se uključuje po ugradnji uvodne kolone. Uvodna kolona omogućava spajanje bušotine sa bazenom čiste vode, na dubini od 1 m i na daljini od 2 do 3 m od garniture za bušenje.\r\nReversna metoda rotacionog bušenja zahteva obezbeđenje dovoljne količine vode. Voda popunjava prostor koji nastaje po izbacivanju materijala pri bušenju bunara. Osim toga voda se gubi u toku rada na bušenju i ponire u šupljine stena koje se buše. Potrebna količina vode za reversno bušenje odgovara trostrukoj zapremini bunara. Za potrebe reversnog bušenja čistom vodom kopaju se dva bazena od kojih jedan služi za taloženje materijala iz bušotine, a drugi za održavanje vode u bušotini.\r\nZapremina bazena zavisi od dubine i prečnika bušotine, očekivanog gubitka vode tokom bušenja, brzine bušenja, načina čišćenja bazena, zamene vode tokom bušenja, blizine izvora snabdevanja vodom. Bazeni su međusobno spojeni prelivnim kanalom, a posebnim kanalom su spojeni i sa bušotinom.\r\nZidovi i dno bazena se zaptivaju glinom, kako bi gubitak vode bio sveden na minimum. Kod bušenja bunara veće dubine, čišćenje bazena se vrši na polovini vremena bušenja, dok čišćenje plitkih bazena nije predviđeno.\r\nRazlika između nivoa podzemne vode i kote usta bušotine stvara natpritisak koji je neophodan prilikom bušenja bunara reversnom metodom. Ostvarivanje natpritiska obezbeđuje se visinskom razlikom uz upotrebu čiste vode, bez dodataka gline, barita ili drugih sredstava. Kod rastresitih materijala održavanje stabilnosti zidova bušotine može se obezbediti visinskom razlikom od samo 3 m. Kod većeg natpritiska gubici su veći, što zahteva obezbeđenje veće količine vode za bušenje. Po dostizanju konačne dubine bušenja treba prekinuti i početi pripreme za ugradnju bunarske konstrukcije.\r\nU toku bušenja treba uzimati uzorke nabušenog materijala sa sita u cilju definisanja realnog litološkog stuba terena i njegove korelacije sa prognoznim litološkim stubom. Pri uzimanju uzoraka nabušenog materijala treba voditi računa o brzini bušenja, brzini fluida isplake u kanalu bušotine bunara, odnosno o vremenu koje je potrebno da nabušeni materijal stigne do površine terena.\r\nUgrađivanje bunarske konstrukcije\r\nPo završetku izrade bušotine bunara, u bušotini ispunjenoj vodom pristupa se ugradnji bunarske konstrukcije (Slika 5.33). Prethodno je treba pripremiti na osnovu podataka dobijenih u toku bušenja bušotine bunara.\r\nCela konstrukcija kod bunara sastoji se od: nadfilterskog dela od neperforiranih cevi, vodoprijemnog dela (filter), taložnika, peščano- šljunčanog zasipa oko vodoprijemnog dela, nabačaja iznad vodoprijemnog dela do površine terena i pijezometra u bunaru (zasipu).\r\nIzbor bunarske konstrukcije zavisi od namene i veka trajanja bunara, dubine i prečnika bunara, očekivanog dotoka vode ka bunaru, prečnika bunarskih pumpi, mogućnosti nabavke određene Slika 5.33. Ugradnja bunarske konstrukcije i njene cene i hemijskog sastava konstrukcije na kopu Drmno podzemne vode.\r\nKod ugradnje bunarske konstrukcije prvo se ugrađuje taložnik, koji se izrađuje od pune cevi istog prečnika kao i filterski deo. Donji deo taložnika je zatvoren metalnim poklopcem i na njemu je navaren centrirnik koji obezbeđuje koncentričnu ugradnju u odnosu na zidove bušotine. Dužina taložnika zavisi od dužine perforiranog dela filterske konstrukcije, karakteristika radne sredine, zasipa, zasipa, otvora filterske konstrukcije, procesa korozije, načina razrade bunara i uslova pumpanja vode iz bunara. Taložnik se izrađuje u dužini od 2 do 10 m. U slučaju da se pumpa postavlja u taložnik, neophodno je da se njegova veličina poveća za veličinu radnog dela pumpe.\r\nVodoprijemni deo u konstrukciji bunara je najvažniji i on treba da propusti podzemnu vodu, a da zadrži peskovite, šljunkovite i prašinaste čestice materijala. Nadfilterski deo bunarske konstrukcije istog je prečnika kao i filterski deo. Dužine ovih cevi i cevi između filtera su promenljive i zavise od debljine hidrogeološke serije. Konstrukcija se spušta pažljivo da ne bi došlo do oštećenja konstrukcije i do rušenja zidova bunarske bušotine.\r\nU momentu naleganja konstrukcije ne sme da dođe do jačeg udara, krivljenja ili deformacije bunarskog filtera. Ukoliko je filterski deo duži, onda se na spoju filterskih segmenata ugrađuje centrirnik, čiji je zadatak da bunarsku konstrukciju podjednako udalji od zidova bunara, kako bi filterski zasip koji se naknadno stavlja, zauzeo taj prostor i formirao ravnomeran prsten.\r\nUgradnja filterske cevi počinje sa donjim segmentom filtera, pri čemu se filterski segmenti spajaju na već pripremljenom postolju. Na donji deo filterske cevi postavlja se podna ploča u čijem središtu je urezan levi navoj u koji se navija preko prelaznog naglavka bušaća čelična šipka, koja je prethodno provučena kroz spojene filterske cevi.\r\nPomoću vitla na garnituri za bušenje, sa posebnog postolja, podiže se kompleks filterskih cevi i ugrađuje se u bunar. Podna ploča i bušaće šipke nose filterske cevi za vreme čitavog procesa ugradnje. Uvodna kolona postavljena u gornjem delu bunara, radi sprečavanja zarušavanja, ostaje tokom celog postupka ugradnje.\r\nUgradnja pijezometra u zasipu\r\nU cilju praćenja kvaliteta rada bunara i efikasnosti drenažnog sistema u svakom bunaru se vrši ugradnja unutrašnjeg pijezometra (u zasipu) [34, 46].\r\nPijezometar se sastoji iz taložnika, filtera i nadfilterske cevi. Spajanje pijezometra i cevi bunara vrši se prstenima od metala, koji se radi održavanja vertikalnosti pijezometarske konstrukcije montiraju na svakih 10 m.\r\nPijezometar se obično izrađuje od plastičnih cevi prečnika 50,8 mm (2\"). Dužina pijezometra treba da bude za 6 m manja od dužine bunarske konstrukcije, odnosno dno taložnika pijezometra treba da bude na dubini koja je za 2 m veća od dubine vodopropusnog sloja.\r\nPijezometri se ugrađuju na rastojanju od 0,1 m od bunarskih cevi. Taložnik pijezometra je dužine 2 m i dno mu je ravno, filter pijezometra kod plićih bunara je dužine 3 m, dok je kod dubljih bunara 6 m i postavlja se tako da se donji deo filtera nalazi na istoj koti sa donjim delom bunarskog filtera. Filter pijezometra izgrađen je od perforirane pocinkovane cevi. Preko perforirane cevi se postavlja spiralna pocinkovana žica debljine 2 mm sa hodom 3 cm. Preko pocinkovane žice postavlja se plastično sito sa otvorima veličine 1*1 mm. Sito se postavlja sa preklopom.\r\nPreko sita se spiralno postavlja pocinkovana žica debljine 2 mm sa hodom 3 cm, ali u suprotnom smeru od namotaja žice između perforirane cevi i sita. Žica se čvrsto spaja za cev.\r\nNadfilterska cev je promenljive dužine i zavisna je od dubine bunara i debljine hidrogeološkog kolektora.\r\nPored pijezometra u zasipu koji služi za osmatranje i merenje promena nivoa podzemne vode, može se ugraditi još jedan pijezometar sa istim karakteristikama kao i prethodni za postavljanje elektroda za sigurnosnu automatsku regulaciju rada potapajuće pumpe.\r\nUgradnja zasipa\r\nUgradnja zasipa predstavlja veoma važnu fazu u izradi bunara, tako da joj se mora prići sa maksimalnom pažnjom. Bunarski zasip se ugrađuje između bunarske konstrukcije i zida bušotine i ima zadatak da popuni taj prostor i da omogući slobodan priliv vode, a da spreči prolaz šljunka, peska i prašine u bunar.\r\nZasip oko filterske konstrukcije bunara je obavezan, a izuzetak može biti samo kod dubokih bunara kod kojih je ugradnja zasipa tehnološki složena.\r\nNajčešće se ugrađuju jednoslojni filterski zasipi, dok je u posebnim uslovima, kod izuzetno sitnozrnih materijala moguća i ugradnja dvoslojnog zasipa.\r\nVrsta materijala za zasip zavisi od geološkog sastava sredine, gde se ugrađuje bunar, kao i same konstrukcije bunara. Pravilnim izborom zasipa moguće je smanjiti ulaznu brzinu vode ka bunaru, čime se povećava izdašnost bunara. Pri izboru materijala za zasip potrebno je voditi računa da ujednačenost zrna bude što veća, a koeficijent neravnomernosti što manji.\r\nOsim kvalitetnog izbora materijala za zasip, veliki uticaj na kapacitet bunara ima i način i tehnologija ugradnje zasipa. Zbog loše i nestručne ugradnje zasipa dešava se da izrađeni bunar ne ispuni tehnološke zahteve, što se manifestuje kroz peskarenje i smanjenje kapaciteta bunara.\r\nTehnologija ugradnje zasipa zavisi od dubine i prečnika bunara, vrste i granulometrijskog sastava zasipa, kao i vrste i granulometrijskog sastava vodonosnog sloja u kome je bunar.\r\nUgradnja zasipa može biti ručna (kod većih prečnika bunara), pomoću cevi i preko pumpe. Ručna ugradnja zasipa je najjednostavnija i ne zahteva posebna pomoćna sredstva. Zasip usled težine tone kroz vodu u prostor između zida bušotine i bunarske konstrukcij e.\r\nUgradnja pomoću cevi se zasniva na spuštanju cevi u bunar, kroz koje se ubacuje zasip. U toku rada cevi se povlače naviše, a zasip pada sa visine od najmanje 1 m. I ovu metodu je moguće primeniti kod bunara većeg prečnika, i ona pruža mogućnost ugradnje na željenoj dubini.\r\nTreći način ugradnje je pomoću pumpi sa kružnom cirkulacijom vode. Voda nosi zasip i deponuje ga u zoni filtera. Ovaj metod ugradnje daje veoma dobre rezultate kod zasipa koji je neujednačenog kvaliteta. Kontrola zasipa se vrši pomoću manometra. U trenutku kada se na manometru pokaže naglo povećanje potpritiska, to znači da je zasip zasut do vrha cevi.\r\nKod izbora i usvajanja karakteristika zasipa koristi se kriterijum Tercagija, kroz sledeći uslov:\r\ngde je: d - prečnik zrna vodonosnog sloja, a D - prečnik zrna zasipa.\r\nDimenzije otvora na filterskoj cevi bunarske konstrukcije (Do) se određuju prema uslovu Do = d85, a veličina otvora filterske konstrukcije može se usvojiti prema karakteristikama filterskog zasipa, odnosno Do = D10.\r\nGavrilko i Aleksejev predlažu da se za filterski zasip bira šljunkoviti materijal sa koeficijentom neravnomernosti ^ < 5, koji se sastoji od dobro zaobljenih zrna.\r\nBritanski standard (BS 8004) za izbor filterskog zasipa koristi kriterijum Tercagija uz odgovarajuće dopune, koje bliže definišu način primene. Odnos između zasipa i materijala radne sredine određen je uslovom D50 < 25*d50. Kriva granulometrijskog sastava zasipa treba generalno da prati oblik krive materijala radne sredine. Zasip treba da bude dobro granulisan, da se uz izabranu tehnologiju ugrađivanja izbegne segregacija. Zasip ne treba da sadrži više od 5% zrna sitnijih od 0,075 mm. Maksimalni prečnik zrna ne treba da pređe 80 mm.\r\nKada materijal radne sredine ima veliki procenat šljunka ili krupnijih zrna, filterski zasip se bira prema granulometrijskom sastavu zrna sitnijih od 19 mm. Kada se materijal sastoji od dve frakcije, tako da kriva granulometrijskog sastava ima izlomljeni oblik, filterski zasip se bira prema karakteristikama sitnije frakcije. Otvori na filterskoj cevi se usvajaju prema karakteristikama zasipa. Dimenzije otvora na filterskoj konstrukciji treba da zadovolje kriterijum Do < D85/2.\r\nKriterijum za izbor karakteristika zasipa je odnos D50/d50 = 8-12. U slučaju kada je D50/d50 < 7 dolazi do začepljenja kontakta materijala radne sredine i filterskog zasipa, a kada je D50/d50 > 15 dolazi do peskarenja bunara.\r\nNa Slici 5.34 prikazan je izbor karakteristika materijala filterskog zasipa i otvora filtera prema navedenim kriterijumima [93].\r\nDebljina filterskog zasipa ne bi trebalo da bude manja od 75 mm i veća od 230 mm. Prema Gavrilku i Aleksejevu, u uslovima kada je debljina zasipa (5-10)*D50, a odnos materijala radne sredine i filterskog zasipa D/d = 10, bunar radi bez peskarenja.\r\nU slučaju kada se bunari rade u vodonosnom sloju od oblutaka šljunka ili krupnozrnog peska, ne mora se ugrađivati filterski zasip.\r\nSlika 5.34. Izbor karakteristika filterskog zasipa [93]\r\nOsvajanje i razrada bunara\r\nPosle ugradnje filterskog zasipa, pristupa se razradi bunara. Osnovna namena razrade bunaraje [28]:\r\n- Dobijanje čiste vode bez sadržaja čvrstih čestica;\r\n- Formiranje stabilne filtracione zone bunara i za proticaj 50% veći od maksimalno planiranog kapaciteta bunara u eksploatacionim uslovima;\r\nIzbegavanje oštećenja na pumpama zbog eventualnog peskarenja bunara u prvoj fazi rada.\r\nProcesom razrade vrši se eliminisanje i najfinije frakcije iz filtarske zone bunara, koje bi se u procesu eksploatacije bunara pojavljivale. Ovim procesom se, takođe, vrši formiranje prirodnog filtera sa stabilnim doticajem na otvorima filterske konstrukcij e.\r\nPostoji više metoda za razradu bunara, ali svaka od tih metoda ima prednosti i nedostatke. Retko se primenjuju samostalno, već se kombinuju dve ili više metoda. Razlikuju se hemijske, klasične (razrada čistom vodom, razrada klipovanjem, razrada kašikovanjem, razrada erliftom i razrada potapajućom pumpom) i specijalne (hidroelevatorom, hidrauličkim udarom, ultrazvukom i eksplozivom) metode.\r\nU Srbiji se na površinskim kopovima, za razradu bunara, isključivo koriste klasične metode.\r\nKod razrade bunara čistom vodom u bunar se spuštaju bušaće šipke do taložnika i kroz njih ubacuje čista voda. Vodom se vrši zamena isplake, ukoliko je bušenje vršeno pomoću isplake. Ispiranje traje do pojave bistre vode, a zatim se par sati prekida, nakon čega se nastavlja. Postupak se ponavlja dok se ne obezbedi bistra voda na ulazu bunara i to nakon dvočasovnog mirovanja između dva ciklusa ispiranja [28].\r\nRazrada bunara klipovanjem je zasnovana na naizmeničnom stvaranju potpritiska, pomeranjem specijalnog klipa iznad filterske konstrukcije. Klip se kreće samo u predelu punih cevi, dok njegovo kretanje u zoni filtera nije dozvoljeno. Kretanje klipa omogućava da količina vode koja se uvlači u bunar klipovanjem ne prelazi trostruki kapacitet bunara. Kod rastresitih peskovito šljunkovitih materijala, brzina kretanja klipa treba da se postepeno povećava.\r\nKod plitkih bunara sa malim prečnikom i kapacitetom, razrada se može vršiti kašikovanjem. Ova metoda razrade može se uspešno primeniti i kod otežanog spuštanja pumpe erlift sistema. Sama procedura se sastoji u tome da se u bunar spušta ventil kašika najvećeg prečnika koji može da uđe, kako bi zazor između zidova bio što manji, a efekat veći.\r\nZahvatanjem vode iz bunara kašikom i povlačenjem naviše pomoću užeta obavlja se postupak slično klipovanju, uz istovremeno iznošenje nataloženog materijala. Ovaj postupak se naizmenično ponavlja sve do izbistrenja vode.\r\nRazrada bunara erliftom se obavlja pomoću cevi za ubacivanje vazduha, na čijem je dnu u zoni filtera ugrađena mešalica, odnosno mlaznica kroz koju se ubacuje vazduh u zonu filtera i time stvara mešavina vode, ispranih čestica i vazduha, koja zatim izlazi kroz cev na površinu.\r\nOprema za kompresiranje, odnosno usisna cev treba da se nalazi na dubini koja iznosi u proseku 2/3 dubine bunara, a mešalica na polovini dubine bunara. Osvajanje bunara treba da traje sve do izbistrenja izbacivane vode (voda bez primesa peska). Kriterijum ispiranja je da sadržaj čvrstih čestica u ispumpavanoj vodi bude manji od 5 gr/m vode. Za sve vreme ispumpavanja vode iz bunara treba vršiti merenja njenih količina.\r\nKod ispiranja bunara erliftovanjem neophodno je izabrati odgovarajući kompresor sa radnim pritiskom, koji treba da omogući uspešno dizanje mešavine od mešalice do površine terena. Uglavnom se koriste kompresori sa radnim pritiskom od 8 do 9 bara. Ispiranje i razrada bunara može se vršiti i potapajućim pumpama. Spuštanjem potapajuće pumpe i njenim uključivanjem, sitne čestice koje prolaze kroz dno i filter bunara, izbacuju se kroz potisno crevo van bunara. Veličine čestica koje se mogu odstraniti jednake su veličini otvora na usisnoj korpi.\r\nUgradnja nabačaja iznad zasipa\r\nPosle ugradnje bunarske konstrukcije treba izvaditi čeličnu uvodnu kolonu i zatim u međuprostor između zida bušotine bunara i bunarske cevi od površine terena pa do gornje površine zasipa ugraditi nabačaj, odnosno materijal koji je izvađen iz terena u toku bušenja, a koji je bio prethodno sačuvan. Kao alternativa, moguća je i ugradnja glinenog tampona jer ona sprečava prodor površinske vode u bunar. Ove operacije treba izvesti posle ispiranja i razrade bunara, da bi se stvorili uslovi za naknadnu ugradnju zasipa ako dođe do njegovog većeg sleganja.\r\nUgradnja potapajuće pumpe\r\nU bunarsku konstrukciju potrebno je ugraditi potapajuću pumpu odgovarajućeg kapaciteta i manometarske visine pumpanja. Za ugradnju dubinskih pumpi koriste se autodizalice, autokranovi i druga pomoćna mehanizacija.\r\nPočetni nivo postavljanja pumpe je uvek u delu bunarske konstrukcije gde se nalazi puna cev iznad filtera. Kod bunara sa više filtera prvi položaj pumpe treba da bude između prvog i drugog filtera. Najniži položaj pumpe je ispod najnižeg filtera u gornjem delu taložnika.\r\nTestiranje bunara\r\nPo završenoj ugradnji potapajuće pumpe i potisnog cevovoda, pristupa se opitnom crpljenju vode iz bunara, koje sa osmatranjem povraćaja nivoa vode u bunaru traje 120 sati. Može se reći da opitno crpljenje predstavlja krajnju i najpouzdaniju kontrolu ispravnosti bunara, odnosno kontrolu sprovedenog procesa razrade bunara. Opitno crpljenje vode vrši se polovinom predviđenog kapaciteta bunara, zatim predviđenim kapacitetom i sa 150% predviđenog eksploatacionog kapaciteta. Maksimalni kapacitet crpljenja ne treba da pređe maksimalni kapacitet ispiranja.\r\nPre početka crpljenja meri se nivo vode u bunaru, pijezometru u zasipu i u pet kontrolnih objekata i to tri puta u intervalu od po jednog sata. Ukoliko nema promene u registrovanim nivoima vode, pristupa se opitnom crpljenju. Vreme crpljenja vode, osmatranja nivoa vode i merenja kapaciteta, vrši se na svaka 2 minuta u trajanju od 10 minuta, na svakih 5 minuta u trajanju od 30 minuta, zatim na svakih 15 minuta u trajanju od 60 minuta i dalje na svaki sat do kraja crpljenja. Za vreme crpljenja registruje se kapacitet i vreme crpljenja iz bunara, kao i kapacitet i vreme ispiranja na objektima koji napajaju istu izdan u zoni uticaja. Promena pojedinih kapaciteta se može izvršiti i pre isteka predviđenog vremena, ako dođe do ustaljenja nivoa vode u bunaru.\r\nUkoliko se tri puta uzastopno u vremenskom intervalu od 1 sat registruje isti nivo vode u bunaru, znači da je došlo do ustaljenja nivoa vode. Dozvoljena razlika nivoa vode u bunaru pijezometru u zasipu ne treba da pređe 3 cm. Ukoliko je ta razlika veća, pristupa se ponovnom ispiranju bunara i pijezometra u zasipu. Ako i posle toga postoji veća razlika u nivou vode, smatra se da bunar nije dobro izrađen, pa se izrađuje novi bunar.\r\nZa vreme crpljenja vode kontroliše se 3 puta dnevno količina peska u vodi svakih 8 sati. Za vreme opitnog crpljenja vode nisu dozvoljeni prekidi rada pumpi. U slučaju prekida, pristupa se osmatranju povraćaja nivoa vode na svim mernim mestima. Pre početka crpljenja i po završetku vode meri se dubina bunara i u zasipu. Po završetku crpljenja vode meri se povratak nivoa podzemne vode na svim mernim mestima u intervalima kao kod samog opitnog crpljenja vode.\r\nKvalitet izrađenog bunara utvrđuje se na osnovu kapaciteta crpljenja, sniženja u bunaru i pijezometru, zatim preko najbližih osmatračkih objekata, specifične izdašnosti, količine peska u vodi i preko parcijalnih i ukupnih otpora bunara.\r\nInterpretacija rezultata testiranja\r\nInterpretacija podataka dobijenih na terenu u toku testiranja se vrši u kabinetu u nekoliko faza, i to\r\n- U prvoj fazi se vrši osnovna interpretacija koja podrazumeva sređivanje terenskih podataka u obliku tabela i dobijanje osnovnog grafičkog prikaza rezultata praćenja opita.\r\nU tekstualnom delu se detaljno opisuju sve aktivnosti pre i za vreme opita. Daju se neophodna objašnjenja i uputstva. Analizira se tok i efekti opita.\r\n- U drugoj fazi prvo se primenjuju jednostavne grafoanalitičke metode interpretacije, direktnom primenom ovih postupaka, ili korišćenjem namenskih softvera i kompjuterskih aplikacija.\r\n- U trećoj fazi se primenjuje metoda analize kompletnog hidrograma korišćenjem odgovarajućih kompjuterskih programa.\r\nIspitivanje kvaliteta vode\r\nIspitivanje kvaliteta iscrpljene vode treba da se izvedu sa dva stepena detaljnosti. Prvi je da se urade kompletne analize kvaliteta na uzorcima vode iz svakog desetog (1, 10, 20, 30, 40, 50) bunara u liniji po redosledu njihovog izvođenja. Ispitivanja treba ponoviti nakon 12 meseci. Drugi je da se urade nepotpune hemijske analize iz 5, 15, 25, 35, 45, 55 bunara po redu izvođenja po listi VI navedenog Pravilnika i na sledeće komponente: amonijum jon, amonijak, nitrate, nitrite, sulfate, fosfate, hloride, hidrokarbonate, kalcijum, magnezijum, gvožđe, mangan, natrijum i kalijum. Ova ispitivanja treba ponoviti posle 12 meseci.\r\nPrve uzorke vode treba uzeti pre završetka testiranja bunara. Ispitivanja treba da se izvedu od strane kompetentne laboratorije.\r\nIzrada zaštitne kape bunara\r\nPosle završetka testiranja bunara, odmah posle demontaže ugrađene opreme, treba izvršiti postavljanje privremene zaštitne kape bunara. Zaštitna kapa bunara se izrađuje od istog materijala kao što su i nadfilterske (pune) cevi. Spajanje zaštitne kape bunara i nadfilterske konstrukcije vrši se posebnom konstrukcijom. Na pijezometru u zasipu takođe se postavlja zaštitna kapa. Pijezometarska kapa je izrađena od pocinkovane cevi dužine 10 cm, sa ravno zavarenim krajem. Kapa je izbušena na dva mesta, kao i pijezometarska cev.\r\nLikvidacija radilišta\r\nPo završetku svih terenskih radova na izradi bunara treba izvršiti likvidaciju radilišta, odnosno teren treba dovesti u pređašnje stanje zatrpavanjem bazena i kanala za isplaku.\r\nIzrada tehničkog izveštaja\r\nIzvođač radova na bušenju, posle završetka svojih radova, na svakom pojedinačnom bunaru treba da izradi poseban tehnički izveštaj za svaki bunar, sa opisom tehnologije izvođenja i specifikacijom materijala i vremena svih tehničkih operacija koje su izvršene u toku izrade bunara. U njemu treba da budu prikazani svi utrošci materijala i atesti proizvođača za sve ugrađene materijale.\r\nGeodetska merenja\r\nPosle završetka svih terenskih radova na izradi svakog bunara, treba izvršiti instrumentalno geodetsko snimanje njihovih geografskih koordinata (X, Y i Z). Ovim snimanjem treba obuhvatiti kotu vrha (usta) bunara, horizontalne koordinate (X,Y) ose bunara, kotu vrha pijezometra u bunaru i kotu terena.\r\nPrimopredaja bunara\r\nZavršni čin izrade bunara je njegova primopredaja, koja se vrši po završenom probnom crpljenju vode. Primopredaja se vrši zapisnički, a zapisnik sadrži:\r\n- naziv lokacije i objekta,\r\n- oznaku i broj bunara,\r\n- datum početka i završetka bušenja,\r\n- tip garniture za bušenje, metod bušenja, dubinu i prečnik bušenja,\r\n- tehničke karakteristike izrađenog bunara,\r\n- granulometrijski sastav vodonosnog sloja i ugrađenog filterskog zasipa,\r\n- datum početka i završetka ispiranja i dobijeni kapacitet,\r\n- metode ispiranja bunara i trajanje ispiranja,\r\n- sadržaj peska pri maksimalnom kapacitetu ispiranja,\r\n- datum početka i završetka probnog crpljenja,\r\n- podatke o nivou podzemne vode registrovane pre, za vreme i posle opitnog crpljenja na svim utvrđenim mernim mestima,\r\n- podatke o kapacitetu bunara za depresije S^, S2 i S3,\r\n- količinu peska u vodi pri kapacitetu Q2 i Q3,\r\n- podatke o betonskom obezbeđenju, bunarskoj i pijezometarskoj kapi, kao i o likvidaciji radilišta.\r\nTehnologija izrade ekrana može biti zamenom masa, sa usekom i zapunom, sa usekom bez zapune i bušotinskom tehnologijom [46, 67],\r\nIzrada ekrana zamenom masa\r\nIzrada vodonepropusnih ekrana metodom zamene masa, predstavlja tipičnu rudarsku metodu, kod koje se osnovnom rudarskom mehanizacijom (bagerima dreglajnima i bagerima sa obrnutom kašikom) vrši otkopavanje vodopropusnog sloja u vidu useka sve do vodonepropusne podloge, pa se zatim buldozerima u otkopani usek ubacuje glinoviti materijal. Očigledno je da to mogu biti plići ekrani, čija dubina odgovara dubini kopanja bagera, Tehnologija se naziva izrada ekrana zamenom masa, jer se umesto otkopane vodopropusne mase u usek ubacuje glinoviti materijal,\r\nKada je reč o izgradnji ekrana sa zamenom masa uglavnom se primenjuju dve osnovne tehnološke šeme.\r\nJedna šema izrade ekrana zamenom masa (Slika 5.35) obavlja se bagerom dreglajnom i buldozerom,\r\nOtkopavanje useka obavlja se dreglajnom, selektivno, izdvajanjem vodopropusne mase na jednu, a vodonepropusne mase na drugu stranu, Zatim se vraćanjem tog otkopanog materijala buldozerom obezbeđuje prekid infiltracionog toka,\r\nOvakva tehnologija izrade ekrana zamenom masa realizovana je na površinskom kopu uglja Tamnava-Istočno Polje. Za izradu ekrana korišćen je bager dreglajn EŠ 10/70 A, buldozer i odgovarajuće pumpe za odstranjivanje vode iz useka. Urađeno je 1,170 m ekrana u 1982. godini, dok je u 1985. godini urađena nova deonica u dužini od 870 m. Prosečna dubina nove deonice ekrana je 10,1 m, maksimalna 11 m, a minimalna 9,4 m. Projektovani nagib bočnih strana useka je 60o [46, 67],\r\nSlika 5.35. Izrada ekrana zamenom masa\r\nIzrada ekrana prema radnim operacijama može se podeliti na dve osnovne faze. To su faza pripremnih radova i faza izrade ekrana. Faza pripremnih radova obuhvata eksproprijaciju zemljišta, obeležavanje trase ekrana na terenu i pripremu terena za rad bagerom. Faza izrade ekrana tehnološki se može podeliti na radne operacije selektivnog kopanja useka, selektivnog odlaganja masa i selektivnog zapunjavanja ekrana.\r\nNapredovanje bagera odvija se po deonicama dužine od 120 do 150 m. Kada iskopa predviđenu deonicu bager se vraća na početak deonice i u smeru kopanja počinje zapunjavanje tela ekrana glinom. Proračunima i direktnim ispitivanjem u telu ekrana, utvrđeno je da se ovakvim načinom zapunjavanja postiže zahtevana zbijenost, odnosno, potrebna vodonepropusnost. Bager dreglajn zapunjava samo usek ekrana glinom, a popunjavanje ostalog dela slobodne površine useka šljunkom vrši buldozer.\r\nBager ne zapunjava usek do kraja već se ostavlja od 40 do 50 m nezapunjenog useka koji služi za dreniranje i prikupljanje vode. Dok bager kopa novu deonicu, buldozer zapunjava prethodnu deonicu šljunkom, odnosno, dok bager zapunjava telo ekrana, buldozer planira i priprema novu deonicu za kopanje. Ovakvom tehnološkom organizacijom omogućava se maksimalno iskorišćenje opreme, što se održava na brzinu izrade ekrana.\r\nDruga šema izrade ekrana zamenom masa (Slika 5.36), sastoji se u otkopavanju useka u vodonepropusnom materijalu bagerom dreglajnom koji se odlaže pored useka. Zatim se u vodopropusnom sloju otkopava uzan usek bagerom kašikarom sa obrnutom kašikom, pa se zatim u taj uzan usek ubacuje zapuna ekrana, pa se posle toga vodonepropusna masa, odložena dreglajnom, vraća pomoću buldozera u otkopani usek.\r\nSlika 5.36. Sematski prikaz izrade ekrana zamenom masa u kostolačkom basenu\r\nOvakva tehnologija izrade ekrana zamenom masa realizovana je na površinskom kopu uglja Ćirikovac. Ukupna dužina ekrana je 1.150+25 m. Dubina ekrana se kreće, uključujući i jedan metar ugradnje u vodonepropusni deo, od 5 do 17 m [46, 67].\r\nU I fazi otkopavan je vodonepropusni sloj (les), bagerom dreglajnom EŠ 6/45. Rad se odvija u useku širine dna 8 m i maksimalne dubine 13 m. U II fazi po dnu useka kreće se hidraulični bager kašikar tipa BGH 1000 koji kopa šlic u peskovito- šljunkovitom aluvijonu sa 1 m produbljivanja šlica u vodonepropusni sloj, od ukupno 7 m dubine i 1 m širine. III faza predstavlja zapunjavanje šlica izgrađenog u drugoj fazi, zapunom koja se doprema sa jalovinskih etaža kostolačkih kopova uz odgovarajuću pripremu, dok se IV faza, poslednja tehnološka faza pri izradi glinovitog ekrana, sastoji u vraćanju vodonepropusnog materijala, koji je otkopan bagerom dreglajnom i deponovan u blizini objekta.\r\nMaterijal za isplaku i zapunu dobija se neposredno sa jalovinskih etaža površinskih kopova Kostolac i Klenovnik. Na osnovu parametara za preradu gline koji su obrađeni u laboratoriji utvrđena je tehnologija pripreme gline za izradu zapune i isplake [46, 67].\r\nIzrada ekrana sa usekom i zapunom\r\nTehnologija izrade ekrana sa usekom i zapunom je najčešće primenjivana tehnologija u površinskoj eksploataciji. U principu su, kod ove tehnologije, prisutne dve osnovne operacije: prva, koja obuhvata izradu uskog, a dubokog useka i druga u kojoj se vrši zapunjavanje tog useka.\r\nMogu se izdvojiti sledeći načini izrade ekrana: izrada useka posebnim uređajem sa grajferom ili bagerom posebne konstrukcije i kasnije ubacivanje zapune, izrada useka bušačkim uređajima uz istovremenu ugradnju zapune, izrada useka kontinuiranom mehanizacijom sa kasnijom ugradnjom zapune i izrada useka kontinuiranom mehanizacijom i istovremenom ugradnjom zapune. Ekrani izrađeni ovom tehnologijom su se pokazali otpornim na visoke hidrauličke gradijente. Debljine ekrana se kreću između 0,6 i 1,5 m, a realizovana vodopropustljivost im iznosi oko 10-9 m/s.\r\nIzrada ekrana pomoću mašina sa grajferom kao radnim elementom vrši se u sredinama gde preovlađuje šljunak i krupnozrni pesak.\r\nRadi se o grajferima sa velikom silom kidanja, ojačanim posebnim zubima, čime se omogućava kidanje blokova po trasi ekrana širine i do 2 m. Pre same izrade useka, potrebno je izvršiti pripremne radove koji se sastoje u sledećem:\r\n- raščišćavanje terena po trasi ekrana i oko trase ekrana u prečniku od 100 m,\r\n- izrada radnog platoa i saobraćajnice na celoj dužini trase ekrana (sa obe strane ekrana),\r\n- izrada armirano-betonskih uvodnica po osovini ekrana,\r\n- iskop rova za odlaganje materijala is useka za ekran,\r\n- montaža baze za spravljanje ispune i bentonitne suspenzije,\r\n- montaža hidroforske stanice, vodovoda i električnih instalacija za rasvetu i pogon opreme,\r\n- izgradnja i opremanje terenske laboratorije, radionice, magacina i kancelarija.\r\nSlika 5.37. Tehnologija kopanja i betoniranjapri izradi ekrana grajferom\r\nUporedo sa pripremnim radovima vrše se i ispitivanja materijala za spravljanje zapune za ekran, Zapuna mora biti pripremljena prema recepturi koja zadovoljava kriterijume kao sveža masa i kao očvrsla zapuna podrazumevajući čvrstoću na pritisak, vodopropusnost i modul elastičnosti.\r\nIskop useka (rova) i ugradnja zapune se izvodi u segmentima (kampadama), tako što se u principu prvo izvode osnovne kampade, a zatim, sa izvesnim vremenskim pomakom, vezne kampade i tako sukcesivno kompletira ekran (Slika 5,37), Kampade se pre izvođenja ekrana markantno obeležavaju na betonskim uvodnicama,\r\nZa izvođenje ekrana se, kroz prethodno izrađene armirano-betonske uvodnice, kopa usek (rov) potrebne širine i dubine (Slika 5.38), Ako je vodonepropusni, onda se ekran ukorenjuje u vodonepropusnu podinu 0,5 m, pa se i usek kopa 0,5 m u podini,\r\nSlika 5.38. Uvodni kanal i Slika 5.39. Rov ispunjen\r\ngrajfer za izradu ekrana bentonitskom emulzijom\r\nIskop useka (rova) se vrši mašinama sa grajferima kao radnim organima. U toku iskopa rova potrebno je održavati vertikalnost iskopa. Iskop se kontinualno geološki kartira i za svaku kampadu na licu mesta određuje dubina iskopa. Dubina iskopa kampade se meri u odnosu na prethodno geodetski snimljen vrh uvodnica,\r\nZidovi rova se održavaju (odnosno štite od obrušavanja) pod zaštitom bentonitske suspenzije - isplake, Pri iskopu se u rov stalno dodaje suspenzija tako da se nivo suspenzije uvek održava iznad polovine visine uvodnica (Slika 5.39),\r\nSuspenzija se priprema na licu mesta u specijalnim uređajima (muljačama). Za pripremu suspenzije se koristi bentonit i voda. Međusobni težinski odnos učešća bentonita i vode u suspenziji se određuje eksperimentalno, a cilj je dobijanje potrebne zapreminske težine.\r\nOrijentaciono, isplake se prave od sledećih komponenti: bentonita 30-60 kg/m , cementa 100-350 kg/m3 i vode 1,000 kg/m3.\r\nPrema primenjenom odnosu komponenti, niži sadržaj bentonita proizvodi laku isplaku, niži sadržaj cementa proizvodi duktilniju očvrslu masu, dok visok procenat solida (bentonita i cementa) daje veću nepropusnost i hemijsku otpornost,\r\nZapuna ekrana je beton sa dodatkom bentonita, potrebne plastičnosti sveže betonske mase, U pripremi izrade ekrana, prema stvarnim karakteristikama agregata, cementa i bentonita, sačinjava se receptura za spravljanje zapune. Betonu se prema utvrđenoj recepturi, dodaje odležala bentonitska emulzija kako bi gotov ekran imao i izvesne elastične osobine uz osnovni uslov da koeficijent vodopropusnosti betona posle 28 dana ne sme da bude veći od predviđenog. Treba imati u vidu da je izuzetno teško\r\n9 8\r\npostići ranu nepropustljivost od 10- m/s posle 28 dana, dok se 10-8 m/s, uz pažljiv rad, relativno lako postiže. Kako je vodonepropusnost vremenski zavisna, problem se može rešiti specifikovanjem nepropusnosti posle 3 meseca (tako se u praksi uglavnom radi). Postizanje rane niske vodopropusnosti od 10-9 m/s (posle 28 dana), praćeno je snižavanjem naponsko-deformacijskih karakteristika očvrsle mase što, u ekstremnim slučajevima, može izazvati i pucanje ekrana. Zbog tog razloga se uglavnom ide na specifikaciju propustljivosti posle 3 meseca (90 dana),\r\nLaboratorijska i poluindustrijska ispitivanja zapune bitna su za određivanje tehnoloških parametara ekrana. Za zapunu ekrana najčešće se kao komponentni materijali koriste: cement, šljunak, bentonit, glina i voda. Materijal od koga se izrađuje zapuna mora da zadovolji kriterijum vodonepropustljivosti, kriterijum duktilnosti i čvrstoće, kriterijum hemijske stabilnosti i otpornost i da ima dovoljnu gustinu da istisne isplaku koja se koristi za zaštitu iskopa rova.\r\nIspitivanjem cementa prema važećim propisima i standardima treba utvrditi: gustinu, zapreminsku masu za nasut i nabijen cement, specifičnu površinu po Blain-u, finoću mliva za ostatak na situ od 0,2 mm i na situ od 0,09 mm, karakteristike i količinu vode za standardnu konsistenciju, početak i kraj vremena vezivanja, postojanost zapremine pomoću kolačića, njegovim kuvanjem i čuvanjem 28 dana na vazduhu i isto toliko pod vodom, postojanost zapremine po Le Chatelier-u sa povećanjem razmaka kazaljki prstena i čvrstoću na savijanje posle 7, odnosno, 28 dana i za isto vreme čvrstoću na pritisak.\r\nIzbor vrste cementa za zapunu ekrana ima izuzetan značaj, jer pogrešan izbor cementa može da dovede do potpunog raspadanja očvrsle cementne mešavine čak i bez uticaja određenog opterećenja. Osnovne karakteristike cementa su: čvrstoća pritiska i brzina prirasta čvrstoće, toplota hidratacije i hemijska otpornost. Preko ove tri karakteristike vrši se izbor cementa u zavisnosti od konstrukcije ekrana koja se izvodi. Na ove osnovne karakteristike bitno utiču osnovni veštački minerali od koji se sastoji portland cement, hemijski sastav cementa, kao i vrsta i procenat dodataka kod portland cementa sa dodacima. Cementi proizvedeni od portland cementnog klinkera su: portland cement bez dodatka, portland cement sa dodatkom zgure najviše 30%, portland cement sa dodatkom pucolana najviše 30%, portalnd cement sa dodatkom zgure i pucolana ukupno najviše 30%, metalurški cement sa dodatkom zgure od 30 - 85% i pucolanski cement sa dodatkom pucolana preko 30%.\r\nJedan od bitnih komponentnih materijala je i šljunak. Pre upotrebe šljunka treba odrediti njegovu gustinu, zapreminsku masu u nasutom i zbijenom stanju, zbijanje, sadržaj organskih komponenti, muljevitost, sadržaj primesa i granulometrijski sastav.\r\nOd pet osnovnih komponenata koje ulaze u sastav glineno-cementnih i bentonitsko-cementnih zapuna, posebnu pažnju treba posvetiti glinama i bentonitima. Kod glina je potrebno izvršiti sledeća ispitivanja: gustinu, Attebergove granice žitkosti, krutosti i indeks plastičnosti, bubrivost, granulometrijski sastav, optimalnu aktivaciju, reološka svojstva glinene suspenzije za neaktivirane i aktivirane gline, viskozitet po Marsh-u za 0 4 mm i 0 10 mm, relativnu gustinu posle 2, 15, 30 i 60 min, viskozitet po Fann-u RPM 600 i RPM 300, plastični viskozitet, tačku popuštanja, čvrstoću tela posle 10 sec i 10 min, kao i dekantacionu zapreminu posle 5, 15, 30, 60 i 120 min.\r\nSlično glinama i za bentonit treba izvršiti sledeća ispitivanja: gustinu, Attebergove granice za žitkost i krutost, kao i indeks plastičnosti, bubrivost, granulometrijski sastav, API svojstva bentonitskih suspenzija, viskozitet po Marsh-u za 0 4 mm i 0 10 mm, relativnu gustinu posle 2 i posle 60 min, viskozitet po Fann-u RPM 600 i RPM 300, plastični viskozitet, tačku popuštanja, čvrstoću tela posle 10 s i posle 10 min, filtrabilnost na Baroidu preko debljine kolača i odfiltrirane vode za vreme od 30 min pri pritisku od 0,7 MPa i PH bentonitskih suspenzija i dekantacionu zapreminu posle 5, 15, 30, 60, 120 i 240 minuta.\r\nGustina suspenzije gline i bentonitsko-cementne mešavine mora da obezbedi pasivan protivpritisak u cilju održavanja stabilnosti iskopa koji teži da zapuni prazan prostor pod uticajem bočnih pritisaka stenske mase i hidrostatičkog pritiska podzemne vode.\r\nBentonitske cementne mešavine treba da obezbede, osim dobrog ispunjavanja ekranskog iskopa, i zadovoljavajuće karakteristike vodonepropusnosti uz minimalnu čvrstoću na pritisak posle određenog vremena. Sa ovakvim karakteristikama dobija se ispuna dugotrajne namene, otporna na spoljne uticaje i na starenje.\r\nBentonit se dodaje cementnom rastvoru da bi se dobila lakša vodocementna mešavina i da bi se smanjilo izdvajanje slobodne vode. Količina dodatog bentonita kreće se od 1 do 25%, prema uslovima koji se traže od zapune. Veći procenat bentonita u mešavini utiče na smanjenje pritisne čvrstoće, kao i na vreme početka vezivanja koje se produžava. Bentonit u cementu vezuje znatnu količinu vode. U upotrebi sa cementom, u principu se povećava količina vode u mešavini za oko 3,8 do 4,5%, za svaki procenat dodatog bentonita.\r\nU modifikovanim cementima sa visokim postotkom bentonita u vodocementnoj mešavini obično se dodaje 0,5 do 1,5% kalcijevog lignosulfata koji deluje kao usporivač i dispergator i daje mešavini veću pumpabilnost, uz mali stepen filtracije.\r\nOstvarivanje malog koeficijenta propustivosti mase zapune u očvrslom stanju zavisi, pre svega, od kvaliteta ulaznih komponenti, odnosno, vode, gline i cementa. Visoko disperzna bentonitska glina u vodocementnoj mešavini, sa dodavanjem izvesne količine nekog inertnog materijala, uz odgovarajuću obradu dispergatorima i usporivačem, može da obezbedi mešavinu homogene strukture i zadovoljavajuće reološke i filtracijske osobine, uz nisku vodopropustivost.\r\nVoda, takođe, ima značajnu ulogu u formiranju zapune za vodopropusni ekran. Saglasno postojećim pravilnicima, tehničkim merama i uslovima, za vodu, treba utvrditi sledeće karakteristike: temperaturu, ostatak isparavanja, vrednost za pH, slobodni CO2, alkalitet, ukupnu, karbonatnu i nekarbonatnu tvrdoću, sadržaj Ca, Mg, Na, K, Cl, S, NH3, NO2 i utrošak KmnO4.\r\nPriprema zapune se obavlja u postrojenjima koja su obično postavljena na samom radilištu (Slika 5.40).\r\nSlika 5.40. Postrojenja za izradu zapune za ekrane\r\nMinimalna deformacija pri lomu (duktilnost) ekrana bi trebalo da bude oko 5%. Računa se da će ekran svojom duktilnošću apsorbovati te deformacije ukoliko u tlu oko ekrana dođe do bilo kakvih pomeranja (do njih će sigurno doći, ako ni zbog čega drugog, ono zbog sušenja i kvašenja). Ekran je u opštem slučaju podvrgnut i mehaničkom naprezanju, pa je neophodno proceniti i maksimalni napon koji se može javiti u ekranu (i odgovarajuće specifikovati materijal).\r\nTipične čvrstoće (jednoaksijalne, nesprečene) očvrslog materijala isplake su između 100-1000 kPa. Treba imati u vidu da visoka duktilnost (deformacija pri lomu) obično znači i nisku čvrstoću (materijal ispune se više ponaša kao glina).\r\nU slučaju primene ekrana po obodu površinskog kopa, najsvrsishodnije je uraditi FE analize kojima se procenjuju nivoi deformacija i opterećenja dijafragme za različite konfiguracije kopa i različite uslove opterećenja tla (nedrenirane, drenirane) i od toga napraviti anvelopu odgovora ekrana i mehaničkih uslova koje on mora da izdrži. Parametar bi u tom slučaju bio i udaljenost od ivice površinskog kopa, kao i debljina i dužina ekrana.\r\nU vezi sa duktilnošću je i elemenat ekrana koji se u projektantskoj praksi dosta često zanemaruje, a to je glinena pokrivka. Praksa je pokazala da bez ove pokrivke dolazi do intenzivnog pucanja površinskog sloja ekrana (pukotine mogu da idu i do 1 m u dubinu) i da to može kompromitovati ceo ekran. U vezi sa tim mora da se povede računa i o dubini podzemne vode, kao i potencijalu sušenja tokom sušnog perioda.\r\nUgradnja zapune u rov se obavlja podvodno kontraktorskim cevima sa uvodnim levkom (Slika 5.41), odmah nakon iskopa kampade i kada se konstatuje da je kampada korektno iskopana.\r\nPriprema za ugradnju zapune podrazumeva da su na krajevima ugrađene granične cevi, što važi za osnovne kampade, kao i da su u kampadu postavljene i pripremljene kontraktorske cevi sa uvodnim levkom i priručnim zaptivkama za odvajanje betona ispune od bentonitske suspenzije.\r\nSlika 5.41. Ugradnja zapune u rov\r\nKontraktorske cevi su standardnog prečnika i montiraju se u kolonu potrebne dužine od segmenata dužine 1-2 m, tako da se u postupku betoniranja mogu povlačiti i skraćivati u skladu sa rastom nivoa betona.\r\nU početku betoniranja vrh kontraktorske cevi se postavlja na 10 cm od dna rova, a tokom betoniranja drže stalno uronjene oko 3 m u betonsku masu. Pri betoniranju je važno da se beton približno ravnomerno uliva u obe kontraktorske cevi što se u principu postiže na taj način što se svaki naredni mikser uliva u drugu kontraktorsku cev.\r\nBetoniranje jedne kampade ekrana se završava kada se merenjem utvrdi da je beton odgovarajućeg kvaliteta izliven do projektovane kote vrha predmetne kampade.\r\nU toku betoniranja jedne kampade preporučuje se iskop druge (ne susedne) kampade kako bi se bentonitska suspenzija kroz uvodni kanal prelivala iz kampade u betoniranju u kampadu u iskopu na koji način se minimizira gubitak suspenzije.\r\nIzrada ekrana bušačkim metodama\r\nRadi se o tehnologiji kod koje se bušotine zalivaju betonom. Primenjuju se sve vrste bušenja, od udarnog do obrtnog, sa ubacivanjem isplake, ili usisavanjem. Pri izradi ekrana bušačkim metodama najčešće su korišćeni specijalni uređaji za bušenje koji usisavaju izbušeni materijal, a mogu se primenjivati kako u tvrdim, tako i u rastresitim radnim sredinama. Veličine prečnika bušenja kreću se kod Failing uređaja od 260 do 2.000 mm.\r\nNa Slici 5.42 prikazan je uređaj za bušenje jedne bušotine prečnika 1 m i uređaj koji istovremeno buše dve bušotine prečnika po 0,7 m. Na istoj Slici prikazane su i bušotine ispunjene zapunom.\r\nSlika 5.42. Radni organi mašina za izradu ekrana bušotinama\r\nIzrada ekrana bušačkim metodama može biti izradom bušotina u j ednom redu i izradom bušotina u dva reda (Slika 5.43). Kada se radi u jednom redu onda se zapunjava betonom, ili glinom, svaka druga bušotina (Slika 5.43-a) ili svaka treća i četvrta (Slika 5.43-b), kakav je inače i redosled bušenja, a kod dva reda (Slika 5.43-c) buši se i zapunjava u odgovarajućem trouglu za tri susedne bušotine. Spoj između bušotina mora biti minimum 0,3 m.\r\nSlika 5.43. Razmeštaj bušotine pri izradi ekrana bušačkim metodama\r\nNa Slici 5.44 prikazan je ekran rađen sa bušotinama u jednom redu, dok je na Slici 5.45, prikazana izrada ekrana sa bušotinama u dva reda. Bušačko-grajferske metode podrazumevaju kombinaciju rada grajfera i prethodno izbušenih bušotina, kojima se olakšava manipulisanje grajferom i efikasnije kidanje delova ekrana zahvaćenih otvorom grajfera.\r\nMetoda se zasniva na tome da se po projektovanoj osi buše bušotine, a zatim se materijal između dve bušotine uklanja grajferom. Drugim rečima, grajfer ne koristi udare već se uklanjanje materijala vrši pomoću sile zatvaranja grajfera. Metoda se zasniva na tome da se po projektovanoj osi buše bušotine, a zatim se materijal između dve bušotine uklanja grajferom.\r\nSlika 5.44. Izgledekrana izrađenog sa jednim redom bušotina\r\nDrugim rečima, grajfer ne koristi udare već se uklanjanje materijala vrši pomoću sile zatvaranja grajfera.\r\nBušačko-režuća metoda se koristi za izradu ekrana u šljunkovitim, peskovitim i prašinastim sredinama.\r\nZasniva se na bušenju i istovremenom kretanju napred, uz oslanjanje na vodopropusnu podlogu,\r\nU svetskoj praksi ovom metodom izrađeni su brojni ekrani. Kod ovih metoda zapunjavanje se vrši kružnom metodom i metodom pod pritiskom.\r\nSpravljanje i ugradnja glineno-cementne mase za zapunu useka je uobičajenim tehnološkim postupkom kao i prilikom građenja drugih sličnih objekata.\r\nIzrada ekrana injektiranjem i hidromonitorima\r\nIzrada ekrana zaptivnim injektiranjem (permeation grouting), mlaznim injektiranjem (jet grouting) i hidromonitorima su poznate i prisutne metode u površinskoj eksploataciji.\r\nZahtevana vodonepropusnost peskova i sitnozrnih šljunkova se uglavnom može postići uz pomoć tehnike zaptivnog injektiranja (permeation groutinga) (Slika 5,46), Ova tehnika se zasniva injektiranju injekcione mase pod ustaljenim, relativno niskim pritiskom. Uobičajeno je da se za tu svrhu koristi metod tube-a-manchette, koji se sastoji iz bušotine i perforirane injekcione PVC cevi.\r\nSlika 5.45. Izrada ekrana bušotinama u dva reda\r\nSlika 5.46. Prikaz injektiranja injekcione mase kod zaptivnog injektiranja\r\nPerforacije su spolja zaštićene gumenim ili plastičnim klapnama koje omogućavaju kretanje fluida u jednom pravcu. Za izolaciju injekcione tačke od ostatka injekcione cevi se koristi sistem duplih pakera. Prednost sistema je u tome što omogućava reinjektiranje i popravku.\r\nParametre injektiranja (pritisak, proticaj i vreme injektiranja) je najbolje odrediti ispitivanjem in situ, pri čemu metod injektiranja omogućava određivanje propustljivosti tla neposredno pre početka procesa injektiranja. Pritisak injektiranja treba da bude dovoljno visok da istisne vodu iz pora, ali i dovoljno nizak da ne izazove hidraulički lom u tlu.\r\nUobičajena je praksa je da se injektiranje počne sa pritiskom koji odgovara 0,1-0,2 bara po dubinskom metru injekcione bušotine (znači, injektiranje na dubini od 16 m bi trebalo početi pri pritisku od 1,6 do 3,2 bara). Postupak injektiranja je uglavnom iterativan, a njegova regularnost se kontroliše dijagramima proticaja-pritiska u odnosu na vreme.\r\nProjektovanje procesa se svodi na određivanje dispozicije primarnih, sekundarnih i tercijarnih injekcionih bušotina, kao i na određivanje rastojanja injekcionih tačaka. Ovo rastojanje se u praksi određuje pomoću jednostavnog modela koji su predložili Raffle i Greenwood (1961) [46], mada njegove rezultate treba uzimati sa rezervom zbog prevelikih idealizacija. Praksa je pokazala da je optimalno rastojanje između 1,2 i 1,5 m. Kvalitet injekcione smese je određen sledećim bitnim parametrima:\r\n- Viskoznošću (masa bi trebalo da ima što niži viskozitet, jer gusta masa zahteva manje rastojanje između injekcionih tačaka i ne prodire u dubinu tla);\r\n- Veličinom zrna smese (najkrupnije zrno bi trebalo da je oko 3-5 manje od najmanje veličine pora);\r\n- Čvrstoćom;\r\n- Hemijskim sastavom podzemne vode (sulfati, itd.).\r\nNa Slici 5.47, date su orijentacione vrste injekcionih masa za zaptivno injektiranje u odnosu na vrstu tla koje se injektira.\r\n Velicina cestica (mm) \r\nSlika 5.47. Orijentacioni sastav injekcione mase u odnosu na radnu sredinu\r\nCementna veziva su na bazi običnog Portland cementa ili ultrafinog cementa, dok su hemijska na bazi vodenog stakla, akrilata, akrilamida i sl.\r\nTo su uglavnom propriatory smese koje se biraju na osnovu kvaliteta podzemne vode i zahtevanog veka trajanja.\r\nKao prva alternativa klasičnim ekranima, primenjuje se izrada ekrana metodom mlaznog injektiranja (Jet Grouting). Metoda mlaznog injektiranja koristi visokoenergetski mlaz fluida, koji kompletno razbija strukturu tla.\r\nDelovi materijala se tada, na licu mesta mešaju sa vezivom i kreiraju homogenu vodonepropusnu masu koja vremenom očvrsne. Sistem se zasniva na modifikovanju mehaničkih svojstava postojećeg tla koje se postiže erodiranjem i istovremenim injektiranjem tla.\r\nInjekciona masa je, uglavnom, na bazi Portland cementa, a dodaje se i bentonit kao i drugi specifični aditivi.\r\nMaterijal koji se proizvede injektiranjem se ponekad zove soilcrete (slično kao concrete), i njime se postižu čvrstoće, koje su date na Slici 5.48.\r\nVrste tla u kome se mlazna injektiranja sa uspehom primenjuju ilustrovane su na Slici 5.49. Najbolji rezultati se postižu u sitnozrnim peskovima.\r\nKod sistema sa jednim mlazom (single jet system, JGS1) jedan mlaz i eroduje i injektira tlo.\r\nSlika 5.48. Čvrstoće barijere u zavisnosti od radne sredine i vremena očvršćavanja\r\nSlika 5.49. Domen primene mlaznog injektiranja u odnosu na karakteristike radne sredine\r\nProces mlaznog injektiranja sastoji se iz više faza (Slika 5.50). Prvo se uradi kompletna bušotina rotacionom ili rotaciono-udarnom metodom (tipična bušotina je prečnika 150 mm), koristeći vodu kao sredstvo za ispiranje (ali se može koristiti i kompresovani vazduh, bentonit ili samo vezivo).\r\nKada se dostigne zahtevana dubina, otvori za ispiranje se zatvaraju i vezivo se kroz dizne injektira u tlo pod visokim pritiskom.\r\nKod dvo i trofluidne metode se, pre injektiranja veziva, u tlo injektiraju vazduh, odnosno voda i vazduh. Istovremeno alat za bušenje se zarotira, i u nizu koraka, polako povlači naviše precizno kontrolisanom brzinom.\r\nSlika 5.50. Tehnološki postupak mlaznog injektiranja\r\nNa taj način se formira pilon. Posle toga se bušaća garnitura pomera, i postupak ponavlja. Rastojanje između pilona treba da je takvo da se obezbedi preklop.\r\nOvaj sistem jeste jednostavan ali daje najmanje prečnike tretiranog tla (400-800 mm u glinovitom i prašinastom tlu, odnosno, 500-1.200 mm u peskovitom i šljunkovitom tlu). Dobre strane su mu što, generalno, proizvodi soilcrete najveće čvrstoće, najmanji gubitak iz bušotine i najveće zbijanje okolnog tla (zbijanje je direktna posledica erozije - rastresanja radne sredine). Tipičan injection rate je oko 500 l/min, a injekcione pumpe moraju da obezbede kontinuiran pritisak od 600 bara tokom vremena koje je potrebno da se injektira rupa (oko 1-2 h).\r\nPostoje tri osnovne metode mlaznog injektiranja, i to: jednofluidna, dvofluidna i trofluidna metoda.\r\nKod jednofluidne, mlaz veziva eroduje i injektira tlo. Pumpe visokog pritiska potiskuju vezivo kroz bušaći alat, do skupa dizni lociranih iznad vrha svrdla. Mlaz velike brzine i energije razbija zemljište, i meša se sa materijalom iz okoline bušaćeg alata i pri tome stvara stub stabilizovanog materijala, čiji se prečnik kreće od 40 do 120 cm. Ovom metodom se proizvodi pilon najveće čvrstoće.\r\nSistem sa dva mlaza (double jet system) se zasniva na istovremenom pumpanju i injekcione mase i komprimovanog vazduha kroz jedan mlaznik. Primenom vazduha sistem rezultuje prečnike koju su 2-3 puta veći od JGS1, ali ima veliku manu u primeni gde je vodonepropusnost u prvom planu: visok sadržaj vazduha, dakle i pora u očvrsloj masi.\r\nSistem sa tri mlaza (triple jet system, JGS3) je najbolji sistem (Slika 5.51).\r\nSlika 5.51. Mlazno injektiranje -prikaz opreme i rasporeda bušotina\r\nVazduh i voda se ubacuju kroz jedan mlaznik, a injekciona smesa kroz drugi, koji je obično smešten ispod prvog. U principu, vazduh i voda seku, eroduju tlo pa se injekciona smesa ubacuje pod znatno nižim pritiskom nego u slučaju JGS1/2 (naravno, voda je pod visokim pritiskom kao i injekciona masa kod JGS1).\r\nOvaj sistem proizvodi najveće prečnike tretiranog tla: od 500-3.000 mm (neki izvođači tvrde da su postizali i prečnike od 5 m, sa tim što ovo treba uzimati sa ozbiljnom rezervom, mada je moguće da su u pitanju bili neki erodibilni peskovi). Veoma vešti izvođači mogu uz pomoć ovog sistema da izvrše i potpunu zamenu tla (što je korisno ukoliko postoje proslojci organskog materijala ili sl.). Ovaj sistem je najbolji i za pravljenje kade (slabe, horizontalne barijere).\r\nOsnovni parametri mlaznog injektiranja su:\r\n- Brzina izvlačenja šipki (broj koraka, 1 korak je oko 5 cm);\r\n- Brzina rotacije šipki (najmanje 1, poželjno 2 kruga po koraku);\r\n- Vodocementni faktor (1:0,8 - 1:1,5 zavisi od pumpabilnosti, zahtevane čvrstoće, nepropusnosti, NPV u tlu);\r\n- Prečnik mlaznice za injekcionu masu i vazduh/vodu kod sistema sa tri mlaza;\r\n- Pritisak injekcione mase, vazduha (kod sistema sa dva i tri mlaza) i vode (kod sistema sa tri mlaza);\r\n- Protoci svih fluida.\r\nVrednosti svih ovih parametara se, u principu, određuju na terenu, na osnovu probnih polja. Probna polja (obično 4-5 njih) se, po pravilu, sastoje od 3-4 stuba po polju. Svako polje je izrađeno na osnovu jedinstvene kombinacije gornjih parametara. Posle očvršćavanja (vreme očvršćavanja je još jedan parametar), plići delovi stubova se otkopavaju, a dublji se buše, uzorkuju i ispituju u laboratoriji. Iskustvo je pokazalo da formiranje sredine sa propustljivošću od 10-9 m/s ne bi trebalo da bude problem.\r\nGeneralno, osnovna razlika između ovih metoda je prečnik stuba, a samim tim i masa tretiranog materijala po bušotini. Prilikom izbora metode za mlazno injektiranje uzimaju se u obzir: karakteristike tla, karakteristike stuba materijala (prečnik, čvrstina i propusnost tretiranog tla i dužina), troškovi, deformacije i čvrstina, obučenost osoblja i snabdevanje vodom.\r\nZa razliku od injekcionih ekrana, izrada ekrana pomoću hidromonitora predstavlja potpuno novu tehnologiju. Kod ove metode izrade ekrana izrada useka, odnosno, uskog a vertikalnog zaseka, obavlja se pomoću snažnog vodenog mlaza, kojim se sa jedne i druge strane vrši sečenje, a istovremeno se, kroz isti uređaj, vrši ubacivanje zapune.\r\nIzrada ekrana vrši se u sledećim fazama: prvo se buši bušotina koja se oprema kolonama do krovine ekrana, zatim se u bušotinu ubacuje hidromonitor, kojim se levo i desno, vrši rezanje otvarajuće sekcije ekrana, da bi se u završnoj fazi izvršilo istovremeno zapunjavanje vertikalne sekcije.\r\nSve tri faze izrade ekrana prikazane su na Slici 5.52.\r\nSlika 5.52. Izrada ekrana hidromonitorom\r\nModel procesa izgradnje sistema odvodnjavanja ili realizacije procesa odvodnjavanja na površinskom kopu prikazan je na Slici 5.53. Prikazani model je opšti, na kontekstnom nivou i primenjiv je za realizaciju sistema odvodnjavanja bez obzira o kojim se objektima odvodnjavanja i opremi za odvodnjavanje radi.\r\nSlika 5.53. Modelprocesa izgradnje sistema odvodnjavanja\r\nOvaj model procesa može se koristiti i kao standardna procedura za realizaciju sistema odvodnjavanja. Sa aspekta procedure za realizaciju sistema odvodnjavanja, ona ispunjava uslove efikasnosti, efektivnosti i pouzdanosti realizacije svih aktivnosti jer uključuje kao standardne procesne aktivnosti analizu rizika izvodljivosti projekta, kontinualni monitoring i na kraju testiranje i verifikaciju objekata i opreme koji čine sistem odvodnjavanja.\r\nOvo je posebno značajno ako se radi o sistemima odvodnjavanja koje čine objekti bunari i ekrani.\r\n5.6. Monitoring i kontrola sistema odvodnjavanja površinskih kopova\r\nGeneralno, procesi monitoringa i kontrole su procesi kontinualnog nadzora i prikupljanja podataka o stanju sistema (monitoring) na bazi kojih se donose odgovarajuće odluke i preduzimaju mere (kontrola) u cilju održavanja planiranog stanja sistema [22, 42, 45, 69, 72].\r\nPrimenjeno u odvodnjavanju površinskih kopova, kontrola rada sistema odvodnjavanja je delovanje u kojem se direktno obavljaju pojedini zadaci na održavanju i poboljšanju sistema odvodnjavanja. Zadatak kontrole je preduzimanje svih raspoloživih mera da se odstupanje između planiranog i realizovanog održi u očekivanim granicama. Kontrolom rada na bazi informacija iz monitoringa o stanju sistema odvodnjavanja, donose se odluke i preduzimaju mere da se sistem u kontinuitetu održava u planiranom režimu.\r\nMonitoring sistema odvodnjavanja je proces kojim se prikupljaju, snimaju ili beleže podaci i izveštava o stanju sistema odvodnjavanja. Monitoring kao proces mora da bude izdvojena funkcija, u najvećoj meri potpuno automatizovan, kako bi i podaci iz ovog procesa bili objektivni i kasnije odluke pouzdane. Ovako postavljen sistem monitoringa i kontrole rada sistema odvodnjavanja ili pojedinih njegovih delova ima zadatak da pravovremeno, adekvatno i ispravno beleži događaje u sistemu i o tome jednoznačno i on-line izveštava kako bi se donosile pouzdane odluke u funkciji optimalnog rada sistema ili njegovih delova. Jedan od najbitnijih delova procesa monitoringa i kontrole u odnosu na sistem odvodnjavanja je daljinski nadzor i upravljanje.\r\nKorišćenje daljinskog nadzora i upravljanja sistemima odvodnjavanja na većim površinskim kopovima predstavlja uobičajeni deo procesa eksploatacije, jer je njegova organizacija i upravljanje dislociranim objektima, složena i teško izvodljiva bez centralizovanog automatskog sistema. Iako je proces odvodnjavanja veoma složen i zavisi od mnogo prirodnih faktora na koje se ne može uticati (padavine, temperature, režim podzemnih i površinskih voda), neophodno je ipak poznavati režim tih parametara, kako u konturi tako i van područja površinskog kopa. Takođe, osim prirodnih faktora efikasnost i efektivnost sistema odvodnjavanja direktno zavisi i od parametara rada opreme kao i od stanja objekata odvodnjavanja. Tehnički i tehnološki reč je o veoma složenim sistemima kojima se prikupljaju različiti podaci sa različitih izvora koji služe za različitu namenu. Međutim, primena savremenih sistema za nadzor i upravljanje sa računarskom i softverskom podrškom i ostalom opremom automatike, omogućava optimalno korišćenje objekata odvodnjavanja, smanjenje broja radnika, lakše i brže otkrivanje kvarova, efikasnije održavanje i racionalizuje utrošak energije.\r\nUpravljačke odluke bazirane na informacijama o radnom stanju realizuju se kroz naredbe centralizovanog upravljanja, preko komandi i zadatih vrednosti, naredbi i uslova koje može da zadaje čovek, posredno ili neposredno preko računara, ili sam računar. Stepen automatizacije sistema nadzora i upravljanja zavisi od funkcija dodeljenih računaru, koje mogu da budu za prikupljanje informacija, za kontrolu odvijanja tehnološkog procesa ili njegovog dela, izveštavanje i registraciju svih događaja, pa sve do složenih interpretacija, koje računar radi u zatvorenom krugu. Svakako da stepen automatizacije mora da bude u funkciji složenosti uslova ovodnjenosti samog ležišta, odnosno u krajnjem u funkciji troškova.\r\nU sistemu praćenja i upravljanja procesom odvodnjavanja značajne su pravovremene i kontinuirane informacije o objektima aktivnog odvodnjavanja (bunari, pumpne stanice) dok za objekte pasivnog odvodnjavanja (vodonepropusni ekrani, regulacije i dr.) nije nužno kontinuirano evidentiranje procesnih informacija, zbog njihove stabilnosti.\r\nTok informacija je od objekta odvodnjavanja, kao osnovnog nosioca informacije, preko dispečerskog centra, kao prvog nivoa koncentracije informacija, do stručne službe odvodnjavanja, kao glavnog centra rukovođenja procesom odvodnjavanja površinskog kopa. Prema iznetom konceptu osnovne moguće informacije pri nadzoru i upravljanju sistemom odvodnjavanja obuhvataju:\r\n- Merenje i signalizaciju, kao polazište za prikupljanje informacija;\r\n- Kontrolu graničnih vrednosti, preko obrade merenja, kao i njihovo poređenje sa zadatim vrednostima;\r\n- Prikaz i obradu promene stanja radne sredine, objekata odvodnjavanja i opreme za odvodnjavanje;\r\n- Vezu između dispečerskog centra i izvršnih organa putem prenosa komandi;\r\n- Izdavanje komandi, automatski ili na zahtev operatora i provera izvršenja;\r\n- Registrovanje svih značajnih događaja u sistemu;\r\n- Memorisanje podataka i štampanje izveštaja periodično i na zahtev;\r\n- Vizualizaciju alarma i promene stanja signalizacije na monitorima;\r\n- Vizuelno prikazivanje rezultata merenja i prekoračenje graničnih vrednosti na ekranu;\r\n- Vizuelno prikazivanje sistema odvodnjavanja radi stalnog praćenja na sintetičkoj tabli;\r\n- Vizuelno prikazivanje delova sistema na grafičkom ekranu;\r\n- Samokontrolu;\r\n- Komunikaciju operatora sa sistemom.\r\nKoncept korišćenja navedenih informacija omogućava uvid u stanje sistema u svakom momentu preko odgovarajuće računarske opreme u dispečerskom centru i upravljanje sistemom iz dispečerskog centra, upravo na osnovu realnog uvida u stanje sistema.\r\nŠematski prikaz sistema za daljinski nadzor i upravljanje radom sistema odvodnjavanja na površinskim kopovima dat je na Slici 5.54 [42, 46, 72].\r\nSlika 5.54. Sematski prikaz sistema za daljinski nadzor i upravljanje sistemom za odvodnjavanje površinskog kopa\r\nDaljinski nadzor i upravljanje sistemom odvodnjavanja površinskog kopa se sastoji iz centralnog sistema za nadzor i upravljanje i on obuhvata: lokalne merno upravljačke sisteme na samim izvorištima, odnosno, pumpama na vodosabirnicima i bunarima, ekranima i drugim objektima i nadzornog računara (Slika 5.54).\r\nTako, lokalno merno upravljački sistemi na bunarima treba da omoguće upravljanje motorom pumpe po zadatom protoku i/ili zadatom nivou, zaštitu od kratkog spoja, preopterećenja, nestanka faze i suvog rada pumpe, merenje i prikaz protoka i nivoa, komunikaciju sa nadzornim centrom, start-stop, prenos vrednosti protoka, nivoa, otvaranje vrata ormana i alarma preopterećenja, parametre rada pumpe i pojedinih njenih delova (Slika 5.55). Za razliku od bunara, kod ekrana je važno pratiti stanje ispune, odnosno pojave prslina i pukotina u ispuni i proticanja vode u branjeni deo ležišta. Kod većih vodosabirnika moguće je pratiti geometriju vodosabirnika, odnosno pojavu zarušavanja kosina i smanjenje zapremine vodosabirnika.\r\nSlika 5.55. Lokalni merno upravljački sistem na bunaru\r\nU današnje vreme prognozni proračuni i simulacija stanja podzemnih voda u ležištu obavljaju se pomoću raznih softvera. Međutim, kako bi se dobili što precizniji i verodostojniji hidrogeološki modeli ležišta i prognozni proračuni, potrebno je imati što više pouzdanih podataka, odnosno vršiti stalno praćenje rada sistema odvodnjavanja. Praktično, postojeći sistem zaštite od podzemnih voda i sistem za praćenje i osmatranje predstavljaju servis za dinamičko praćenje promenljivih hidrogeoloških parametara.\r\nNa ovaj način se u svakom trenutku mogu dobiti ažurni podaci hidrogeoloških parametara, koji su neophodni za verifikaciju ili rekonstrukciju postojećih sistema zaštite od podzemnih voda, kao i za izbor novih sistema zaštite površinskih kopova od dotoka podzemnih voda.\r\nTakođe, i kada je reč o prikupljanju podataka o radu opreme u sistemima odvodnajvanja, osim kontrolno preventivne funkcije (zaustavljanja pogona u slučaju pojave neregularnosti u radu), podaci se mogu koristiti za analizu pouzdanosti rada opreme, predviđanja budućeg stanja, planiranja održavanja kao i planiranja nabavke nove opreme.\r\n5.6.1. Modelprocesa monitoringa i kontrole sistema odvodnjavanja\r\nModel procesa monitoringa i kontrole sistema odvodnjavanja na površinskom kopu prikazan je na Slici 5.56. Prikazani model je opšti, na kontekstnom nivou i primenjiv je za realizaciju procesa monitoringa i kontrole sistema odvodnjavanja bez obzira o kojim se objektima odvodnjavanja i opremi za odvodnjavanje radi.\r\nSlika 5.56. Modelprocesa monitoringa i kontrole sistema odvodnjavanja\r\nPrikazani model procesa deo je ukupne procedure planiranja i realizacije sistema odvodnjavanja ali istovremeno može se koristi i kao informaciona osnova za izgradnju informacionog sistema monitoringa i kontrole, odnosno sistema daljinskog nadzora i upravlj anja sistemom odvodnjavanja.\r\n6. POUZDANOST SISTEMA ODVODNJAVANJA POVRŠINSKIH KOPOVA\r\nSistemi odvodnjavanja na površinskim kopovima kao i drugi tehnički sistemi moraju uspešno izvršavati svoju funkciju i sa svim svojim elementima izdržavati sva predviđena naprezanja, a pri tome biti jednostavni i ekonomični. Funkcija linija bunara sistema odvodnjavanja je da spreči dotok podzemnih voda u površinski kop i da u određenom vremenu ispumpa zadate količine vode. Sistemi odvodnjavanja linijama bunara predstavljaju složeni kompleks opreme linija bunara sa cevovodima, napajanja električnom energijom i održavanja koji su sačinjeni od elemenata kao što su pumpe, bunarske konstrukcije, pribori, trafo-stanice, cevi, kablovi, rezervni delovi, itd. [39, 45, 68, 73].\r\nParametri pouzdanosti sistema dobijaju se na osnovu analize mogućih stanja sistema vezanih ne samo za vremena rada i otkaza opreme već i uslovljenih zastoja zbog karakteristika radne sredine u realnom prostoru, radne snage i drugih neplaniranih i planiranih zastoja.\r\nU toku eksploatacije sistema može doći do narušavanja normalnog rada podsistema i elemenata što dovodi do smanjivanja količine ispumpane vode. Otkaz nekog od elemenata (osim napajanja energijom) ne dovodi do punog otkaza sistema već do smanjenih efekata funkcionisanja, kada se tek prekoračenje dopuštenih granica smatra i uslovnim otkazom sistema. Projektovana, realizovana i kontrolisana vodopropropustnost ekrana definiše i njegovu pouzdanost funkcionisanja.\r\nGeneralni zadatak proračuna pouzdanosti sistema odvodnjavanja u realnom vremenu je da se odrede pokazatelji koji karakterišu funkcionisanje. Proračun sadrži određivanje kriterijuma i tipova otkaza sistema i pokazatelja pouzdanosti kao i utvrđivanje strukturnih šema zasnovanih na analizi funkcionisanja sistema sa učešćem strukturnog rezerviranja, obnavljanja i kontrole.\r\nDobijene verovatnoće rada ljudi, opreme i objekata sa uticajem radne sredine, omogućavaju utvrđivanje realnih eksploatacionih i ekonomskih efekata funkcionisanja bunara kao elemenata paralelnog podsistema kombinovanog sistema linije bunara, kao i sistema odvodnjavanja u celini.\r\nPouzdanost sistema odvodnjavanja je izuzetno značajan element funkcionisanja površinske eksploatacije ležišta mineralnih sirovina koja je posebno, u određenoj meri, definisana i zakonskom regulativom.\r\nKod manjih površinskih kopova, posebno brdskog tipa, uglavnom su prisutni jednostavniji serijski (redni) sistemi odvodnjavanja kanalima sa gravitacijskim odvođenjem površinskih i podzemnih voda van konture kopa. U nešto složenijim uslovima voda se kanalima odvodi do vodosabirnika odakle se prepumpava van kontura površinskog kopa. Proračun pouzdanosti ovakvih sistema je relativno jednostavan i svodi se na korišćenje teorije markovskih procesa [41, 45].\r\nKombinovani paralelno-serijski sistemi su prisutni kod odvodnjavanja od podzemnih voda većih površinskih kopova u složenijim hidrogeološkim uslovima, kada se pojedinačni bunarski objekti povezuju kao paralelni podsistem, a voda prepumpava u zajedničke sabirne i odvodne linije. Nakon neophodne pozitivne tehno-ekonomske analize, svako opravdano uvođenje ili projektovanje odgovarajućih kombinovanih sistema ipak usložnjava tehnološke procese, sistem upravljanja i analizu pouzdanosti rada opreme i objekata odvodnjavanja površinskog kopa.\r\nPo pravilu, nestalni tokovi voda u tehnološkom nizu imaju i paralelnu i serijsku strukturu. Zahtevani stabilni kapacitet kombinovanih sistema realizuje se u slučajnom procesu vremena rada opreme i objekata odvodnjavanja površinskog kopa uz vremensko rezerviranje preko kapacitativog i tehnološkog iskorišćenja. Tako i otkazi elemenata paralelnih podsistema ne dovode do punog već do delimičnog otkaza kompleksnog sistema kada se do graničnih vrednosti pouzdanost nadoknađuje tehnološkom i vremenskom rezervom.\r\nU analizi funkcionisanja paralelnog podsistema odvodnjavanja (niz pojedinačnih bunara ili niz pumpi vodosabirnika), neophodno je definisati srednje vreme rada u skladu sa dinamikom eksploatacije.\r\nZatim se na osnovu zadatog kapaciteta za odvodnjavanje površinskog kopa, odgovarajućih hidrogeoloških karakteristika radne sredine sa formiranim hidrogeološkim modelom i karakteristika opreme, može optimizovati pouzdani broj bunara i kapacitet pumpi, uz njihovo maksimalno vremensko i kapacitativno iskorišćenje i mogućnost simulacije rada korišćenjem odgovarajućih softverskih paketa.\r\nPojedinačni bunari i kanali za odvodnjavanje od podzemnih voda na površinskom kopu su elementi paralelnog podsistema sa odgovarajućim proračunatim neophodnim kapacitetima u skladu sa rezultatima hidrogeoloških modela.\r\nDalji tokovi ispumpane ili gravitacijski sprovedene vode, po pravilu se objedinjuju u zajedničke cevovode, kanale ili vodosabirnike i dalje do konačnog recipijenta. Otkaz bilo kog elementa serijskog podsistema dovodi do potpunog otkaza sistema. Utvrđivanjem parametara pouzdanosti svih elemenata sistema i simulacijom rada može se analizirati funkcionisanje i time omogućiti efikasno planiranje pouzdanog odvodnjavanja i projektovanje novih sistema u površinskoj eksploataciji.\r\nIstraživanja i metodološke analize rada paralelnih i serijskih rudarskih sistema prisutna su u svetu više od četrdeset godina [2, 37, 95]. Postavljene teoretske i inženjerske osnove vezane za Teoriju verovatnoće i slučajne procese, pružaju velike mogućnosti za dalja istraživanja i širu primenu pri projektovanju novih površinskih kopova, kao i optimizaciju dimenzionisanja i funkcionisanja postojećih rudarskih sistema sa ekonomskog aspekta uključujući i sisteme odvodnjavanja.\r\nRad u sve složenijim hidrogeološkim ležišnim uslovima i potreba za smanjenjem troškova dovela je do potrebe značajnog korišćenja optimizacije kombinovanih sistema odvodnjavanja u površinskoj eksploataciji. Optimizacijom parametara pouzdanosti može se racionalizovati struktura postojećeg sistema kao i projektovati optimalni kombinovani sistem, ukoliko za to postoje jasni povoljni tehno-ekonomski uslovi. Simulacijom pouzdanosti rada u realnom vremenu se mogu dobiti podaci preko kojih se analizom objektivno predviđaju neophodni zahvati na sistemu odvodnjavanja.\r\nVisoka pouzdanost postavljenog sistema neophodna je, ne samo sa aspekta optimizacije proizvodnih troškova, već i postavljenih uslova tehničkog i ekološkog funkcionisanja objekta u celini.\r\nAnaliza pouzdanosti rada sistema odvodnjavanja na površinskim kopovima na osnovu dobro postavljenog informacionog sistema u znatnoj meri može olakšati upravljanje procesom, povećati efekte održavanja i omogućiti ekonomičniji rad.\r\n6.1. Osnovni parametri pouzdanosti elemenata i sistema odvodnjavanja\r\nProračuni parametara pouzdanosti rada linija bunara sistema odvodnjavanja se, u principu, baziraju na utvrđenim srednjim vremenima rada i obnavljanja za sve tipove mašina ili objekata u datom sistemu sa uticajem radne sredine i ljudskog faktora.\r\nTako su najčešće korišćeni pokazatelji pouzdanosti su srednje vreme rada do otkaza sistema, verovatnoća rada u zadatom vremenu, intenziteti otkaza i obnavljanja kao i stacionarne verovatnoće rada i obnavljanja [2, 37, 95].\r\nFunkcionisanje linija bunara sistema odvodnjavanja i njegovih elemenata je definisano kao slučajni proces sa eksponencijalno raspodeljenim vremenima realizacija stanja rada sistema u funkciji dotoka podzemnih voda u površinski kop. Analizom informacija o stanjima sistema odvodnjavanja utvrđuju se strategije pri kojima se u slučaju punog ili delimičnog otkaza vrši obnavljanje i planirano opsluživanje.\r\nRad sistema do otkaza elementa i sistema odvodnjavanja, kao neprekidna slučajna veličina, može se opisati različitim zakonima raspodele u zavisnosti od osobina sistema i njegovih elemenata, uslova rada, karaktera otkaza, itd. Najjednostavnija i najviše korišćena je eksponencijalna raspodela sa sledećom funkcijom raspodele vremena rada:\r\ngde je: tr - srednje vreme rada, t - zadato vreme rada, X - parametar raspodele.\r\nGustina raspodele je:\r\nFunkcija pouzdanosti je:\r\nSrednje vreme rada do otkaza iznosi:\r\nIntenzitet otkaza je:\r\nSa druge strane, i verovatnoća obnavljanja do momenta t pri eksponencijalnom zakonu raspodele vremena obnavljanja sa parametrom P u vremenu od 0 do t iznosi:\r\nSrednje vreme obnavlj anja je: 6.2. Strukturne šeme elemenata sistema odvodnjavanja\r\nStrukturne šeme koje predstavljaju grafički prikaz elemenata u sistemu jednoznačno mogu definisati rad ili otkaz sistema. Elementi sistema mogu biti povezani redno, paralelno ili kombinovano (Slika 6.1). Ako otkaz elementa istovremeno predstavlja i otkaz sistema veza je redna ali ako sistem otkazuje tek posle otkaza dela ili svih elemenata postoji paralelna veza. Linije bunara sistema odvodnjavanja mogu se predstaviti kombinovanom redno-paralelnom ili paralelno-rednom vezom.\r\nUkoliko se sistem sastoji od (n) redno povezanih elemenata (Slika 6.1-a), verovatnoća rada sistema Ps(t), za verovatnoće rada svakog elementa Pi(t), iznosi:\r\nSlika 6.1. Povezivanje elemenata sistema površinske eksploatacije (a - redno, b - paralelno, c - kombinovano)\r\nAko se sistem sastoji od (m) paralelno povezanih elemenata (Slika 6.1-b), gde je verovatnoća otkaza svakog Qj(t) = 1-Pj(t), verovatnoća otkaza sistema iznosi:\r\nAko je struktura sistema kombinovana, verovatnoća rada se proračunava uz učešće obe prethodno navedene formule i za šemu datu na Slici 6.1-c, iznosi:\r\nKako za eksponencijalnu raspodelu vremena rada rednog sistema važi: to je verovatnoća rada sistema:\r\nSrednje vreme rada sistema je:\r\nVerovatnoća otkaza sistema sa paralelno povezanim elementima iznosi:\r\nKod paralelno povezanih elemenata sistema, svi elementi počinju sa radom u momentu početka rada sistema i funkcionišu do otkaza.\r\n6.3. Funkcionisanje sistema odvodnjavanja\r\nFunkcija sistema odvodnjavanja od podzemnih voda je da u određenom vremenu zaštiti površinski kop od modelski ili praktično predviđenih količina dotoka vode. U toku eksploatacije sistema može doći do narušavanja normalnog rada podsistema i elemenata što dovodi do povećanja količine dotoka podzemnih voda u površinski kop, a kada se prekorači dopušteni nivo i do uslovnog otkaza funkcionisanja sistema i ugrožavanja eksploatacije.\r\nPotpuni otkaz sistema nastupa pri otkazu bilo kog redno povezanog elementa u sistemu ili drugih nepredviđenih otkaza kao što je na primer nestanak električne energije. Verovatnoća pouzdanog rada sistema odvodnjavanja od podzemnih voda, postavljenog kao stacionarni proces, može se analizirati na osnovu formiranog grafa sa tri stanja.\r\nPostavljeni sistem odvodnjavanja u funkciji dotoka podzemnih voda, može imati tri stanja (S0, S^, S2).\r\nNormalno stanje sistema označeno je sa S0, stanje S^ predstavlja ugrožavanje u dopuštenim granicama dok je stanje S2 ekstremna situacija, koja se tretira kao uslovni otkaz, kada dolazi do ugrožavanja funkcionisanja sistema odvodnjavanja površinskog kopa preko dopuštenih granica. Tada se korekcijom sistema i aktivnijom zaštitom od podzemnih voda dolazi do smanjenja narušavanja rada sistema i mogućeg prelaska iz stanja S2 u stanje S^ ili u stanje S0.\r\nZa izračunavanje verovatnoća stanja P0, P^ i P2 potrebno je rešiti odgovarajući sistem jednačina sa različitim brojem intenziteta prelaza između stanja S0, S^ i S2, a prema grafu stanja datom na Slici 6.2.\r\nSlika 6.2. Graf stanja sistema odvodnjavanja\r\nPrihvatljivo je uprošćeno rešavanje jednačina korišćenjem grafa stanja sistema odvodnjavanja sa pravilom da je verovatnoća svakog stanja jednaka sumi verovatnoća svih tokova koji prelaze iz bilo kog stanja u dato stanje umanjenoj za sumu svih tokova koji iz datog stanja idu u druga stanja (Slika 6.2). Proračun omogućava kontrolu pouzdanosti i optimizaciju troškova realizacije korekcija i stabilnosti sistema odvodnjavanja od podzemnih voda u površinskoj eksploataciji.\r\nDati sistem se može nalaziti u stanju rada (S0) sa intenzitetima prelaza (a) u (Si) i (c) u (S2), stanju funkcionisanja u dopuštenim granicama (SO sa intenzitetima prelaza (e) u (S2) i (b) u (S0) i stanju otkaza (S2) sa intenzitetima prelaza (d) u (S0) i (f) u (S^).\r\nZa sistem odvodnjavanja formira se graf od tri stanja u obliku lanca sa graničnim (stacionarnim) verovatnoćama stanja datim sledećim formulama:\r\nProces funkcionisanja sistema odvodnjavanja bunarima je slučajan, a prelazi iz stanja u stanje ne zavise samo od otkaza elemenata već i od odstupanja od planiranih vrednosti. Analiza verovatnoća funkcionisanja sistema vrši se na bazi eksponencijalnog zakona raspodele slučajnih veličina.\r\n6.4. Uticaj radne sredine na pouzdanost bunara\r\nIntenzitet promena fizičko-mehaničkih i hidrogeoloških karakteristika je promenljiv u različitim delovima ležišta posmatrano prostorno i po dubini i direktno utiče na konstrukciju i kapacitet bunara. Jedini pouzdani podaci dobijaju se istražnim radovima i predstavljaju osnovu za interpretaciju ovih podataka na širi prostor okonturenog dela površinskog kopa.\r\nKarakteristike radne sredine, koje je moguće oceniti na osnovu istražnih radova, izražavaju se kao inženjersko-geološke, hidrogeološke i fizičko-mehaničke karakteristike i interpretiraju se u realnom prostoru okonturenog dela površinskog kopa prema zonama pojavljivanja. Na taj način obuhvaćene su kod analize i planiranja radova na odvodnjavanju u datim uslovima. Posmatrano sa tog aspekta u radnoj sredini koja je obuhvaćena radovima, nije moguće vršiti kvalitativne intervencije kako bi se ona prilagodila uslovima odvodnjavanja ili konkretnoj opremi.\r\nProblem se javlja kod karakteristika radne sredine koje nije moguće prikazati kao rezultate ispitivanja i merenja, a egzistiraju u okruženju sistema odvodnjavanja. Ovakve pojave, kao granični slučajevi izuzetnih promena, mogu dovesti do pojava uslovnih otkaza bunara kao podsistema odvodnjavanja. Navedene karakteristike nije moguće eksplicitno izraziti numeričkim vrednostima, međutim pošto je uticaj ovih pojava očigledan one se mogu izraziti kao stanje okruženja sistema. Počevši od normalnog stanja, sledi otežano stanje funkcionisanja u kome sistem i dalje radi do stanja koje izaziva prekid rada sistema.\r\nPrelaz od normalnog stanja okruženja (S0) do stanja koje izaziva uslovno stanje rada bunara (SO, može se tretirati kao pogoršavanje stanja okruženja, odnosno fizičko- mehaničkih i hidrogeoloških karakteristika i ocenjuje se intenzitetom pogoršavanja (a), koje se direktno reflektuje na stanje sistema. Prelaz na normali rad bunara intervencijama na terenu vrši se sa intenzitetom (b). Ovako tretiran rad bunara u odnosu na radnu sredinu može imati tri stanja (Slika 6.3):\r\n- normalno funkcionisanje sistema (So),\r\n- otežano funkcionisanje sistema (Si) i\r\n- stanje otkaza sistema (S2).\r\nSlika 6.3. Graf stanja sistema sa uticajem radne sredine\r\nPrema grafu na Slici 6.3, iz stanja S0 sa intenzitetom (a) sistem može da pređe u stanje otežanog funkcionisanja S^ Iz stanja So sa intenzitetom (c) sistem može da pređe i u stanje otkaza S2, nakon koga je moguća samo izrada novog bunara, odnosno prelaz u stanje S0 sa intenzitetom (d). Iz stanja S^ sistem može preći u stanje S0 sa intenzitetom (b) ili u stanje S2 sa intenzitetom (e). Iz stanja S2 sistem može preći u stanje S0 sa intenzitetom (d) koji predstavlja inverznu vrednost vremena puštanja novog bunara u rad.\r\nVerovatnoće realizacije navedenih stanja sistema P0, P^ i P2 dobijaju se iz sledećeg sistema jednačina:\r\nDalje se dobijaju sledeće stacionarne verovatnoće stanja:\r\nProizvod odgovarajuće verovatnoće rada bunara prema uticaju stanja radne sredine sa verovatnoćom rada opreme, daje efekte funkcionisanja u realnom prostoru i vremenu sa obuhvaćenim uticajem karakteristika radne sredine na pouzdanost sistema.\r\n6.5. Upravljanje i pouzdanost sistema odvodnjavanja\r\nU složenim sistemima odvodnjavanja površinskih kopova 10 do 15% otkaza su direktno ili indirektno povezani sa greškama operatera i menadžmenta u okviru ljudskih resursa, odnosno, organizacione strukture. Pouzdanost rada ljudi u okviru organizacionih jedinica predstavlja verovatnoću uspešnog izvršenja zadatka na zadatoj etapi funkcionisanja sistema u toku zadatog intervala vremena pri određenim utvrđenim zahtevima za trajanje realizacije zadatka. Ljudska greška ili greška menadžmenta definiše se neispunjenjem postavljenog zadatka koje pojavljuje zbog narušavanja normalnog toka planiranih operacija.\r\nU realnim uslovima, složeni sistem odvodnjavanja, bez obzira na stepen automatizacije, zahteva u manjoj ili većoj meri učešće ljudi. Dokazano je da se tamo gde rade ljudi javlja i greška bez obzira na nivo kvalifikacija ili pripreme. Zbog toga prognoziranje pouzdanosti sistema bez učešća pouzdanosti rada radne snage ne daje stvarnu sliku.\r\nZavisnost učestanosti pojave ljudske greške u odnosu na dejstvujući nivo naprezanja u toku rada nije linearna. Pri niskom nivou naprezanja većina operatora radi neefektivno, pošto je zadatak lak i dosadan i ne izaziva interesovanje, pa je i kvalitet rada daleko od optimalnog.\r\nPri umerenom naprezanju je kvalitet rada operatora optimalan, pa umereno naprezanje treba smatrati kao osnovni uslov obezbeđenja pažljivog i pouzdanog rada operatora. Pri daljem povećanju naprezanja kvalitet rada se pogoršava do najnižeg nivoa što se može objasniti oblicima fizioloških stresova, kao što su strah, uznemirenost, nesigurnost, itd.\r\nLjudske greške mogu nastati kada operator ili bilo koje drugo lice teži ka dostizanju pogrešnog cilja, kada postavljeni cilj ne može biti dostignut zbog nepravilnog rada operatora i kada je operator neaktivan u momentu kada je neophodno njegovo dejstvovanje. Ljudske greške se mogu posmatrati kroz tri stanja (Slika 6.4).\r\nSlika 6.4. Graf stanja sistema u zavisnosti od ljudskih grešaka\r\nPrvo stanje (S^) obuhvata normalni rad sa svim potencijalima pojave ljudske greške. U drugom stanju (S2) se javlja ljudska greška zbog faktora vezanih za individualne ljudske osobenosti i situacione faktore ali uslovno ne dolazi do otkaza sistema realizacijom odgovarajućih korekcija, dok se u trećem stanju (S3), pojavljuju neželjeni događaji i otkaz sistema ili podsistema zbog ljudske greške.\r\nOvo je stacionarni Poasonov proces gde do ljudske greške dolazi sa intenzitetom g kada se prelazi iz prvog (S^ u drugo stanje (S2). Vreme korekcije je eksponencijalno sa parametrom k.\r\nDo neželjenih posledica dolazi prelazom iz drugog u treće stanje (S3) sa intenzitetom f. Obnavljanje je eksponencijalno sa parametrom r.\r\nAlgebarske jednačine za granične verovatnoće stanja sistema su:\r\nOdatle se rešavanjem po P0 dobija:\r\ni zamenom stacionarna verovatnoća rada bez greške i njenih posledica:\r\n6.6. Pouzdanost kombinovanih linija sistema odvodnjavanja\r\nKombinovani paralelno-redni sistemi odvodnjavanja mogu biti u praksi površinske eksploatacije, razdvojeni kod paralelnih elemenata podsistema i objedinjeni tokovi vode redno povezanih elemenata podsistema čiji broj nije ograničen [45, 95].\r\nSistem odvodnjavanja linijom drenažnih bunara sa objedinjavanjem toka vode se mogu predstaviti paralelnim podsistemom bunara koji preko pumpi transportuju paralelno vodu do rednog podsistema koji se sastoji od zajedničkog prvog zbirnog cevovoda, presipnog mesta, drugog zajedničkog gravitacionog ili cevovoda pod pritiskom i objekta pretakanja sa verovatnoćama rada Pc, Pv, Pp i Pr (Slika 6.5).\r\nUsvojen je uslov da otkaz bilo koje grupe od po tri bunara dovodi do uslovnog otkaza kombinovanog sistema. Pokazatelji pouzdanosti paralelnog podsistema su a^, a2,\r\na3 i b1, b2, b3.\r\nSlika 6.5. Graf stanja kombinovanog sistema odvodnjavanja\r\nSistem radi ukoliko su sva tri bunara grupe paralelnog i redni podsistemi ispravni ali i kada je jedan od tri bunara otkazao. U slučaju otkaza rednog podsistema otkazuje sistem ali u tom momentu, pošto uslovno ne rade, ne mogu otkazati grupe paralelnog podsistema.\r\nParalelni podsistem na Slici 6.5 je formiran od tri elemenata koje čine pumpna postrojenja bunara u kojima se tehnološki proces obavlja nezavisno (broj grupa od po tri elementa u praksi je vezan za projektovano ili izvedeno stanje). Pri otkazu jednog elementa, podsistem uslovno radi sa nepotpunim kapacitetom. Otkaz podsistema u celini nastaje pri neispravnosti ili pri otkazu dva elementa.\r\nFunkcionisanje ovako postavljenog paralelnog podsistema odvodnjavanja, za svaki bunarski sistem, može se predstaviti stacionarnim procesom sa dva stanja. Elementarni tok otkaza svakog bunarskog postrojenja ima intenzitet (a). Vreme obnavljanja ima eksponencijalnu raspodelu sa parametrom (b). Stanja svakog paralelnog postrojenja su (S0) ako je u funkciji i (S^ ako je u otkazu, odnosno, ako se obnavlja. Graf stanja paralelnih bunarskih postrojenja prikazan je na Slici 6.5.\r\nStacionarne verovatnoće se mogu dobiti jednostavno rešavanjem algebarskih linearnih jednačina za granične verovatnoće stanja podsistema:\r\nVerovatnoća rada paralelnog podsistema sa dva bunara ili dve linije, koji otkazuje u slučaju otkaza jednog od bunara ili linije iznosi:\r\nVerovatnoća rada postavljenog paralelnog podsistema sa tri bunara u celini iznosi:\r\nVerovatnoća rada podsistema kada je neispravan prvi bunar iznosi:\r\nVerovatnoća rada sistema kada je neispravan drugi bunar je:\r\nVerovatnoća rada sistema kada je neispravan treći bunar je:\r\nVerovatnoća uslovnog otkaza paralelnog sistema kada su neispravna po dva bunarska postrojenja data je izrazima:\r\nStacionarna verovatnoća rada jednog bunarskog postrojenja, kao redno povezani niz elemenata iznosi:\r\ngde je: P^ - pouzdanost rada pumpe, P2 - pouzdanost rada ostalih elemenata konstrukcije bunara, P3 - pouzdanost funkcionisanja bunarskog cevovoda, P4 - pouzdanost uticaja radne sredine, P5 - pouzdanost u funkciji organizacionih faktora.\r\nStacionarna verovatnoća rada sistema sa tri bunara ili linija istih karakteristika pouzdanosti iznosi:\r\nVerovatnoća rada kombinovanog sistema linije bunara iznosi (Slika 6.5):\r\n6.7. Analiza uticaja odvodnjavanja na životnu sredinu i novčana procena ekoloških usluga\r\nEkonomska evaluacija životne sredine pomaže donosiocima odluka da integrišu vrednost ekoloških usluga koje pružaju ekosistemi u proces donošenja odluka. Interni i eksterni efekti na životnu sredinu koje stvaraju ekonomski projekti izračunavaju se i izražavaju u novčanim pojmovima. Novčana evaluacija je korisna da u istoj dimenziji izrazi različite socijalne i ekonomske troškove i koristi i neophodna je za izračunavanje homogenog indikatora neto koristi.\r\nU kontekstu velike neizvesnosti i ireverzibilnosti buduće dostupnosti izvora životne sredine ili iz etičkih razloga mogu se primeniti druge metode ekonomske evaluacije kao što su, na primer, procena uticaja na životnu sredinu ili višekriterijumska analiza.\r\n6.7.1. Uticaji na životnu sredinu i usluge životne sredine u projektima odvodnjavanja\r\nU svetu su, naročito poslednje decenije, veoma aktuelna pitanja stalnog poboljšanja kvaliteta života i zaštite životne sredine. Zbog toga i organizacije svih vrsta i veličina sve više poklanjaju pažnju uticajima svojih aktivnosti, proizvoda i usluga na životnu sredinu.\r\nRudarski sektor, u većini zemalja u razvoju, predstavlja ključ ekonomskog uspeha i privrednog rasta. Međutim, aktivnosti rudarskog sektora, po pravilu, podrazumevaju i značajan negativan uticaj na životnu sredinu, koji postaje evidentan i na mnogo širim područjima van samog rudnika. Sa aspekta zaštite vodnih resursa ovo je posebno izraženo u peskovito-šljunkovitim vodonosnim zonama, karakterističnim za velike površinske kopove lignita, gde se odvodnjavanjem bunarima formiraju velike konusne regionalne depresije. Ovakve depresije predstavljaju jedan od najvažnijih uticaja rudarstva na životnu sredinu i povlače konflikt korišćenja sistema vodnih resursa.\r\nRadi realizacije geomehaničke stabilnosti kosina površinskih kopova, odvodnjavanjem bunarima se snižava nivo podzemnih voda što dovodi do isušivanja zemljišta i vodotokova u širem području i do konflikta regionalnih interesa.\r\nZbog toga je neophodno navodnjavanje, koje povlači značajno povećanje troškova u odnosu na prirodne uslove ali i obavezu rudarskog sektora da realizuje sledeće ciljeve:\r\n- Obezbediti potrebne količine vode odgovarajućeg kvaliteta za snabdevanje stanovništva, industrije i poljoprivrede.\r\n- Ostvariti optimalnu vlažnost zemljišta za rast biljaka kroz rast kapilarnosti, irigacije i drenaže.\r\n- Zadovoljiti optimalne održive ekološke uslove životne sredine.\r\nPotrebne količine vode za snabdevanje potrošača su u funkciji izabranog sistema odvodnjavanja. U kombinovanim sistemima odvodnjavanja sa vodonepropusnim ekranima količine vode za vodosnabdevanje potrošača se izuzetno umanjuju ili uopšte nisu potrebne.\r\nPored problema obezbeđenja dodatnih količina vode za potrošače, u rudarskim regionima se javlja i problem kvaliteta vode posebno zbog oksidacije minerala gvožđa (pirit) u zonama odvodnjavanja. U konusu depresije zbog odvodnjavanja dolazi do aerizovanja otkrivke, kao i povećanja kiselosti podzemnih voda. Isti efekat se javlja sa povećanjem nivoa podzemnih voda nakon zatvaranja površinskih kopova.\r\nPrisutni su i tipični rizici i negativni uticaji na kvalitet podzemnih i ispumpanih voda zbog industrijskih aktivnosti, posebno vezanih za odlaganje tečnih i čvrstih otpada, što dovodi do povećana koncentracija teških metala, fenola, kiselina i ostalih zagađivača, kao i do onemogućavanja zaštite resursa vode za piće. Kao posledica, neophodna su i povećana ulaganja za izgradnju rudarskih postrojenja za prečišćavanje voda, dimenzionisanih za potrebne količine i za ispunjenje uslova kvaliteta vode za potrošače (stanovništvo, industrija, poljoprivreda i dr.).\r\nKorišćenje ali i devastiranje vodnih resursa kao posledica odvodnjavanja, kao rudarske aktivnosti, zahteva kontinualno upravljanje procesom, koje podrazumeva sledeće aktivnosti:\r\n- Uspostavljanje pravilnog vodnog balansa u fazi eksploatacije, kao i u posteksploatacionoj fazi rudnika.\r\n- Razvoj održivog plana upravljanja vodama kako bi se smanjio uticaj na prirodne sisteme.\r\n- Reciklaža i prečišćavanje vode.\r\nProističe zaključak da uticaj površinske eksploatacije na vodne resurse dovodi do značajnog konflikta između različitih zainteresovanih strana kao što su rudarski sektor, kompanije za vodosnabdevanje i poljoprivreda u eksploatacionom regionu. Aktivnosti svake od zainteresovanih strana, u okviru takvog složenog socio-ekonomskog i ekološkog sistema, modifikuju sistem vodnih resursa, ali istovremeno i uslove za korišćenje od strane drugih grupa. Optimalnim izborom sistema odvodnjavanja nivo konflikta može biti značajno manji.\r\n6.7.2. Evaluacija uticaja na životnu sredinu u projektima odvodnjavanja\r\nSvaki projekat odvodnjavanja ima veća ili manja, negativna ili pozitivna dejstva na lokalnu i globalnu životnu sredinu. Tipični uticaji na životnu sredinu su povezani sa kvalitetom lokalnog vazduha, klimatskim promenama, kvalitetom površinskih i podzemnih voda, biodiverzitetom i narušavanjem predela, tehnološkim i prirodnim rizicima [76]. Ovi uticaji menjaju normalno funkcionisanje ekosistema i smanjuju (ili u nekim slučajevima povećavaju) kvalitet uticaja na životnu sredinu koje proizvode ekosistemi. Smanjenje ili povećanje kvaliteta ili količine dobara i usluga životne sredine će proizvesti neke promene, dobitke ili gubitke socijalnih koristi u vezi sa njihovom potrošnjom.\r\nNovčana mera promene dobrobiti pojedinca zbog promene kvaliteta životne sredine se naziva ukupna ekonomska vrednost promene. Ukupna ekonomska vrednost resursa se može podeliti u upotrebne vrednosti i neupotrebne vrednosti:\r\nUkupna ekonomska vrednost = upotrebne vrednosti + neupotrebne vrednosti\r\nUpotrebne vrednosti obuhvataju koristi od fizičke upotrebe resursa životne sredine, kao što je rekreativna aktivnost (sportski ribolov) ili produktivna aktivnost (poljoprivreda i šumarstvo). Opciona vrednost se javlja u ovoj kategoriji, čak i ako se radi samo o budućim upotrebama i potiče od kombinacije nesigurnosti pojedinca o budućoj potražnji za resursima i neizvesnosti u vezi sa njihovom raspoloživošću u budućnosti. Neupotrebne vrednosti se odnose na koristi koje pojedinci mogu dobiti iz životne sredine, a da ih pri tom ne koriste direktno.\r\nNeupotrebne vrednosti su manje opipljive nego upotrebne vrednosti jer se obično ne odnose na fizičku potrošnju robe i usluga.\r\nVrednosti su direktno povezane sa uslugama životne sredine koje daju ekosistemi. Na primer, poljoprivreda je zavisnosti od ekološke produktivnosti vodenog ekosistema. Raspoloživost vode je povezana sa čitavim hidrogeološkim ciklusom i kvalitet podzemnih voda zavisi od kapaciteta zemljišta da ih filtrira. Smanjenje pružanja ekoloških usluga (na primer, zagađenjem) sigurno smanjuje vrednosti koje ljudi iskazuju u vezi sa kvalitetom životne sredine sa, kao konačnim rezultatom, smanjenjem socijalnih koristi povezanih sa njima.\r\nVažno je shvatiti da ekonomska vrednost ne meri kvalitet životne sredine sam po sebi, već odražava sklonost ljudi ka tom kvalitetu. Evaluacija je antropocentrična u tome što se odnosi na sklonosti ljudi.\r\nNa primer, očekuje se da površinski kop smanji površine korisnog obradivog zemljišta, promeni izgled ruralnog pejzaža, poveća pritisak na biodiverzitet, smanji kvalitet površinskih i podzemnih voda, smanji nivo podzemnih voda i smanji kvalitet vazduha u oblasti. Kao rezultat toga, svaki od ovih uticaja smanjuje pružanje usluga žvotne sredine od strane ekosistema i smanjuje ekonomske koristi, kao što je poljoprivredna aktivnost, korišćenje pejzaža i drugih ljudskih aktivnosti povezanih sa ekonomskom vrednošću oblasti. Sa druge strane, ulaganja u postrojenja za obradu zagađene vode smanjuju negativne uticaje na zemljište i vodu i povećavaju ekonomske koristi u vezi sa opremom za usluge životne sredine za potrošače i proizvođače.\r\nIzuzimanje uticaja projekta odvodnjavanja na životnu sredinu za posledicu ima precenjivanje ili potcenjivanje socijalnih koristi projekta i izaziva donošenje loših ekonomskih odluka.\r\n6.7.3. Merenje novčanih koristi\r\nU praksi, ekonomska evaluacija pokušava da otkrije (ili naznači) spremnost pojedinca da plati za (ili primi) koristi u vezi sa upotrebom (potrošnjom) dobara i usluga životne sredine. Cilj evaluacije je da se proceni ukupna ekonomska vrednost, uzimajući u obzir eksplicitnu i implicitnu neupotrebnu vrednost. Suštinski koncept metodologije je koncept potrošačkog (ili proizvođačkog) viška.\r\nKada postoje tržišta usluga životne sredine, najlakši način da se izmeri ekonomska vrednost je da se koristi stvarno povezana tržišna cena. Na primer, kada zagađenje reke smanji ulov ribe, tržišna vrednost za izgubljeni ulov se obično vidi na tržištu ribe.\r\nKada nema tržišta, cena se može dobiti netržišnim postupcima evaluacije. Postoje dva široka pristupa evaluaciji i svaki od njih obuhvata nekoliko različitih tehnika: indirektni pristup traži da se preference izvedu iz stvarnih informacija koje se zasnivaju na tržištu, a direktni pristup se zasniva na simulaciji tržišta robe i koristi, istraživanju i eksperimentalnim metodama.\r\nSprečavanje izdataka i izbegnuti troškovi\r\nKada dođe do promene u kvalitetu životne sredine, reakcije firmi i domaćinstava se mogu videti kroz novac koji troše da smanje uticaje takvih promena. Na primer, troškovi navodnjavanja poljoprivrednog zemljišta u okolini površinskog kopa mogu da ukazuju na procenu domaćinstava da bi povećanje nivoa podzemnih voda (odvodnjavanje površinskog kopa ekranom umesto bunarima), moglo da utiče na koristi od smanjenog negativnog uticaja eksploatacije na površinskom kopu na vodne resurse. Sprečavanje izdataka se koristi za procenu degradacije životne sredine, a izbegnuti troškovi se koriste za ocenu poboljšanja kvaliteta životne sredine. Nekoliko problema se dovodi u vezu sa ovom metodom:\r\n- Pojedinci ili firme mogu da preduzmu određene koncepcijske aktivnosti, način ponašanja i uticaj na stanovništvo (na primer raseljavanje) kao odgovor na promene životne sredine, umesto da troše novac na smanjenje negativnih uticaja;\r\n- Ponašanje sprečavanja može da ima druge povoljne uticaje koji se eksplicitno ne vide.\r\nIz tih razloga ovaj metod, ako nema eksplicitnih tržišnih podataka, često potcenjuje ili precenjuje koristi u vezi sa kvalitetom životne sredine. Ukoliko postoje eksplicitni podaci o uticaju i meri uticaja na životnu sredinu ova metoda je praktična i daje veoma pouzdane rezultate ekonomske ocene.\r\nFunkcije doza-odgovor\r\nTehnika doza-odgovor ima za cilj da uspostavi odnos između uticaja na životnu sredinu (odgovor) i fizičkih uticaja na životnu sredinu kao što je zagađenje (doza).\r\nTehnika se koristi kada je poznat odnos doza-odgovor između uzroka ekološke štete kao što je zagađenje vode, i uticaja, smanjenje prinosa poljoprivrednog zemljišta ili nedostatak pijaće vode usled zagađenja ili sniženja nivoa podzemnih voda.\r\nOva tehnika uzima podatke od prirodnih nauka o fizičkim dejstvima zagađenja i koristi ih u ekonomskom modelu evaluacije. Ekonomska evaluacija se sprovodi procenom, uz pomoć funkcije stvaranja i upotrebe varijacija profita firme ili pojedinačnih gubitaka ili dobitaka.\r\nDva koraka ove metode su:\r\n- Izračunavanje doze zagađenja i funkcije receptora, i\r\n- Ekonomska evaluacija izborom ekonomskog modela.\r\nDa bi se procenili novčani dobici ili gubici koristi, usled varijacija kvaliteta životne sredine, neophodno je sprovesti analizu bioloških i fizičkih procesa, njihovih interakcija sa odlukama potrošača ili proizvođača i konačnog uticaja na dobrobit.\r\nGlavna oblast primene metodologije su evaluacija gubitaka (u usevima na primer) usled zagađenja ili smanjenja nivoa podzemnih voda. Ovim pristupom se ne može proceniti neupotrebna vrednost.\r\n6.7.4. Postupak analize troškova i koristi za životnu sredinu\r\nNovčana analiza je obično podeljena na različite korake, kao što sledi:\r\n- Definicija i tehnički opis različitih opcija projekta. Korisne informacije su sigurno dostupne u studijama izvodljivosti i trebalo bi da su dovoljne da se navede tehnički i socijalno-ekonomski kontekst projekta.\r\n- Procena uticaja na životnu sredinu i štete po ekosistem i ljudsko zdravlje u vezi sa različitim dostupnim scenarijima. Za projekte odvodnjavanja površinskih kopova neophodno je sprovesti analizu uticaja na životnu sredinu koja će sadržati dovoljno informacija o najznačajnijim lokalnim uticajima na nivo podzemnih voda kao i zagađenje površinskih i podzemnih voda, vodotokova, zagađenje zemljišta i tako dalje.\r\n- Opis eksternih dejstava i zainteresovanih strana na koje uticaji projekta na životnu sredinu imaju direktno ili indirektno dejstvo. Ideja je preciznije opisati odnos između pružanja usluga životne sredine od strane ekosistema i socijalnih koristi iz njihovog konzumiranja.\r\n- Izbor metode evaluacije i validacija izračunate monetarne vrednosti. Izbor metode evaluacije zavisi od vrste projekta, dobara i usluga životne sredine i od socijalno-ekonomskog i političkog konteksta. U idealnom postupku evaluacije zainteresovane strane bi vrednovale izračunate vrednosti da bi se obezbedio konsenzus o odabranoj metodologiji.\r\n- Izbor diskontne stope i procena ekološke neto koristi projekta. Upotreba niske diskontne stope je ponekad opravdana činjenicom da uticaji na životnu sredinu proizvode negativna dugoročna dejstva. Neki stručnjaci se zalažu za nultu diskontnu stopu zbog etičkih pitanja za buduće generacije.\r\nU svakom slučaju, kada postoje snažni uticaji na životnu sredinu, trebalo bi odabrati nisku diskontnu stopu (približno 3 ili 5%) da bi se obuhvatili neki etički principi kao što je princip predostrožnosti.\r\n6.8. Optimizacija parametara pouzdanosti sistema odvodnjavanja\r\nPrema teoriji pouzdanosti izvesno je da je nemoguće proizvesti bezotkaznu složenu opremu i izvesti potpuno pouzdane objekte linija bunara sistema odvodnjavanja na površinskim kopovima. Za vreme otkaza elemenata rednog sistema nanose se određeni ekonomski gubici izraženi kroz troškove materijala i radne snage na otklanjanju otkaza, kroz gubitke u proizvodnji (smanjenje obima ispumpavanja vode) i gubitke nastale uslovnim zastojima, izraženim kroz smanjenje kapaciteta tehnološki povezane opreme, zbog otkaza sistema odvodnjavanja. U tim uslovima je značajno odrediti takav nivo pouzdanosti sistema odvodnjavanja, pri kome troškovi na povećanju njegove pouzdanosti i za pokrivanje gubitaka, a koji se javljaju u eksploataciji zbog smanjene pouzdanosti, budu minimalni. Odatle proizilazi potreba za ekonomskom optimizacijom nivoa pouzdanosti izbora sistema odvodnjavanja na površinskim kopovima.\r\nŠto je veća pouzdanost rada elemenata linija bunara sistema odvodnjavanja, uz povećanje troškova, to su ređi otkazi sistema, a samim tim i niži troškovi za pokrivanje gubitaka zbog otkaza. Osnovne pokazatelje pouzdanosti moguće je odrediti preko matematičkog modela funkcionisanja sistema odvodnjavanja za srednje uslove rada sistema uz zavisnost dohotka od vremena rada i kapaciteta površinskog kopa u toku zadatog perioda eksploatacije.\r\nU postavljenom modelu sistem odvodnjavanja radi kao nezavisan objekat čiji je proizvod količina ispumpane vode u optimizovanom režimu, a za obezbeđenje planirane proizvodnje mineralne sirovine površinskom eksploatacijom.\r\nEkonomski pokazatelj efektivnosti odvodnjavanja bunarima kao najkompleksniji parametar, sadrži ekonomske podatke o radu sistema odvodnjavanja površinskog kopa, a takođe i informacije o njegovim kapacitativnim mogućnostima pri bezotkaznom radu, troškovima pri obnavljanju rada sistema i informacije o pouzdanosti sistema. Odgovarajućom promenom svih navedenih parametara vrši se optimizacija pokazatelja efektivnosti sistema i utvrđuje ekonomika pouzdanosti odvodnjavanja.\r\nU opštem slučaju pokazatelj iskorišćenja sistema odvodnjavanja površinskog kopa sa ekonomskog aspekta u funkciji pouzdanosti rada objekata odvodnjavanja izraženih preko intenziteta otkaza (a) i obnavljanja (b), može se dati u sledećem obliku:\r\ngde je: D0 - dohodak (priliv) pri bezotkaznom radu sistema odvodnjavanja u vremenu Ei=1n Ti,, a Ds - suma troškova obnavljanja sistema odvodnjavanja (R^) i gubitaka u proizvodnji (Gi) u vremenskom periodu Eti zbog obnavljanja (odliv).\r\nKonačno je:\r\nNa osnovu izvedene jednačine dobija se zavisnost stacionarne verovatnoće rada sistema odvodnjavanja (Ps) i intenziteta rada do otkaza (a = 1/tr) i intenziteta obnavljanja (b = 1/to), kao i troškova pri obnavljanju i dohotka pri radu sistema odvodnjavanja:\r\nZa ocenu posledica obnavljanja sistema odvodnjavanja, bitnu ulogu ima vrsta otkaza i trajanje obnavljanja. Optimizacija ulaganja u obezbeđenje pouzdanosti rada sistema površinski kop, sa aspekta odvodnjavanja nije moguća bez detaljne tehno- ekonomske analize koja u nekim situacijama može biti i odlučujuća za otvaranje novih objekata u zonama sa visokim ekološkim zahtevima. Detaljna ekonomska analiza izbora sistema odvodnjavanja je zasnovana na funkciji troškova matematičko-statističkog karaktera.\r\nU dinamičkoj analizi, Ekonomski tok Projekta je izražen u proračunu neto sadašnje vrednosti Projekta (Net Present Value - NPV) i u proračunu interne stope povraćaja kao ekonomske efikasnosti (Internal Rate of Return - IRR). Interna stopa povraćaja svakog projekta ključni ekonomski parametar za ocenu investicija, jer u sebi integriše sve uslove koji se uključuju u ocenu projekta, a isključuje konstrukciju finansiranja koja može neopravdano da favorizuje jedan projekat u odnosu na drugi, nezavisno od njegovih objektivnih parametara.\r\nPristup vrednovanja novca u vremenu je suštinski za razumevanje metoda diskontovanja. Dati iznos novca ima veću vrednost danas nego isti iznos dobijen u budućnosti, jer se novac dobijen danas može uložiti i uvećati sa određenom kamatnom stopom. Formula za određivanje kumulativne dodate vrednosti A za investiciju P u toku n godina i sa interesnom stopom i glasi:\r\nJasno je da je proračun sadašnje vrednosti ukupnog novca primljenog u budućnosti inverzan u odnosu na proračun uvećane vrednosti preko i nteresne stope. Tako formula za dobijanje sadašnje vrednosti (PV - Present Value) glasi:\r\ngde je: i - interesna stopa (uobičajeno se koristi i termin diskontna stopa), n - broj godina u budućnosti kada se vrši povraćaj novca.\r\nNeto sadašnja vrednost projekta se definiše kao razlika između njegove sadašnje vrednosti i vrednosti budućih gotovinskih priliva i odliva.\r\nOvo znači da svi godišnji gotovinski tokovi treba da budu diskontovani do nulte tačke u vremenu (početna godina realizacije) prema unapred određenoj internoj stopi, što se može predstaviti sledećim izrazom:\r\ngde je: X za t = 0 do n - ukupna vrednost projekta od godine 0 do godine n, CIt - gotovinski prilivi (Cash Inflow) u godini t, COt - gotovinski odlivi (Cash Outflow) u godini t, at - diskontni faktor u godini t sa odabranom interesnom stopom.\r\nUkoliko su ostale vrednosti jednake, neto sadašnja vrednost projekta se povećava sa većim CI, ali se i smanjuje sa većom internom stopom i CO.\r\nProjekat je komercijalno prihvatljiv ukoliko je njegova sadašnja vrednost veća ili jednaka nuli. Kada se bira između alternativnih projekata, usvaja se onaj koji ima najveću neto sadašnju vrednost. Stoga, metoda neto sadašnje vrednosti meri veličinu neto gotovinskih tokova, odnosno, neto dobit određenog projekta, ali je ne povezuje sa ukupnom investicijom koja je neophodna da se postignu ovi pozitivni efekti.\r\nKod metode interne stope povraćaja interesn a stopa je nepoznata, za razliku od metode neto sadašnje vrednosti kod koje se nezavisno od projekta primenjuje interna stopa. Po definiciji, interna stopa povraćaja je interesna stopa koja smanjuje neto sadašnju vrednost projekta na nulu:\r\ngde svi simboli imaju isto značenje kao i u slučaju neto sadašnje vrednosti.\r\nPri primeni interne stope povraćaja, počinje se sa pretpostavkom da je NPV = 0 i pokušava se naći interna stopa koja će sadašnju vrednost gotovinskih priliva proj ekta učiniti jednakom sadašnjoj vrednosti gotovinskih odliva.\r\nOdluka o investiciji se donosi poređenjem interne stope povraćaja određenog projekta ir sa graničnom stopom imin, što daje minimalnu prihvatljivu stopu po kojoj investirani kapital treba da bude uvećan. Zbog toga će procenjivani projekat biti prihvaćen ukoliko je ir > imin i obrnuto.\r\nInterna stopa povraćaja se može smatrati korisnom metodom koju treba primeniti kada nije lako odrediti odgovarajuću internu stopu pri proračunu neto sadašnje vrednosti projekta ili kada se želi znati po kojoj stopi se uloženi kapital uvećava za vreme trajanja projekta.\r\n6.9. Model procesa analize pouzdanosti sistema odvodnjavanja\r\nPouzdanost rada sistema odvodnjavanja u realnom vremenu predstavlja osnovu za analizu efekata kako sistema u celini tako i pojedinih njegovih elemenata.\r\nU okviru postavljenog modela procesa analize pouzdanosti sistema odvodnjavanja (Slika 6.6), vrši se utvrđivanje pouzdanosti kombinovanog sistema linije bunara ali i više linija, proračunima stacionarnih verovatnoća rada elemenata i podsistema sledećim redosledom:\r\n- Verovatnoće rada pojedinačnih bunara paralelnog podsistema svake linije bunara;\r\n- Verovatnoća rada paralelnog podsistema svake linije bunara;\r\n- Verovatnoća rada kombinovanog sistema svake linije bunara;\r\n- Verovatnoće rada kombinovanog sistema odvodnjavanja u celini sa više linija bunara;\r\n- Analiza ekoloških uticaja i novčana procena ekoloških usluga;\r\n- Verifikacija i optimizacija pouzdanosti sistema ekonomskom analizom.\r\nOptimalni nivo pouzdanosti sistema odvodnjavanja odgovara minimalnim ukupnim troškovima za povećanje pouzdanosti i pokrivanje gubitaka koji se javljaju sa otkazima.\r\nPrikazani model procesa analize i optimizacije pouzdanosti je deo ukupne procedure planiranja i realizacije sistema odvodnjavanja i može da se koristi kao element za izgradnju integralnog informacionog sistema odvodnjavanja površinskog kopa.\r\nSltka 6.6. Model procesa analtze pouzdanostt ststema odvodnjavanja\r\n7. IZBOR OPTIMALNOG SISTEMA ODVODNJAVANJA POVRŠINSKIH KOPOVA NA PRIMERU POVRŠINSKOG KOPA DRMNO\r\nPovršinski kop uglja Drmno u kostolačkom basenu uglja poslužiće kao idealan primer za izbor optimalnog sistema odvodnjavanja.\r\nLežište Drmno obuhvata teren površine oko 50 km , istočno od reke Mlave, a granicu mu čine: reka Dunav na severu, Boževačka greda na istoku, linija Bradarac- Sirakovačka dolina na jugu i reka Mlava na zapadu. Ležište uglja Drmno zahvata atar sela Drmno po kome je dobilo ime, ali takođe i deo atara susednih sela Bradarca i Kličevca. Površinski kop Drmno se nalazi severoistočno od sela Drmno (Slika 7.1). Ležište Drmno sa Požarevcem i Kostolcem povezuju asfaltirani putevi (18 km do Požarevca i oko 4 km do Kostolca).\r\nSlika 7.1. Geografski položaj površinskog kopa Drmno\r\nNa površinskom kopu Drmno za zaštitu od voda koriste se dva sistema, i to sistem za odvodnjavanje površinskih voda i sistem za odvodnjavanje podzemnih voda. Kao primer optimizacije sistema odvodnjavanja prikazana je metodologija izbora objekata odvodnjavanja od podzemnih voda na površinskom kopu Drmno [50].\r\nImajući u vidu veoma veliki priliv podzemnih voda u aluvijonu reka Dunav i Mlava, izvršena je detaljna tehno-ekonomska analiza mogućnosti zaštite površinskog kopa Drmno samo linijama bunara ili kombinacijom vodonepropusnog ekrana i linija bunara sa umanjenim brojem bunara. Date su osnove hidrodinamičkog proračuna sniženja nivoa podzemnih voda i prikazan hidrodinamički model ležišta uglja Drmno, a metodologija obuhvata rekalibraciju hidrodinamičkog modela ležišta uglja Drmno, hidrodinamički proračun sniženja nivoa podzemnih voda i rezultate prognoznih proračuna i tehno-ekonomsku analizu.\r\nSistem odvodnjavanja površinskih voda je identičan u oba slučaja, i sastoji se od obodnih i etažnih kanala, vodosabirnika i pumpnih stanica.\r\n7.1. Analiza postojećih rezultata geoloških istraživanja koji utiču na odbranu površinskog kopa od podzemnih voda\r\nSa aspekta zaštite površinskog kopa od podzemnih voda bitni su prirodni (geografski položaj i geomorfologija terena, litološka građa ležišta, tektonika, hidrografske prilike ležišta i okoline, klimatski uslovi područja površinskog kopa, hidrogeološke karakteristike ležišta i dr.) i rudarsko-tehnološki faktori (tehnologija rada na otkopavanju i transportu uglja, otkrivke i jalovine, tehnologija odlaganja otkrivke i jalovine, lokacija odlagališta, vrsta i karakteristike korišćene opreme i dr.).\r\n7.1.1. Prirodni faktori Hidrografske prilike\r\nU hidrografskom pogledu, osnovno obeležje terenu daje reka Dunav kao najniži lokalni erozioni bazis. Neposredno duž zapadnog oboda ležište uglja Drmno, protiče reka Mlava koja se kod Starog Kostolca, uliva u Dunav kao njena desna pritoka.\r\nU području Kostolca, Dunav se grana na više mesta i pritom gradi prostrana ostrva (Stojkova ada, Žilovo, Čibuklija, Zavojska). U ovom delu, Dunav je širok oko 1.200 m, a izgradnjom HE Đerdap, vodostaj Dunava je podignut i zavisno od režima rada hidroelektrane, kreće se od kote 69,5 m do 71 m.\r\nOvi novonastali uslovi su nametnuli i potrebu izgradnje nasipa kojima je izvršena zaštita obala Dunava od visokih vodostaja i poplava.\r\nMali Dunav (ili Dunavac), ranije je bio desna otoka Dunava. Proticao je oko ostrva dugog 21 km i širokog 4 km, a na njemu se nalazilo i naselje Ostrvo.\r\nUsled novonastalih uslova regulacijom korita reke Mlave i izgradnjom pregrade na delu korita Dunavca, prekinut je proticaj rečnih voda Dunavcem. Deo korita Dunavca, od ušća Mlave u Dunav pa do Kličevca u dužini od 12 km, praktično u sadašnjim uslovima služi kao recipijent površinskih i podzemnih voda sa okolnog terena, a nivo se održava na koti 67,2 m pomoću crpnih stanica Zavojska i Rečica, kod sela Rama.\r\nReka Mlava se formira u Žagubici od voda snažnog karstnog vrela. Od Petrovca pa do svog ušća u Dunav, predstavlja tipičnu ravničarsku reku koja je često bila vodoplavna pri višim vodostajima. Nakon izvršene regulacije, od sela Bradarac reka Mlava se novim koritom uliva kod Starog Kostolca u Dunav. U tom delu je takođe na desnoj obali Mlave, izgrađen zaštitni nasip koji je uklopljen u sistem zaštite Dunava i to za režim rada hidroelektrane za kote 68 i 69,5 m na ušću Nere u Dunav. Pad donjeg toka reke Mlave je 0,92o/oo, srednjeg 3,32o/oo, a gornjeg 2,8o/oo.\r\nKlima istražnog područja je umereno kontinentalna sa delimičnim uticajem stepsko-kontinentalnog klimata, koji dolazi iz južnog Banata. Odlike ove klime su topla leta i relativno hladne zime. Blizina Đerdapske klisure i izloženost područja udarima košave, odražava se na mikroklimu.\r\nNa osnovu podataka sa klimatološke stanice Bradarac, srednja godišnja temperature vazduha iznosi +10,9°C, pri čemu je najhladniji mesec januar sa srednjom mesečnom temperaturom od -0,1°C, a najtopliji mesec juli sa srednjom mesečnom temperaturom od 21,2°C. Isparavanje je najintenzivnije u vegetacionom periodu i iznosi 76% godišnje, a u periodu jun-avgust 44,9%. Prosečna relativna vlažnost iznosi 66,7% pa se ovo područje ubraja u umereno vlažna.\r\nPrema vrednostima godišnjih opažanja kretanja i pravca vetrova može se zaključiti da je najveća učestalost severozapadnog vetra i košave, koja duva sa istoka- jugoistoka u proseku 100 dana godišnje. U zimskim mesecima najviše duva severozapadni vetar, a u julu jugoistočni. Izmerena maksimalna brzina vetra (košave) iznosi 28 m/s.\r\nNa osnovu višegodišnjeg osmatranja na najbližoj meteorološkoj stanici Bradarac, prosečne sume godišnjih padavina iznose 688,2 mm.\r\nNajkišovitiji je mesec jun sa prosečnom sumom padavina od 91,3 mm, a mesec sa najmanjom visinom padavina je oktobar sa prosekom od 43,7 mm.\r\nU toku proleća se izluči najveća količina padavina, prosečno 214 mm, a godišnje doba sa najmanjom količinom padavina je zima u proseku 134,6 mm. Apsolutno maksimalna visina padavina za analizirani period, zabeležena je u avgustu 1975. godine od 233,2 mm vodenog stuba.\r\nProsečan broj kišnih dana u toku godine je 134 dana, što čini 36,75% od ukupnog broja dana u godini. Broj dana sa padavinama preko 1 mm vodenog stuba ima 92,2 dana godišnje, a sa padavinama preko 10 mm, 22 dana godišnje. Maksimalna dnevna visina padavina izmerena na kišomernoj stanici Bradarac je zabeležena 09.10.1963. godine, kada je palo 60,7 l/m .\r\nPri proračunima i dimenzionisanju objekata odvodnjavanja u Glavnom rudarskom projektu [88], korišćene su vrednosti intenziteta padavina date od strane Republičkog hidrometeorološkog zavoda (Tabela 7.1).\r\nTabela 7.1. Vrednosti intenziteta padavina\r\nU hidrološkom pogledu, najznačajniji odraz vodnom režimu analiziranog područja, daje reka Dunav obzirom da ima najniži lokalni erozioni bazis.\r\nNa osnovu podataka sa vodomerne stanice u Velikom Gradištu, konstatovan je minimalni proticaj Dunava od 1.880 m /s i maksimalni od 14.900 m /s. U sadašnjim uslovima nakon izgradnje HE Đerdap, vodostaji su uslovljeni režimom rada hidroelektrane.\r\nU Tabeli 7.2, prikazane su kote vodostaja Dunava na ušću Mlave u Dunav kod Kostolca, za proticaje na brani HE Đerdap od 20.000, 16.500, 10.000 i 5.600 m3/s.\r\nVeličina proticaja Mlave je najvećim delom uslovljena bujičnim karakterom njenih pritoka. Za vreme letnjih meseci sa malom visinom padavina, proticaji su često veoma mali, dok tokom jeseni i krajem zime nakon otapanja snega, proticaj reke Mlave se povećava izazivajući plavljenje forlanda i priobalnog terena. Maksimalni vodostaj se međutim zadržava relativno kratko (dan-dva) i nakon toga brzo stagnira.\r\nProticaji reke Mlave su prikazani u Tabeli 7.3, i to na bazi dugogodišnjeg osmatranja na više mernih profilima. Maksimalni proticaji su zabeleženi u visini od oko\r\n3 ... 3\r\n200 m /s, a minimalni oko 0,7 m /s. Srednje godišnji proticaj Mlave na ušću je oko 12\r\n3\r\nm /s. Kao srednja vrednost vodostaja Mlave može se uzeti kota 71,03 m.\r\nTabela 7.3. Proticaji reke Mlave\r\nKorito Dunavca (ogranak Dunava) nalazi se na Donjem Kostolačkom ostrvu i njegova dužina na potezu od ušća Mlave do Kličevca je oko 12 km. Korito Dunavca služi kao recipijent za drenirane vode iz sistema drenažnih kanala i ispumpanih voda iz površinskog kopa Drmno. Kota nivoa Dunavca je oko 67,03 m.\r\nZa zaštitu priobalja Dunava na Donjem kostolačkom ostrvu izgrađena je mreža kanala sa dve pumpne stanice (Zavojska i Rečica). Crpna stanica Zavojska radi sa nižim radnim nivoima u dovodnom kanalu u odnosu na Rečicu, i nivoi se održavaju automatski u granicama kota od 65,1 do 65,6 m. Kapacitet crpne stanice Zavojska\r\n3.\r\n(2*2,35 m /s) je dovoljan za evakuaciju vode iz sistema drenažnih kanala, tako da se crpne stanice Rečica 1 i Rečica 2 sada uključuju samo prema ukazanoj potrebi. Nivo vode u dovodnom kanalu kod crpne stanice Rečica se registruje oko kote 66,4 m.\r\nNa kanalima ne postoje vodomerne letve i nivo podzemnih voda se registruje u dovodnim kanalima crpnih stanica.\r\nTektonika ležišta\r\nNeogena serija u Kostolačkom ugljenom basenu karakteriše se niskom tektonskom poremećenošću i lokalna odstupanja od generalnog pada slojeva su posledica kosog naslojavanja pojedinih slojeva atektonskog porekla ili posledica tektonskog potanjanja delova paleoreljefa tokom formiranja ugljene serije.\r\nVeći tektonski poremećaji nisu evidentirani na širem području, osim što se pretpostavlja postojanje regionalnog raseda duž doline Velike Morave, kao i eventualno tektonski rov Dunava.\r\nNa istočnom obodu basena prema kristalastim škriljcima u jalovoj neogenoj seriji utvrđeno je postojanje dubokog aktivnog raseda pravca SZ-JI, za čiju se aktivnost vezuje obrazovanje debelih naslaga neogena.\r\nSa druge strane, duž istočnog oboda Požarevačke grede, je pretpostavljen rased Carevac-Desine i Zatonje-V. Gradište. Ovaj sistem raseda sa relativno spuštenim krilima je formirao rov Mailovca u okviru koga se nalazi ležište Drmno nezahvaćeno tektonskim uticajima.\r\nHidrogeološke karakteristike\r\nNa osnovu rezultata mnogobrojnih istraživanja, prema vrednostima parametara vodopropusnosti izvršena je klasifikacija stenskih masa na hidrogeološke kolektore i hidrogeološke izolatore.\r\nHidrogeološki kolektori\r\nU stenske mase sa funkcijom hidrogeoloških kolektora ubrajaju se: kompleks aluvijalnih i jezerskih peskova i šljunkova, lesne naslage, kompleks većeg broja slojeva peskova u okviru pliocenskih sedimenata u krovini i podini III ugljenog sloja i dr.\r\nU okviru pomenutih hidrogeoloških kolektora egzistira više vodonosnih sredina koje su u zavisnosti od položaja hidrogeoloških izolatora međusobno hidraulički povezane ili izolovane.\r\nNa osnovu strukturnog tipa poroznosti generalno se mogu izdvojiti sledeći tipovi izdani:\r\n- zbijeni tip izdani formiran u tvorevinama holocena,\r\n- zbijeni tip izdani formiran u lesnim naslagama,\r\n- zbijeni tip izdani u šljunkovima i peskovima,\r\n- zbijeni tip izdani u peskovito prašinastim naslagama u krovini III ugljenog sloja,\r\n- zbijeni tip izdani u peskovito prašinastim naslagama u podini III ugljenog sloja.\r\nZbijeni tip izdani u tvorevinama holocena. Ovaj tip izdani ima najveće rasprostranjenje u aluvijalnim tvorevinama koje su formirane duž površinskih tokova reke Dunava i Mlave. Pored toga, zbijeni tip izdani je formiran u eolskim peskovima i peskovitim proluvijalnim konusnim plavinama.\r\nAluvijalne tvorevine izgrađuju šljunkovi i peskovi čija se debljina kreće u području toka Mlave od 2 do 4 m, dok je u aluvijalnoj ravni Dunava debljina šljunkovito- peskovitih naslaga od 1,3 do 13,3 m.\r\nU aluvijalnim nanosima u Donjem Kostolačkom ostrvu i Kličevačko-ramskom ritu idući odozdo, u sloju šljunka se povećava sadržaj peskovite frakcije te se u pojedinim lokalnostima šljunkovito-peskoviti sloj završava srednjezrnim i sitnozrnim peskovima.\r\nIznad šljunkovito peskovitog sloja u aluvijalnoj ravni Dunava, zastupljene su glinovito-prašinaste naslage sa promenljivim sadržajem glinovite frakcije. Po granulometrijskom sastavu, to su najčešće prašine i prašinasti peskovi sa prelazima u peskovite i prašinaste gline. Veoma su česte vertikalne i bočne promene, pa se stiče utisak da se naslage sastoje od većih ili manjih sočiva pojedinih litoloških članova. Mestimično se javljaju veća ili manja sočiva prašinastih glina, debljine do 2 m. Ova sočiva glina su na različitim dubinama tako da se ne može govoriti o kontinualnom prostiranju.\r\nOsnovni hidrogeološki parametri aluvijalnih šljunkova i peskova, proračunati po empirijskim formulama koje baziraju na rezultatima granulometrijskih analiza uzoraka, nalaze se u sledećim granicama:\r\nkoeficij ent filtracij e koeficijent vodoprovodnosti specifična izdašnost izdani\r\nNivo podzemnih voda zbijene izdani u aluvijalnim naslagama, nalazi se na 2 do 3 m od površine terena. Aluvijalne naslage su u direktnoj hidrauličkoj vezi sa površinskim vodama reka Dunav i Mlave. Oscilacije vodostaja u ovim tokovima se sa jedne strane direktno odražavaju na oscilaciju nivoa izdani, ali sa druge strane nivo izdani je uslovljen i zadatim režimom odvodnjavanja površinskog kopa Drmno i uticaja drenažnog sistema (mreže drenažnih kanala sa crpnim stanicama) u priobalju Dunava. U aluvijalnim naslagama Dunava nivo podzemnih voda je na kotama od 66 do 65 m.\r\nZbtjent ttp tzdant u lesntm naslagama. Zbog karakteristične crevaste poroznosti, u lesnim naslagama je formiran specifični tip zbijene izdani. Ova izdan je formirana u lesu koji izgrađuje najveći deo kostolačkog basena, kao i u tvorevinama deluvijalnih zastora izgrađenih od alevrita i peskova lesoidnog habitusa.\r\nU južnom delu površinskog kopa Drmno, sedimenti lesa imaju debljinu od 2-15 m, a severoistočno i istočno od kopa debljine su preko 30 m. Kote podine lesnih naslaga su u intervalu od +60 do +62,5 m. Po granulometrijskom sastavu, les u području ležišta uglja Drmno je izgrađen od fino peskovitih i glinovitih prašina sa 15 do 20% peska, 35 do 50% prašine i 5-15% gline. Poroznost lesa je u granicama 28-40%.\r\nNa osnovu empirijskih formula koje se zasnivaju na granulometrijskim analizama, sračunati su koeficijenti filtracije koji se nalaze u granicama Kf = 1,4*10-9- 2,7*10-5 m/s, a efektivna poroznost je ^ = 0,01. Koeficijent vertikalne filtracije za površinske partije lesa iznosi od Kf = 1,12*10-6 do 1,5*10-3 m/s. Uzevši u celini, lesni sedimenti imaju relativno slabu vodopropusnost.\r\nUsled odvodnjavanja površinskog kopa Drmno izdanske vode u lesnim naslagama su u užoj zoni oko površinskog kopa izdrenirane. Izdanske vode u lesnim naslagama su sa slobodnim nivoom i prihranjivanje se vrši isključivo na račun infiltracije od padavina.\r\nZbtjent ttp izdani u šljunkovima i peskovima. Preko peskovitih sedimenata gornjeg ponta, zastupljena je završna serija ponta, izgrađena od šljunkovito-peskovitih sedimenata.\r\nProsečna debljina šljunkovito-peskovitih naslaga je na prostoru lesne terase oko 4 m. U istočnom i jugoistočnom delu ležišta, zbog hipsometrijskog položaja ugljenog sloja, šljunkovito-peskovite naslage su nataložene neposredno preko III ugljenog sloja. Kote podine ovih naslaga su u intervalu od 53 do 55 m.\r\nIzmeđu šljunkovito-peskovitog hidrogeološkog kolektora i peskovitog hidrogeološkog kolektora ostvarena je dobra hidraulička veza. Tu konstataciju potvrđuju i podaci osmatranja nivoa podzemnih voda na dvostrukim pijezometrima koji se podudaraju.\r\nU zapadnom i severozapadnom delu eksploatacionog polja gde je razvijen II ugljeni sloj sa pratećim naslagama (alevriti i ugljevite gline i proslojci peska), isti predstavlja hidrogeološku barijeru između šljunkovito-peskovitog i peskovitog hidrogeološkog kolektora, tako da je u tom delu terena podzemna voda sa različitim hidrauličkim mehanizmom.\r\nZbijena izdan koja je formirana u šljunkovitim i peskovitim sedimentima, u dobroj je hidrauličkoj vezi sa zbijenim izdanima formiranim u aluvijalnim sedimentima Dunava i Mlave. Nivo izdani je subarteski u prirodnim uslovima, dok je u uslovima odvodnjavanja u zoni oko površinskog kopa nivo izdani slobodan.\r\nHidrogeološki parametri sedimenata, odnosno kolektorskih tvorevina u kojima je formirana ova izdan, su u sledećim granicama:\r\n- Koeficijent filtracije, K (m/s)\r\n- Koeficijent vodoprovodnosti, T (m2/s)\r\n- Specifična izdašnost, p. (-)\r\nU užoj zoni površinskog kopa Drmno radom drenažnih bunara šljunkovito peskovite naslage su uglavnom izdrenirane.\r\nZbijeni tip izdani u peskovito prašinastim naslagama u krovini III ugljenog sloja. U neposrednoj krovini III ugljenog sloja stratifikovane su peskovite i prašinaste naslage. Peskovito-prašinaste naslage prateći pad ugljenog sloja, monoklino zaležu u pravcu severozapada gde dostižu debljinu i do 125 m. U pravcu severa se prostiru ispod Dunava i dalje prema Deliblatskoj peščari. U istočnom delu ležišta Drmno krovinski peskovi isklinjavaju. U području površinskog kopa Drmno, krovina peska je na kotama 52-54 m.\r\nU pogledu granulometrijskog sastava, uočeno je da postoji određena zakonomernost. U zoni isklinjenja, peskovi su sitnozrni do srednjezrni, u centralnom delu ležišta peskovi su sitnozrni, a u severozapadnom i severnom delu ležišta, u neposrednoj krovini III ugljenog sloja, javljaju se alevritski peskovi.\r\nU ovim tvorevinama je formiran zbijeni tip izdani sa subarteskim nivoom, koja je u direktnoj hidrauličnoj vezi sa izdani formiranoj u šljunkovitim sedimentima. Hidrogeološki parametri sedimenata ove izdani (dobijeni na osnovu rezultata granulometrijskih analiza) su u sledećim granicama:\r\n- Koefi cij ent filtracij e, Kf (m/s)\r\n- Koeficijent vodoprovodnosti, T (m /s)\r\n- Specifična izdašnost, p. (-)\r\nZbijeni tip izdani u peskovito prašinastim naslagama u podini III ugljenog sloja. U podini trećeg ugljenog sloja u području rečne terase Mlave, zastupljen je prašinasto- peskoviti horizont, ograničenog prostiranja i debljine od 3 do 5 m, raslojen mestimično proslojcima sivo plavih glina. U hidrodinamičkom pogledu, radi se o subarteskoj zbijenoj izdani sa pritiscima od 5 do 8 bara.\r\nHidrogeološki parametri ove izdani (dobijeni na osnovu rezultata granulometrijskih analiza) su u sledećim granicama:\r\n- Koeficijent filtracije, K (m/s)\r\n- Koeficijent vodoprovodnosti, T (m2/s)\r\n- Specifična izdašnost, p. (-)\r\nU aluvijalnoj ravni Dunava u podini III ugljenog sloja, prethodnim istražnim geološkim radovima utvrđeno je postojanje slojeva peska debljine 100 m, u kojima je formirana arteska izdan.\r\nNedovoljno je poznavanje hidrogeoloških parametara podinskih peskova, veličine pritiska podzemnih voda i osnovnih geomehaničkih parametara stenskih masa koje se nalaze neposredno u podini III ugljenog sloja.\r\nPostojanje podinske izdani nameće potrebu za primenom tehničkih mera za rasterećenje pritiska, kako bi se obezbedio siguran rad u kopu i stabilnost budućeg unutrašnjeg odlagališta.\r\nSa aspekta ovodnjenosti ležišta uglja Drmno, najznačajniji uticaj ima zbijeni tip izdani koji je formiran u peskovitom i šljunkovito-peskovitom kompleksu tvorevina ponta romana (Ph) i šljunkovito-peskovitim tvorevinama kvartara (Q). Ove izdani čine jedinstvenu hidrogeološku strukturu koja ima direktan uticaj na formiranje veličinu priliva rudničkih voda u radno područje površinskog kopa Drmno.\r\nHidrogeološki izolatori\r\nU relativno vodonepropusne stenske mase ubrajaju se: barski les, gline prašinasto peskovite u aluvijalnoj ravni Mlave i Dunava, gline prašinaste u neposrednoj podini i krovini II i III ugljenog sloja kao i slojevi uglja (II i III ugljeni sloj). Treći ugljeni sloj može imati dvojnu hidrogeološku funkciju: funkciju hidrogeološkog kolektora i hidrogeološkog izolatora.\r\nZahvaljujući sistemu prslina i pukotina u uglju je formiran pukotinski tip poroznosti i na profilu etaža iz ugljenog sloja se zapaža na mestima jače ispucalosti isticanje manjih količina podzemnih voda.\r\nRežim podzemnih voda\r\nRežim podzemnih voda na širem prostoru površinskog kopa Drmno, formira se pod uticajem sledećih faktora:\r\n- Površinskih tokova (Dunav, Mlava), koji su prirodne granice ležišta uglja Drmno i koji su sa rečnim rukavcem-Dunavcem glavni izvori prihranjivanja krovinske zbijene izdani, formirane u šljunkovito-peskovitim i peskovitim sedimentima;\r\n- Vertikalnog bilansa (infiltracija padavina, isparavanja, evapotranspiracije);\r\n- Podzemnog dotoka po konturama kopa, na kontaktu vodopropusnih i vodonepropusnih stenskih masa. Ovaj doticaj se formira na račun infiltriranih voda od padavina u širem području kopa i rečnih voda;\r\n- Intenzivnog odvodnj avanj a krovinskih naslaga uglj a drenažnim bunarima.\r\nPod uticajem navedenih faktora, nivoi podzemnih voda osciluju na različitoj dubini od površine terena. Na osnovu osmatranja podzemnih voda u bunarima i pijezometrima u različitim vremenskim periodima i to u zoni površinskog kopa Drmno, nivo podzemnih voda se nalazi u krovinskom hidrogeološkom kolektoru izgrađenom od sitnozrnog peska na kotama od 30 do 55 m.\r\nPodzemne vode iz šljunkova (roman Pl3) su većinom izdrenirane i nivo podzemnih voda u šljunkovitom hidrogeološkom kolektoru se registruje isključivo u istočnom delu površinskog kopa. Nivoi podzemnih voda u pontskim peskovima, osciluju tokom vremena u zavisnosti od uticaja pojedinih faktora koji su već navedeni. U aluvionu Dunava režim izdani je pod uticajem hidromelioracionog sistema koji se sastoji od mreže kanala sa crpnim stanicama Rečica i Zavojska, uključujući i korito Dunavca. Slivovi crpnih stanica su međusobno povezani (veznim kanalom broj 6) tako da je u radu samo jedna crpna stanica.\r\nGlavni pravci doticaja podzemnih i površinskih voda ka površinskom kopu Drmno prikazani su na Slici 7.2, dok su na Slikama 7.3 i 7.4 prikazani hidrogeološki profili pravca zapad-istok i jug-sever sa pretpostavljenim pravcem kretanja podzemnih voda.\r\nSlika 7.2. Pravci doticaja podzemnih i površinskih voda ka površinskom kopu Drmno\r\nSlika 7.3. Hidrogeološki presek terena pružanja Z-I\r\nSlika 7.4. Hidrogeološki presek terena pružanja J-S\r\nHemijski sastav podzemnih voda koje se na površinskom kopu Drmno dreniraju sistemom drenažnih bunara, karakteriše: mala mineralizacija (ispod 0,5 g/l), hidrokarbonati u anjonskom sastavu (do 95% ekv) i joni kalcijuma u katjonskom sastavu (do 81% ekv). Takođe je utvrđeno da su: radioaktivno zračenje (alfa i beta), sadržaj fenolnih materija i sadržaj mineralnih ulja ispod MDK. Vrednost pH je u opsegu 7,1 do 7,8. Elektroprovodljivost vode je od 618 do 1211 ^S.\r\nOd glavnih komponenti kalcijum je u opsegu od 32,31 do 96,08 mg/l, magnezijum od 20,4 do 55 mg/l, natrijum od 7,5 do 32 mg/l, kalijum od 0,7 do 2 mg/l, sulfat jon od 28 do 70 mg/l i hloridi od 5,4 do 20,8 mg /l. Na većini baraža bunara konstatovan je visok sadržaj mangana u dijapazonu od 0,13 mg/l do 0,61 mg/l. Sadržaj gvožđa je u granicama 0,03 mg/l do 0,83 mg/l a samo na dva bunara se javlja koncentracija gvožđa veća od maksimalno dozvoljene (0,3 mg/l). Jedino na baraži bunara LC IX sadržaj gvožđa i mangana je niži od 0,03 mg/l.\r\nGeomehanički parametri\r\nPregled relevantnih podataka za analizu stabilnosti za šest izdvojenih kvazihomogenih zona dat je u Tabeli 7.4.\r\nTabela 7.4. Vrednosti geomehaničkih parametara\r\n7.1.2. Rudarsko-tehnološki faktori\r\nProjektovani godišnji kapacitet površinskog kopa Drmno, prema važećoj dokumentaciji [87], iznosi 9*106 t uglja. Stanje radova i granica površinskog kopa Drmno na kraju 2010. godine prikazani su na Slici 7.5.\r\nSlika 7.5. Stanje radova i granicapovršinskog kopa Drmno na kraju 2010. godine\r\nEksploatacija otkrivke i uglja na površinskom kopu Drmno obavlja se sa kontinualnim sistemima. Otkrivka se odlaže na unutrašnje odlagalište, dok se ugalj transportuje do postrojenja za pripremu uglja i po potrebi na deponiju uglja.\r\nZa godišnju proizvodnju uglja od 9 miliona tona na površinskom kopu Drmno angažovano je 5 BTO sistema na otkrivci, 1 BTO sistem na skidanju humusa za potrebe rekultivacije unutrašnjeg odlagališta (Slika 7.6) i dva BTD sistema na eksploataciji uglja (Slika 7.7).\r\nSlika 7.6. Raspored BTO sistema na otkrivci\r\nOtkopavanje otkrivke vrši se kontinualnim sistemom eksploatacije, odnosno sistemima BTO (rotorni bager ili vedričar, transporteri sa trakom, odlagač). Na otkopavanju otkrivke radi 6 BTO sistema sa ukupno 8 bagera (7 rotornih bagera i jedan vedričar), dok na odlaganju otkrivke radi 6 odlagača. Redosled sistema na otkrivci je označen tako da se prvi BTO sistem nalazi na krovini uglja, a zatim redom do nivelete terena (Slika 7.6).\r\nOtkopavanje uglja vrši se sa dva BTD sistema (rotorni bager ili vedričar, transporteri sa trakom, drobilično postrojenje), sa zajedničkim izvoznim transporterima do lokacije raspodelnog bunkera. Prvi BTD sistem (rotorni bager SRs 1300) otkopava dužinom celog fronta u visinskom radu, dok II BTD sistem (bager SRs 470 u tandemu sa samohodnim transporterom BRs 2400 u visinskom radu i bager vedričar ERs 710 u dubinskom radu) otkopava do polovine fronta. Neposrednu podinu ugljenog sloja duž celog fronta otkopava bager vedričar (Slika 7.7).\r\nSlika 7.7. Sistem na otkopavanju uglja\r\nOba sistema utovaraju ugalj na zbirni transporter koji transportuje ugalj u postrojenje za pripremu uglja.\r\nVertikalna podela površinskog kopa na etaže izvršena je na osnovu tehničko- tehnoloških mogućnosti izabrane osnovne opreme, projektovanih kapaciteta bagera, geomehaničkih parametara radne sredine i veka eksploatacije površinskog kopa Drmno.\r\nMaksimalna debljina uglja je 25 m u centralnom i zapadnom delu, a maksimalna debljina otkrivke u zapadnom delu kopa iznosi oko i40 m, tako da je vertikalna podela kopa i raspored BTO i BTD sistema izvršen tako da se ove visine uspešno mogu otkopavati sa raspoloživom opremom. Potrebni godišnji kapaciteti bagera na otkrivci iznosi 43,5*i06 m3.\r\nPoložaj i debljina ugljenog sloja uslovili su projektovanje dve etaže na uglju. Raspodela ugljenog sloja na etaže je izvršena na osnovu prostornog položaja ugljenog sloja i kapaciteta bagera koji su projektovani da rade na uglju. Rudarsko-geološki uslovi diktirali su kose etaže na uglju. Projektovane su dve etaže, prva visinska na kojoj radi bager SRs 1300*26/5 i ista se prostire na čitavoj širini fronta od istočne do zapadne granice kopa. Uzdužni i poprečni nagibi etaža ne prelaze dozvoljene granice pada od 3%.\r\n7.2. Opis postojećeg sistema odvodnjavanja podzemnih voda\r\nSistem zaštite od podzemnih voda na površinskom kopu Drmno je kombinovanog tipa, odnosno sastoji se iz drenažnih bunara, vodonepropusnog ekrana, etažnih kanala, vodosabirnika i pumpnih stanica. Osnovu čine baraže bunara koje su postavljene po konturama eksploatacionog polja. Na jugu je urađen vodonepropusni ekran u dužini od oko 2.625 m.\r\nBunari dreniraju sve vodonosne horizonte u povlati III ugljenog sloja sa zadatkom obaranja nivoa podzemnih voda, tako da visina procurivanja vode bude maksimalno i m od povlate uglja u profilu otkopavanja. Bunari su postavljeni po grupama linija A, B i C (Slika 7.8).\r\nBaraža A se nalazi na jugoistoku (ŠLA), baraže B su locirane na zapadu i severozapadu (LB-II, LB-III, LB-IV, LB-V i LB-V\"), dok su baraže C locirane na severoistoku (LC-IV, LC-V, LC-VII, LC-VIII', LC-IX', LC-XI i LC-XII). Baraže bunara A i B su po obodu površinskog kopa i stalne su, dok su baraže C upravne na pravac napredovanja fronta radova i privremenog su karaktera.\r\nBaraže bunara se sastoje iz jedne ili dve linije. Rastojanje između baraža C linija iznosi oko 500 m, dok rastojanja između dve linije u baraži bunara iznosi oko 50 m. Bunari u liniji su udaljeni jedan od drugog od 70 do i50 m.\r\nSlika 7.8. Stanje sistema zaštite od podzemnih voda na kraju 2010. godine\r\nDubine bunara se kreću od 32 do 145 m, u zavisnosti od lokacije. Dubine rastu idući prema severozapadu.\r\nSvi bunari su rađeni kao savršeni, do dubine od 6 do 10 m u III ugljenom sloju. Ispumpavanje vode iz bunara se vrši dubinskim potapajućim pumpama preko potisnih cevovoda do magistralnog cevovoda, odakle gravitaciono otiče do reke Mlave na zapadu i prema severozapadu do kanala rashladne vode TE Drmno.\r\nIspumpana voda se iz bunara transportuje potisnim cevovodima do šahti na odvodnim cevovodima (Slika 7.9) ili direktno u odvodne cevovode (Slika 7.i0).\r\nSlika 7.9. Uliv potisnih cevovoda u šaht Slika 7.10. Uliv potisnog cevovoda u\r\nodvodni cevovod\r\nIspumpane vode iz sistema zaštite površinskog kopa Drmno od podzemnih i površinskih voda odvode se van područja površinskog kopa, stacionarnim magistralnim odvodnim linijama do reke Mlave i do rukavca Dunava-Dunavca.\r\nU reku Mlavu se ispumpane vode ispuštaju na dva mesta: zapadno od eksploatacionog polja preko glavne odvodne linije GOL-i i jugozapadno od eksploatacionog polja, cevovodom pored prelivne pumpne stanice.\r\nNa prvom ulivnom punktu voda se ne ispušta direktno u Mlavu već se iz glavne odvodne linije GOL-i uvodi u kanal-bazen rashladne vode termoelektrane Drmno (Slika 7.ii).\r\nGlavnom odvodnom linijom GOL-i se odvodi voda gravitaciono prikupljena iz baraža bunara, sledećim odvodnim linijama: OLC-VIII', OLC-VII, OLC-V, OLB-V'' i OLB-V, kao i površinske vode ispumpane iz područja radne figure kopa.\r\nSistem glavne odvodne linije GOL-1 čine dva cevovoda prečnika 1000 i 1200 mm sa padom od 0,5%, kojim se dovodi ispumpana voda preko šahte GOŠ-i do bazena.\r\n.3\r\nMaksimalna količina vode koja se može propustiti kroz GOL-i je 2 m /s.\r\nNa drugom ulivnom punktu u reku Mlavu, ispuštaju se ispumpane vode iz baraža izgrađenih duž jugozapadne strane površinskog kopa Drmno (baraže LB-II, LB-III, LC4, LB-IV).\r\nSlika 7.11. Uliv linije GOL-1 u retenzioni bazen rashladne vode TE Drmno\r\nIz bunara baraže LB-II voda se gravitacionim odvodnim cevovodom OLJ-2 prečnika 700 mm odvodi do sabirne šahte na prelivnoj pumpnoj stanici. Iz bunara baraža LB-III, LC-4 i LB-IV voda se gravitacionim cevovodom OLJ-1 odvodi, takođe do sabirne šahte na prelivnoj pumpnoj stanici. Cevovod OLJ-1 počinje prečnikom 350 mm, a završava se prečnikom 900 mm. Od prelivne pumpne stanice cevi se spajaju na jedan zajednički cevovod prečnika 1400 mm koji je montiran sve do forlanda rečnog korita (Slika 7.12).\r\nVoda se magistralnim cevovodom sprovodi do reke Mlave gravitaciono sve dok je vodostaj Mlave na koti od 70,7 m. Kada nivo Mlave poraste iznad ove kote, voda iz magistralnog cevovoda se zatvaranjem ventila usmerava ka vodosabirniku izgrađenom blizu prelivne pumpne stanice.\r\nSlika 7.12. Prelivna pumpna stanica i odvodni čelični cevovod 01400 mm\r\nNa pumpnoj stanici su instalirane dve pumpe snage motora od po 90 kW i kapaciteta od po 750 l/s. Aktiviranjem pumpi na prelivnoj pumpnoj stanici, voda se pod pritiskom odvodi u reku Mlavu.\r\nOd mesta ispusta vode (završetka čeličnog cevovoda prečnika 1400 mm) pa do uliva u korito reke, izgrađena je izlivna građevina koju čini betonirani kanal trapeznog poprečnog preseka. Kroz ovu izlivnu građevinu u reku Mlavu se evakuiše ispumpana voda u količini od 180 l/s.\r\nOdvodna linija ŠLA urađena na istočnoj strani površinskog kopa Drmno prihvata vode iz bunara baraže ŠLA (od ŠLA-1 do ŠLA-61). Voda iz bunara ŠLA-62 do ŠLA-68 sprovodiće se delom cevovoda ŠLA pod pritiskom do šahte na početku odvodnog cevovoda OLC-XII. Voda iz pomenute šahte će se koristiti i za potrebe buldozerske radionice.\r\nU Dunavac se odvodnom linijom GOL-2 cevima prečnika 1500 mm ispumpana voda iz baraža LC-IX, LB-V, LC-XII i zamenskih bunara, dovodi do desne obale Dunavca i preko izlivne betonske građevine uliva u Dunavac. Dužina cevi je oko 1.08 km. Linija GOL-2 je projektovana za proticaje od i,i00 l/s. Napredovanjem površinskog kopa prema severu i izgradnjom novih baraža bunara, odvodni cevovod (GOL-2) služiće kao sabirni cevovod za sve ispumpane vode.\r\nMagistralne odvodne linije izrađene su od polietilenskih, poliesterskih, čeličnih cevi i cevi od epoksidnih smola (Slika 7.13) različitih prečnika i sa određenim brojem ulivnih šahti.\r\nSlika 7.13. Odvodni gravitacioni cevovod OLC-XII\r\nZa zaštitu unutrašnjeg odlagališta od podzemnih voda služe bunari baraža LB-II i LB-III na jugozapadu, ekrana na jugu i jugoistoku i bunara ŠLA na istoku. Njihov zadatak je da spreče priliv vode iz aluvijalnih naslaga reke Mlave u odložene mase na unutrašnjem odlagalištu.\r\n7.3. Hidrodinamički proračun sniženja nivoa podzemnih voda\r\nProgram na kome je rađena simulacija strujanja podzemnih voda na površinskom kopu Drmno je Groundwater Vistas verzija 5.36b, koji se svrstava u sam svetski vrh programa ove vrste. Ovaj program je proizvod firme Environmental Simulations International, Ltd. i baziran je na principima hidrodinamičkog modeliranja datim u poglavlju 5.2.4. Modeliranje podzemnih voda.\r\nOvo je grafički orijentisan program u Windows okruženju za 3D analizu i simulaciju strujanja podzemnih voda i transport materije. Radi se o vrhunskom programu za ove svrhe što potvrđuje i činjenica da ga Engleska agencija za zaštitu životne sredine koristi kao standardni program u svojim delatnostima.\r\nPrikaz matrica geometrijskih karakteristika terena, filtracionih karakteristika i graničnih uslova, dat je izuzetno. Ovde treba napomenuti, da ne postoje ograničenja u broju diskretizovanih polja modela, kakve imaju neki programi ove namene. Podržan je i prikaz profila terena, po kolonama i redovima diskretizacije modela. Ono što je dodatno zanimljivo kod ovog programa, jeste i odlično grafičko predstavljanje rezultata izvedenih proračuna. Raspored pijezometarskih nivoa, raspored depresija, koncentracija materija, brzine i proticaji prezentuju se izolinijama i/ili bojama, gde boja i njen intenzitet zavise od vrednosti pomenutih parametara. Takođe, podržan je prikaz vektora brzina u normalnoj ili u logaritamskoj raspodeli, bilo u planu, bilo u profilu.\r\nPo pitanju analize elemenata bilansa izdanskih voda, pored čisto numeričkog prikaza, podržan je i njihov grafički prikaz u vidu odgovarajućih dijagrama. Posebna pažnja je posvećena procesu kalibracije i njenoj analizi. Sa tim u vezi, obezbeđena je automatska analiza osetljivosti parametara koji su menjani tokom izvođenja proračuna. Program se dalje karakteriše veoma bitnom mogućnošću stvaranja tzv. submodela, odnosno upotrebom procesa pod nazivom Telescopic Mesh Refinement, kojim je omogućeno lako i precizno formiranje detaljnijih modela iz već postojećeg.\r\n7.4. Hidrodinamički model ležišta Drmno\r\nHidrodinamički proračuni za potrebe dimenzionisanja broja bunara, njihovog međusobnog rastojanja i pojedinačnih kapaciteta, kao i za prognozu efekata rada sistema odbrane od podzemnih voda realizovani su na hidrodinamičkom modelu režima podzemnih voda šire zone ležišta uglja Drmno.\r\nHidrodinamički model površinskog kopa Drmno je koncipiran i izrađen kao višeslojeviti model, sa ukupno šest slojeva, posmatrano u vertikalnom profilu. Svaki od ovih slojeva odgovara određenom realnom sloju, šematizovanom i izdvojenom na osnovu poznavanja terena i rezultata sprovedenih analiza obimnih terenskih istražnih radova. Posmatrano od površine terena, korespondentni slojevi modela i terena su:\r\nPodinu petog, ili šestog sloja (kako gde), čini III ugljeni sloj, koji po svom hidrogeološkom i hidrauličkom mehanizmu predstavlja izolator, odnosno graničnu strujnu površ.\r\nPodručje obuhvaćeno modelom ima dimenzije 6.720*10.320 metara. Model se sastoji od 6 šematizovanih slojeva, sa ukupno 726.461 aktivnih ćelija. Diskretizacija strujne oblasti je sa poljima, dimenzija od 10*10 do 80*80 m. Manja polja su u zonama od većeg interesa (baraže bunara), dok su veća na udaljenijim delovima terena. Kretanje podzemnih voda je na modelu računato i simulirano kao realno kretanje pod pritiskom, ili sa slobodnim nivoom, u svakom polju diskretizacije pojedinačno, pri čemu su uslovi izdanskog toka tokom vremena na modelu menjani u skladu sa realnim uslovima.\r\nZa izradu, odnosno rekalibraciju hidrodinamičkog modela površinskog kopa Drmno korišćeni su podaci o osmatranju režima podzemnih voda i radu drenažnih bunara u periodu novembar 2010. - april 2011. godine [92], vodostaji Dunava, Mlave, Dunavca i kanalske mreže između Dunava i Dunavca, kao i podaci o padavinama pribavljeni su od Republičkog hidrometeorološkog zavoda Srbije.\r\nU analizi prikupljenih podataka vezanih za rad drenažnog sistema može se zaključiti da znatan broj bunara nije u funkciji, da znatan broj bunara ne radi kontinualno, da su kapaciteti pojedinih drenažnih linija veoma mali, i da se kasni sa izradom i aktiviranjem drenažnih linija. Ovo je prouzrokovalo nedovoljno obaranje nivoa podzemnih voda, te je došlo do povećanja ovodnjenosti ležišta uglja, u prvom redu na zapadu i severu ispred fronta napredovanja rudarskih radova.\r\n7.4.1. Rekalibracija hidrodinamičkog modela\r\nNa modelu formiranom 1999. godine (Pušić, Polomčić), u više navrata je vršena rekalibracija (2005., 2006., 2007., 2008., 2009. i 2010. godine), a u skladu sa napredovanjem rudarskih radova, novim rezultatima geoloških istraživanja i novim podacima osmatranja režima podzemnih voda, kao i nastalim potrebama za primenom postojećeg matematičkog modela. U prve dve rekalibracije modela izvršene su nešto veće promene po pitanju distribucije zona hidrogeoloških parametara i njihovih vrednosti (koeficijenata filtracije i specifične izdašnosti izdani) u odnosu na prvobitni model. Takođe, u određenim delovima modela, izvršene su korekcije kota zaleganja pojedinih slojeva, a prema novijim rezultatima izvedenih geoloških i hidrogeoloških istražnih radova. U trećoj rekalibraciji modela izvedene su manje intervencije na promenama lokalnih vrednosti koeficijenata filtracije u šljunkovitom i peskovitom vodonosnom sloju.\r\nRekalibracija modela iz 2008. godine izvedena je za potrebe izrade Glavnog rudarskog projekta. Tom prilikom, postojeći model je proširen na jug, južno od postojećeg vodonepropusnog ekrana i na sever do Dunava. Povećano je područje oko ležišta uglja obuhvaćenog modelom (od dimenzija modela 6.720*5.550 m iz 1999. godine do 6.720*10.320 m u 2008. godini) kao i u diskretizacija strujne oblasti, što je dovelo do povećanja broja modelskih ćelija (od 80.851 u 1999. do 726.461 aktivnih ćelija u 2008. godini).\r\nTokom 2009. i 2010. godine izvedene su još dve rekalibracije modela, ovaj put u postojećim granicama područja obuhvaćenog modelom iz 2008. godine, ali sa novim konturama kopa i novim podacima o radu drenažnog sistema, registrovanim pijezometarskim nivoima i novim podacima vezanim za padavine i vodostaje površinskih tokova.\r\nZa potrebe analize uticaja vodonepropusnog ekrana na Deonici 1 2011. godine, model je morao ponovo da se rekalibriše. Hidrodinamički proračuni su realizovani u nestacionarnom režimu strujanja. Period obuhvaćenom rekalibracijom modela odgovara periodu režimskih osmatranja na površinskom kopu Drmno (novembar 2010. - april 2011. godine). Osnovni proračunski korak je bio jedan dan, koji je na nižem nivou iteracija podeljen da 10 delova, nejednakog trajanja (faktor 1.2).\r\nNa Slici 7.14, prikazan je raspored pijezometarskih nivoa u peskovitom vodonosnom sloju u povlati III ugljenog sloja, dobijen simulacijom režima podzemnih voda sa stanjem koje je vladalo na kraju perioda rekalibracije modela - april 2011. godine.\r\nSlika 7.14. Prikaz rasporeda pijezometarskog nivoa oko površinskog kopa Drmno\r\nna krajuperioda za koji je vršena rekalibracija modela (april 2011. godine)\r\nU cilju ocene kvaliteta izvedene rekalibracije hidrodinamičkog modela površinskog kopa Drmno izvršena je statistička analiza rezultata simulacije režima podzemnih voda. U Tabeli 7.5, prikazani su osnovni statistički pokazatelji vezani za reziduale, odnosno razlike registrovani i proračunatih vrednosti pijezometarskih nivoa u ukupno 179 osmatračka objekta, dok su na Slici 7.15 prikazane vrednosti reziduala. Prikazani statistički pokazatelji ukazuju na veoma dobru usaglašenost registrovanih i proračunatih vrednosti pijezometarskog nivoa u osmatračkim objektima.\r\nTabela 7.5. Prikaz statističkih pokazatelja reziduala razlike registrovanih i proračunatih vrednosti pijezometarskog nivoa)\r\nSlika 7.15. Prikaz vrednosti reziduala na kraju vremenskogperioda za koji je model rekalibrisan\r\n7.5. Prognozni proračuni - postavka\r\nU skladu sa usvojenom dinamikom razvoja površinskog kopa Drmno [87], definisane su konture fronta napredovanja kopa u celini, u karakterističnim vremenskim presecima. U varijantnim proračunima analizirane su dve varijante sistema odbrane kopa od podzemnih voda:\r\n- Varijanta 1 - odbrana kopa drenažnim bunarima, i\r\n- Varijanta 2 - kombinovani sistem odbrane kopa vodonepropusnim ekranom i drenažnim bunarima.\r\nZa obe varijante, kao postojeće stanje uzeto je stanje rudarskih radova na kraju 2012. godine, a rezultati prognoznih proračuna su dati za tri vremenska preseka.\r\nVarijanta 1 - odbrana kopa drenažnim bunarima\r\nU Varijanti 1 drenažni bunari se zadaju duž baraža bunara paralelno frontu napredovanja kopa. Bunari dreniraju i šljunak i pesak u povlati glavnog ugljenog sloja.\r\nDinamika izrade bunara do kraja 2020. godine data je u Tabeli 7.6. dok je stanje radova na kraju 2020. godine prikazano na Slici 7.16.\r\nTabela 7.6. Dinamika izrade bunara do 2020. godine - Varijanta 1\r\nSlika 7.16. Stanje radova na kraju 2020. Godine - Varijanta 1\r\nTabela 7.7. Kapaciteti ŠLA bunara (Varijanta 1, kraj 2020.)\r\nTabela 7.8 Kapaciteti LC-XIV bunara (Varijanta 1, kraj 2020.)\r\nTabela 7.10. Kapaciteti LC-XV bunara (Varijanta 1, kraj 2020.)\r\nTabela 7.11. Kapaciteti LC-XVI bunara (Varijanta 1, kraj 2020.)\r\nDinamika izrade bunara kada nema ekrana do 2027. godine data je u Tabeli 7.12. Baraža bunara LC-XVII je udaljena od baraže LC-XVI za 400 m, kao i LC-XVIII od LC-XVII. Stanje radova na kraju 2027. godine prikazani su na Slici 7.17.\r\nTabela 7.12. Dinamika izrade bunara do 2027. godine - Varijanta 1\r\nSlika 7.17. Stanje radova na kraju 2027. godine - Varijanta 1\r\nKapaciteti ovih bunara dati su u Tabelama 7.13 do 7.16.\r\nTabela 7.13. Kapacitetii SLA bunara (Varijanta 1, kraj 2027.)\r\nTabela 7.15. Kapaciteti LC-XVII bunara (Varijanta 1, kraj 2027.)\r\nDinamika izrade bunara do 2038. godine data je u Tabeli 7.17. Svi bunari dreniraju i šljunak i pesak. Stanje radova na kraju 2038. godine prikazano je na Slici 7.18. Kapaciteti ovih bunara dati su u Tabelama 7.18 do 7.23.\r\nTabela 7.17. Dinamika izrade bunara do 2038. godine - Varijanta 1\r\nSlika 7.18. Stanje radova na kraju 2038. godine - Varijanta 1\r\nTabela 7.18. Kapaciteti SLA bunara (Varijanta 1, kraj 2038.)\r\nTabela 7.20. Kapaciteti LC-XIX bunara (Varijanta 1, kraj 2038.)\r\nTabela 7.21. Kapaciteti LC-XX bunara (Varijanta 1, kraj 2038.)\r\nTabela 7.22. Kapaciteti LC-XXI bunara (Varijanta 1, kraj 2038.)\r\nTabela 7.23. Kapaciteti LC-XXII bunara (Varijanta 1, kraj 2038.)\r\nVarijanta 2 - odbrana kopa kombinovanim sistemom\r\nOva varijanta zaštite kopa od podzemnih voda podrazumeva postojanje vodonepropusnog ekrana i drenažnih bunara. U Varijanti 2 zapadnu, severnu i istočnu granicu kopa (do kraja eksploatacije) okonturuje vodonepropusni ekran dubine do drugog ugljenog sloja, odnosno vodonepropusnih glina.\r\nEkran počinje sa izradom 2013. godine, a završava se na kraju 2017. godine (Slika\r\n7.19).\r\nSlika 7.19. Izrada ekrana po godinama\r\nDinamika izrade bunara i ekrana do kraja 2020. godine data je u Tabeli 7.24. Svi bunari dreniraju i šljunak i pesak, izuzev bunara LBE-53 do LBE-109 koji će drenirati samo pesak. Stanje radova na kraju 2020. godine u Varijanti 2 prikazano je na Slici 7.20. Kapaciteti bunara dati su u Tabelama 7.25 do 7.29.\r\nTabela 7.24. Dinamika izrade bunara i ekrana do 2020. godine - Varijanta 2\r\nSlika 7.20. Stanje radova na kraju 2020. godine - Varijanta 2\r\nTabela 7.26. Kapaciteti ŠLA bunara (Varijanta 2, kraj 2020.)\r\nTabela 7.27. Kapaciteti LEB bunara (Varijanta 2, kraj 2020.)\r\nTabela 7.28. Kapaciteti LC-XV bunara (Varijanta 2, kraj 2020.)\r\nTabela 7.29. Kapaciteti LC-XVI bunara (varijanta 2, kraj 2020.)\r\nDinamika izrade bunara do 2027. godine data je u Tabeli 7.30. Bunari ovih linija dreniraju samo pesak u povlati trećeg ugljenog sloja. Stanje radova u Varijanti 2 na kraju 2027. godine prikazano je na Slici 7.21. Kapaciteti ovih bunara dati su u Tabelama 7.31 i 7.32.\r\nSlika 7.21. Stanje radova na kraju 2027. godine - Varijanta 2 Tabela 7.31. Kapaciteti LC-XVII bunara (Varijanta 2, kraj 2027.) \r\nTabela 7.30. Dinamika izrade bunara do 2027. godine\r\nTabela 7.32. Kapaciteti LC-XVIII bunara (Varijanta 2, kraj 2027.)\r\nDinamika izrade bunara do 2038. godine data je u Tabeli 7.33. Bunari ovih baraža će drenirati samo peskove. Kapaciteti ovih bunara dati su u Tabelama 7.34 i 7.35.\r\nTabela 7.33. Dinamika izrade bunara do 2038. godine \r\nSlika 7.22. Stanje radova na kraju 2038. godine - Varijanta 2\r\nTabela 7.34. Kapaciteti LC-XIX bunara (Varijanta 2, kraj 2038.)\r\nU prognoznim proračunima proticaji bunara na površinskom kopu su zadavani, imajući u vidu nekoliko kriterijuma i ograničenja:\r\n- Rad drenažnih bunara je simuliran u kontinuiranom radu u trajanju od jedne godine za svaki vremenski presek (01.01. - 31.12.).\r\n- Početni kapaciteti bunara ne smeju da budu preveliki, jer se ne postiže željeni efekat odvodnjavanja i pored naglog sniženja nivoa u bunaru, u njegovoj okolini se ne formira odgovarajuća depresija. Ovo je posledica filtracionih i granulometrijskih karakteristika porozne sredine povlatnih (peskovitih) sedimenata uglja.\r\n- Paralelno sa postepenim oceđivanjem i opadanjem nivoa podzemnih voda duž baraža, proticaji bunara se smanjuju na odgovarajući način. Potrebno je ostvariti balans između proticaja bunara i sniženja nivoa, kako u njemu i njegovoj neposrednoj okolini, tako i u široj zoni svake od baraža.\r\n- Bunari duž obodnih baraža trajno ostaju u pogonu. Njihovi kapaciteti se donekle smanjuju tokom vremena, ali sporije nego kapaciteti bunara u okviru zone otkopavanja otkrivke.\r\nHidrodinamički proračuni su realizovani u nestacionarnom režimu strujanja za određeni vremenski presek u trajanju od jedne godine, pri čemu je osnovni proračunski korak je bio mesec dana, koji je na nižem nivou iteracija podeljen da 10 delova, nejednakog trajanja (faktor 1,2)\r\n7.6. Rezultati prognoznih proračuna\r\nU sprovedenoj hidrodinamičkoj analizi zaštite kopa od podzemnih voda obrađene su dve varijante, a rezultati proračuna prognoze odvodnjavanja površinskog kopa Drmno su interpretirani i prikazani na sledeći način:\r\n- Za prikaz rezultata proračuna usvojena su tri karakteristična vremenska preseka i to: kraj 2020., kraj 2027. i kraj 2038. godine (za svaku varijantu);\r\n- Pijezometarski nivoi u peskovitim sedimentima u povlati III ugljenog sloja dobijeni proračunima, prikazani su u obliku karata hidroizohipsi koje su date sa ekvidistancom od 5 m, za svaku varijantu i svaki vremenski presek;\r\n- Bilans podzemnih voda dat je preko bilansa baražnih linija ispred konture napredovanja kopa, i preko bilansa pojedinačnih bunara u okviru ovih baraža.\r\nNa Slikama od 7.23 do 7.28, prikazane su karte rasporeda pijezometarskog nivoa u peskovitom vodonosnom sloju u povlati III ugljenog sloja, za odabrane vremenske preseke.\r\nSlika 7.23. Rasporedpijezometarskog nivoa upeskovima iznad\r\nIII ugljenog sloja (kraj 2020. godine) - Varijanta 1\r\nSlika 7.24. Rasporedpijezometarskognivoa upeskovima iznad III ugljenog sloja (kraj 2020. godine) - Varijanta 2\r\nSlika 7.23. Rasporedpijezometarskog nivoa upeskovima iznad\r\nIII ugljenog sloja (kraj 2020. godine) - Varijanta 1\r\nSlika 7.26. Rasporedpijezometarskog nivoa u peskovima iznad IIIugljenogsloja (kraj 2027. godine) - Varijanta 2\r\nSlika 7.23. Rasporedpijezometarskog nivoa upeskovima iznad\r\nIII ugljenog sloja (kraj 2020. godine) - Varijanta 1\r\nSlika 7.28. Rasporedpijezometarskog nivoa u peskovima iznad III ugljenog sloja (kraj 2038. godine) - Varijanta 2\r\nNeophodno je dati objašnjenje, vezano za pravilno tumačenje rezultata proračuna, koji se odnose na rad drenažnih bunara. Bunari su u modelu zadavani preko svojih proticaja. Pijezometarski nivoi u poljima sa zadatim proticajima (bunarima) nikako ne mogu biti i realni u bunarima, iz dva razloga. Prvi i osnovni je taj, što se ni približno ne znaju hidrauličke karakteristike projektovanih bunara i njihove prifiltarske zone. Analogija sa postojećim bunarima nije mogla biti izvedena zbog nedostatka odgovarajućih podataka.\r\nDrugi razlog je na određeni način posledica prvog, a to je da su bunari reprezentovani sa poljima diskretizacije dimenzija 10*10 m. Dakle, pijezometarski nivoi u poljima sa zadatim bunarskim proticajima su u stvari reprezentativni nivoi u ovim poljima. Inače, svaki bunar je postavljen u posebnom polju diskretizacije, a maksimalna greška u postavci njegove lokacije (koordinatama) je do ± ~5 m.\r\nOd suštinskog značaja za pravilno planiranje i projektovanje bunarskog sistema jeste definisanje kriterijuma njegovog racionalnog rada, kao što su: početni kapaciteti, željena brzina opadanja nivoa, referentni nivoi prelaska većeg proticaja na manji, veličina novih, manjih proticaja, referentni nivoi minimalnog kapaciteta, itd.\r\nDa bi se pomenuti kriterijumi definisali, neophodno je da se raspolaže sa odgovarajućim podlogama, podacima o filtracionim karakteristikama sredine, posebno u užoj zoni budućih baraža, hidrauličkim karakteristikama projektovanih bunara, podacima o procesima starenja postojećih bunara, podacima o projektovanoj (i što je još važnije raspoloživoj) opremi, itd.\r\nSa prikazanih karata rasporeda pijezometarskih nivoa se može zaključiti da se u povlatnim peskovima trećeg ugljenog sloja uočava značajan efekat rada drenažnog sistema u obe varijante. Evidentna je razlika između strujne slike podzemnih voda unutar krajnjih kontura drenažnog sistema i područja izvan ove konture. Usled intenzivnog rada bunarskog sistema, unutar kontura drenažnog sistema dolazi do znatnog obaranja pijezometarskog nivoa podzemnih voda u povlatnim peskovima.\r\nZa prvi vremenski presek (kraj 2020. godine), po Varijanti 2 ostvareno je nešto veće obaranje nivoa podzemnih voda, kako ispred fronta napredovanja kopa, tako i u zapadnom delu baraže LC-XV, gde je ostvareno 5-10 m veće sniženje u odnosu na Varijantu 1.\r\nZa drugi vremenski presek (kraj 2027. godine), ostvareno je gotovo identično obaranje nivoa podzemnih voda ispred kopa, dok je po Varijanti 2 unutar područja obuhvaćenog ekranom na širem prostoru oboren nivo podzemnih voda i do 10 m više nego po Varijanti 1.\r\nNa kraju prognoznih proračuna, na kraju 2038. godine, neposredno ispred konture ostvareno je veće obaranja nivoa podzemnih voda u Varijanti 2, dok je po Varijanti 1 ostvareno veće obaranje nivoa podzemnih voda u neposrednom priobalju Dunava.\r\nU Tabeli 7.36 su prikazane uporedne vrednosti broja bunara, ukupnih kapaciteta novih bunara i njihove prosečne vrednosti za obe varijante i za sva tri vremenska preseka. Bunari drenažnih linija ŠLA, ZLB, LEB i LC-XVI su prikazani samo pri prvom pojavljivanju. Izuzev bunara linije LC-XVI koji se pojavljuju i u drugom vremenskom preseku, ostali bunari koji se nalaze u obodnim baražama ostaju u funkciji i u poslednjem vremenskom preseku.\r\nTabela 7.36. Uporedni prikaz broja bunara po varijantama odbrane kopa od podzemnih voda, ukupnog kapaciteta drenažnih bunara i prosečnog kapaciteta bunara\r\nIz Tabele 7.36 može se zaključiti sledeće:\r\n- U Varijanti 1 izrađuje se 460 bunara više nego u Varijanti 2 gde, pored manjeg broja drenažnih bunara postoji i vodonepropusni ekran.\r\n- Na kraju 2020. godine (prvi analizirani presek rada drenažnog sistema) broj novoizvedenih bunara je identičan sa približno istim ukupnim kapacitetom ovih bunara, pri čemu u Varijanti 2 svih 110 bunara drenažne linije LEB ostaju u funkciji do kraja rada kopa.\r\n- U drugom vremenskom preseku, u Varijanti 2 se zahvata 50% manje podzemnih voda uz lokalno veće obaranje nivoa.\r\n- U trećem vremenskom preseku, nešto veće obaranje nivoa podzemnih voda ostvareno je sistemom odbrane simuliranim u Varijanti 2, uz učešće 6 puta manje drenažnih bunara nego u Varijanti 1 i zahvatanjem 5,5 puta manje podzemnih voda.\r\n- Doticaj podzemnih voda u površinski kop, mimo drenažnih bunara opada vremenom, a nešto niže vrednosti (za 13-20%) dobijene su u Varijanti 2.\r\nNa kraju hidrodinamičke analize može se zaključiti da se nešto veće obaranje nivoa podzemnih voda ostvaruje u varijanti zaštite kopa koja uključuje i drenažne bunare i vodonepropusni ekran.\r\n7.7. Pouzdanost sistema odvodnjavanja površinskog kopa Drmno\r\n7.7.1. Analiza i ocena efekata rada sistema odvodnjavanja podzemnih voda\r\nKao reprezentativni primer i podloga za analizu rada i pouzdanosti sistema odvodnjavanja dat je pregled broja bunara projektovanog Glavnim rudarskim projektom površinskog kopa Drmno za proizvodnju 9*106 t uglja godišnje i izvedeni broj bunara tokom 2009. godine, koji je prikazan na dijagramu na Slici 7.29. Na Slici 7.30. prikazane su ispumpane mesečne količine podzemne vode na površinskom kopu Drmno tokom 2009. godine.\r\nSlika 7.29. Projektovani i izvedeni broj bunara na kopa Drmno tokom 2009. godine\r\nSlika 7.30. Ispumpane količine podzemnih voda na kopa Drmno tokom 2009. godine\r\nNa Slici 7.31. prikazan je procentualni odnos broja bunara u radu i broja bunara koji ne rade tokom 2009. godine.\r\nSlika 7.31. Procentualni odnos broja bunara u radu i broja bunara koje ne rade\r\nSa Slike 7.31. se može uočiti da je od predviđenog broja bunara po Glavnom rudarskom projektu površinskog kopa Drmno za kapacitet 9*106 t uglja godišnje, tokom 2009. godine u radu 69% bunara. U odnosu na prosečan broj od 250 izvedenih bunara, u radu je 172, a ne radi 78 bunara. U analizi prikupljenih podataka vezanih za rad drenažnog sistema se može zaključiti da znatan broj bunara nije u funkciji, kao i da su kapaciteti pojedinih baraža veoma mali i da pojedine baraže bunara nisu realizovane prema predviđenoj dinamici.\r\nNavedeno je prouzrokovalo nedovoljno obaranje nivoa podzemnih voda u odnosu na projektovanu i usvojenu koncepciju. Ne puštanje u rad značajnog broja bunara, pa i celih baraža, uzrokovalo je povećane količine voda koje dotiču u kop iz pravca zapada (pojava samoizliva na pijezometrima na unutrašnjem odlagalištu i preraspodele dela infiltriranih voda iz reke Mlave u pravcu površinskog kopa). Na istoku, u baraži ŠLA deo bunara uopšte nije u radu, a deo bunara je samo povremeno radio. Na Slici 7.32 prikazana je godišnja ispumpana količina podzemne vode na površinskom kopu Drmno, kao i projektovana količina podzemne vode koja je trebalo da bude ispumpana.\r\nObzirom da pojedine baraže bunara nisu realizovane na vreme, sa Slike 7.32 se može uočiti da je 2009. godine sistem zaštite od podzemnih voda radio sa znatno manjim kapacitetom od projektovanog.\r\nSlika 7.32. Projektovana i stvarna količina ispumpane podzemne vode\r\nImajući u vidu da je po Glavnom rudarskom projektu, već trebalo da bude izrađeno oko 1200 m ekrana, kao i napred navedeno, može se zaključiti da sistem zaštite od podzemnih voda površinskog kopa Drmno ne prati zadovoljavajuće dinamiku predviđenu Glavnim projektom.\r\n7.7.2. Analiza pouzdanosti rada sistema odvodnjavanja podzemnih voda\r\nFunkcionisanje sistema odvodnjavanja je definisano kao slučajni proces sa eksponencijalno raspodeljenim vremenima realizacija stanja sistema u funkciji rada elemenata i podsistema.\r\nZakon pouzdanosti predstavlja verovatnoću rada sistema odvodnjavanja u zadatom vremenu t prema grafu stanja datom na Slici 6.1. Sistem odvodnjavanja površinskog kopa Drmno predstavljen je kao Markovski slučajni proces, gde pouzdani rad na odvodnjavanju podzemnih voda u vremenu Tr0-2, Tr0-1 i Tr1-2, odnosno, potpunog i dopuštenog nivoa funkcionisanja ima eksponencijalnu raspodelu oblika:\r\ngde su: c = 1/Tr0-2, a = 1/Tr0-1 i e = 1/Tr1-2 - intenziteti rada sistema u odgovarajućem stanju sistema u vremenu t.\r\nZakon obnavljanja sistema nakon potpunog i uslovnog otkaza na dopuštenom nivoa funkcionisanja predstavlja verovatnoću da vreme obnavljanja ne prevaziđe zadato vreme t.\r\nEksponencijalnim zakonom raspodele sa parametrima d, b i f, koji su inverzne vrednosti srednjeg vremena obnavljanja nakon potpunog otkaza (To2), odnosno, uslovnog otkaza (To1) u odgovarajućem stanju sistema u vremenu t, se može dobro aproksimirati svaki proizvoljni zakon, oblika:\r\nPostavljeni sistem odvodnjavanja može imati tri stanja (S0, S^, S2) (Slika 6.2). Normalno stanje sistema označeno je sa S0, stanje S^ predstavlja ugrožavanje u dopuštenim granicama dok je stanje S2 ekstremna situacija, koja se tretira kao otkaz, kada dolazi do ugrožavanja funkcionisanja površinskog kopa preko dopuštenih granica. Tada se korekcijom sistema i aktivnijom zaštitom od podzemnih voda dolazi do rada sistema i prelaska iz stanja S2 u stanje S0. Za izračunavanje verovatnoća stanja P0, P^ i P2 potrebno je rešiti sistem jednačina datog formulom 6.16.\r\nPrema geološkim i hidrogeološim uslovima radne sredine, površinski kop Drmno se može varijantno odvodnjavati od podzemnih voda bunarima (Varijanta 1) ili kombinovano bunarima i ekranom (Varijanta 2). U okviru donošenja odluke potrebno je analizirati i pouzdanost odvodnjavanja. Graf stanja sistema za analizu pouzdanosti prikazan je na Slici 6.2.\r\nPrimer je urađen za stanje radova u 2027. godini kada je prema Varijanti 2 vodonepropusni ekran u potpunosti u funkciji sa radom 104 bunara, dok je u Varijanti 1 u radu 237 bunara. Uz odvodnjavanje bunarima dopušten je granični delimični otkaz u stanju S^ do 75% od normalnog stanja S0, tako da je u stanju S^ radi 178, a otkazuje 59 bunara u Varijanti 1 i radi 78, a otkazuje 26 bunara u Varijanti 2. Pri prelazu iz stanja rada S0 u stanje otkaza S2 zbog nepredviđenih ekstremnih uzroka, intenzitet otkaza je 0,00012, a intenzitet obnavljanja 0,002 za obe varijante. Prosečno vreme obnavljanja po bunaru iznosi 15 sati. Iz stanja S^ dolazi do uslovnog otkaza sistema sa stanjem S2 pri pogoršanju rada od 75% u odnosu na stanje S^, kada u Varijanti 1 rade 134 bunara, a otkazuje dodatnih 44 bunara, dok u Varijanti 2 radi 59 bunara, a otkazuje 19 dodatnih bunara. Parametri pouzdanosti za zadate uslove u kalendarskom vremenu, prema formuli 6.16, prikazani su u Tabeli 7.37.\r\nJasno je uočljivo da je kombinovani sistem za 22% pouzdaniji u odnosu na sistem odvodnjavanja samo bunarima u stanju S0 i sa 14% manjom verovatnoćom boravka u nepovoljnom stanju otežanog funkcionisanja S^, dok je u stanju uslovnog otkaza S2, Varijanta 2 pouzdanija četiri puta u odnosu na Varijantu 1.\r\nOdluka o izboru varijante sistema odvodnjavanja površinskog kopa od podzemnih voda donosi se na osnovu tehno-ekonomske ocene, kada u slučaju bliskih vrednosti troškova odvodnjavanja prednost ima kombinovani sistem, ne samo zbog veće pouzdanosti nego i zbog većih ekoloških efekata.\r\nLinije bunara sa paralelno-rednom vezom su predviđene u obe varijante i kao sistem moraju da imaju pouzdanost rada u stanju S03 veću od 90%. Potrebna pouzdanost se dobija modelski, iterativnim postupkom, na osnovu formula 6.25, 6.32 i 6.33. Graf stanja kombinovano povezanog sistema odvodnjavanja dat je na Slici 6.5. Stacionarna verovatnoća rada sa tri paralelne linije bunara približno istih karakteristika pouzdanosti iznosi (P0 = 0,9):\r\nNa osnovu statističkih podataka dosadašnjeg rada postavljenih linija bunara na površinskom kopu Drmno, verovatnoća rada kombinovanog sistema iznosi (Slika 6.5):\r\nMinimalno tri paralelne linije bunara u radu su neophodne za realizaciju planirane pouzdanosti sistema odvodnjavanja površinskog kopa Drmno. Uslovni otkaz jedne linije bunara javlja se u slučaju kada otkažu dve grupe od po tri bunara. Imajući u vidu postojanje više grupa od po tri bunara u okviru linije odvodnjavanja, zahtevana pouzdanost sistema bunara treba da bude veća od 90%.\r\nNa osnovu analize dosadašnjeg rada bunara na površinskom kopu Drmno, pouzdanost rada svakog bunara kao redno povezani niz elemenata iznosi (Formula 6.31):\r\nStacionarna verovatnoća rada grupe od tri bunara približno istih karakteristika pouzdanosti iznosi (Formula 6.32):\r\nVerovatnoća uslovnog otkaza linije bunara iznosi (Formula 6.24):\r\nDve grupe od po tri bunara imaju preporučenu pouzdanost, a uz rezervnu mogućnost povećanja kapaciteta i pouzdanosti rada pojedinačnih bunara i grupa bunara linije po potrebi, postiže se u potpunosti zahtevana sigurnost odvodnjavanja površinskog kopa Drmno u obe varijante sistema.\r\n7.8. Tehno-ekonomska analiza\r\nVarijantom 1, predviđena je zaštita površinskog kopa Drmno od podzemnih voda samo sistemom drenažnih bunara, dok je Varijantom 2, predviđena zaštita površinskog kopa Drmno od podzemnih voda kombinovanom metodom, odnosno sistemom drenažnih bunara i vodonepropusnog ekrana. Izrada bunara, kao i izrada vodonepropusnog ekrana biće poverena trećim licima.\r\nBaraže bunara, broj bunara, dužine bušenja i dužine odvodnih gravitacionih cevovoda za Varijantu 1 po godinama data je u Tabeli 7.38.\r\nTabela 7.38. Pregled broja bunara, dužine bušenja i dužina odvodnih gravitacionih cevovoda - Varijanta 1\r\nBaraže bunara, broj bunara, dužine bušenja i dužine odvodnih gravitacionih cevovoda za Varijantu 2 po godinama data je u Tabeli 7.39.\r\nTabela 7.39. Pregled broja bunara, dužine bušenja i dužina odvodnih gravitacionih cevovoda - Varijanta 2 \r\nIz Tabela 7.38 i 7.39 može se videti da je u Varijanti 2, odnosno kombinovanim sistemom odvodnjavanja podzemnih voda do kraja 2038. godine, u odnosu na Varijantu 1, potrebno izraditi manje 460 bunara ili izbušiti manje 54.335 m bušotina. Takođe, potrebno je nabaviti i izraditi manje 10.530 m odvodnih gravitacionih cevovoda.\r\nTroškovi na izradi 1 m drenažnih bunara iznose 700 €. Pumpe imaju različitu snagu, ali nakon proračuna je usvojena srednja vrednost snage agregata pumpi od 5 kW za ŠLA bunare, 21 kW za ZLB bunare, 19 kW za LBE bunare i 15 kW za LC bunare. Takođe, pumpe je potrebno servisirati na svakih 12 meseci, a cena servisiranje i održavanja iznosi 2.000 €. Predviđeno je da bunari rade od 3 do 4 godine. Za cenu nabavke i postavljanja odvodnih gravitacionih cevovoda, kao i samu pripremu trase za postavljanje cevovoda uzet je iznos od 150 do 250 € po metru. Iznos zavisi od prečnika cevovoda. Nabavka cevovoda se vrši za prve tri linije, a kasnije, za ostale linije bunara koriste se postojeći cevovodi.\r\nNa osnovu podataka o radu postojećih baraža i linija bunara na površinskom kopu Drmno u toku 2011. i 2012. godine, utvrđeno je da baraže bunara rade sa oko 85% bunara.\r\nSnaga motora potapajućih pumpi u bunarima i ukupna potrošnja električne energije po godinama za Varijantu 1 date su u Tabeli 7.40, dok su za Varijantu 2 date u Tabeli 7.41.\r\nTabela 7.40. Snaga i potrošnja električne energije po godinama - Varijanta 1\r\nTabela 7.41. Snaga i potrošnja električne energije po godinama - Varijanta 2\r\nIz Tabela 7.40 i 7.41 vidi se da se primenom Varijante 2 u odvodnjavanju podzemnih voda na površinskom kopu Drmno do kraja 2038. godine troši manje 127.125.558 kWh električne energije u odnosu na Varijantu 1. Za cenu 1 kWh električne energije uzet je iznos od 0,06 €.\r\nU Tabeli 7.42 date su dužine i zapremine delova ekrana po godinama izrade.\r\nTabela 7.42. Dužine i zapremine delova ekrana po godinama izrade\r\nProces izrade vodonepropusnog ekrana sastoji se iz pomoćnih radova i osnovnih radova. Prilikom formiranja cene izrade vodonepropusnog ekrana korišćen je Uprošćeni rudarski projekat izrade prve deonice vodonepropusnog ekrana na površinskom kopu Drmno u Kostolačkom basenu uglja [92]. Cena izvođenja pomoćnih radova na izradi vodonepropusnog ekrana iznosi 12 €/m ekrana, dok cena izvođenja osnovnih radova pri izradi ekrana iznosi 140 €/m . U cenu je uračunata i cena radne snage.\r\nU pomoćne radove spadaju sledeće operacije: održavanje i snimanje trase ekrana, raščišćavanje terena od niskog rastinja i šiblja i ravnanje terena, izrada servisnih puteva širine 6 i 9 m, izrada kanala uz servisne puteve, sređivanje prostora za izradu zapune ekrana, bušenje kontrolnih bušotina prečnika 146 mm, nabavka i ugradnja pijezometara.\r\nU osnovne radove spadaju sledeće operacije: iskop rova za uvodni kanal za izradu ekrana sa transportom materijala, izrada armirano betonskih uvodnica, iskop materijala pri izradi kanala za ekran sa transportom materijala, nabavka bentonita i vode koji se troši pri izradi kanala ekrana, nabavka bentonita za pripremanje zapune za ekran, nabavka cementa za pripremanje zapune za ekran, nabavka peska i šljunka za pripremanje zapune za ekran, nabavka vode za pripremanje zapune za ekran, transport zapune do kanala i zapunjavanje kanala zapunom.\r\nPotrebna radna snaga na održavanju objekata odvodnjavanja i vođenja sistema odvodnjavanja u Varijanti 1 data je u Tabeli 7.43, dok je potrebna radna snaga u Varijanti 2 data u Tabeli 7.44.\r\nTabela 7.43. Potrebna radna snaga u Varijanti 1\r\nTabela 7.44. Potrebna radna snaga u Varijanti 2\r\nRazlika u broju ljudstva u obe varijante je 6 radnika, i to u korist Varijante 2, odnosno kada se odvodnjavanje sastoji iz sistema bunara i ekrana. Bruto plata za šefa odvodnjavanja iznosi 1.500 € mesečno, za šefa mene 1.200 € mesečno, za vozače, radnike elektro struke i bravare 800 € mesečno i za fizičke radnike 700 € mesečno.\r\nObzirom da se odvodnjavanjem samo drenažnim bunarima (Varijanta 1) remeti režim i nivo podzemnih voda, moguće je da selo Kličevac ostane bez vode za piće iz bunara, pa je potrebno uložiti 4.000.000 € za izgradnju fabrike za vodu i vodovod.\r\nPored toga remeti se i vlažnost okolnog poljoprivrednog zemljišta, pa je potrebno obezbediti vodu za navodnjavanje 650 hektara zemljišta. Za dovođenje vode za navodnjavanje okolnog poljoprivrednog zemljišta potrebno je izdvojiti 200 € po hektaru.\r\nUkupna ulaganja u sistem zaštite površinskog kopa Drmno od podzemnih voda drenažnim bunarima (Varijanta 1) u period od 2013. do kraja 2038. godine data su po stavkama i godinama u Tabeli 7.45.\r\nTabela 7.45. Troškovi sistema odvodnjavanja podzemnih voda Varijantom 1\r\nIz Tabele 7.45 vidi se da ukupno ulaganje u sistem zaštite površinskog kopa Drmno od podzemnih voda Varijantom 1 iznosi 146.032.300 €.\r\nUkupna ulaganja u sistem zaštite površinskog kopa Drmno od podzemnih voda drenažnim bunarima i vodonepropusnim ekranom (Varijanta 2) u period od 2013. do kraja 2038. godine data su u Tabeli 7.46.\r\nTabela 7.46. Troškovi sistema odvodnjavanja podzemnih voda Varijantom 2 \r\nIz Tabele 7.466 vidi se da ukupno ulaganje u sistem zaštite površinskog kopa Drmno od podzemnih voda Varijantom 2 iznosi 137.235.855 €. Upotrebom Varijante 2 za zaštitu površinskog kopa Drmno od podzemnih voda, do kraja 2038. godine potrebno je uložiti 8.796.445 € manje nego upotrebom Varijante 1.\r\nZa zaštitu površinskog kopa Drmno od podzemnih voda drenažnim bunarima, odnosno Varijantom 1 u narednih 26 godina potrebno je prosečno godišnje ulagati oko 5.616.626 €, dok je za zaštitu Varijantom 2, odnosno bunarima i vodonepropusnim ekranom potrebno prosečno godišnje ulagati oko 5.278.302 €.\r\nU Varijanti 1, investicija u sistem odvodnjavanja iznosi 0,47 €/t uglja, dok investicija upotrebom Varijante 2 u sistem odvodnjavanja iznosi 0,44 €/t uglja.\r\nEkonomski tok projekta za ove dve varijante odvodnjavanja prikazana je u Tabelama 7.47 i 7.48.\r\nSagledano detaljnije, sistem zaštite od podzemnih voda koji se sastoji iz ekrana i drenažnih bunara je povoljniji sa aspekta ukupnih troškova od 137,24*106 € u odnosu na sistem samo od drenažnih bunara sa troškovima od 146,03 *106 €. Razlika ukupnih troškova iznosi 8,8*106 € u korist Varijante 2. Na dijagramu na Slici 7.33, dat je prikaz novčanog toka projekta za čitav vek eksploatacije.\r\nSlika 7.33. Dijagram novčanog toka za ceo vek Projekta za Varijantu 1 i Varijantu 2\r\nKako bi se bolje sagledala dinamika troškova sistema zaštite površinskog kopa od voda, to jest njihovo ponašanje u toku veka trajanja Projekta, analiziran je priraštaj troškova po godinama eksploatacije. Dinamički priraštaj ukupnih godišnjih troškova prikazan je na Dijagramu koeficijenta priraštaja ukupnih godišnjih troškova (Slika 7.34).\r\nTabela 7.47. Ekonomski tok projekta za sistem odvodnjavanja samo drenažnim bunarima do 2038. godine\r\nTabela 7.48. Ekonomski tok projekta za sistem odvodnjavanja drenažnim bunarima i vodonepropusnim ekranom do 2038. godine\r\nSlika 7.34. Dijagram koeficijentapriraštaja ukupnih troškovapo godinama\r\nza Varijantu 1 i Varijantu 2\r\nU Varijanti 2 je trend priraštaja troškova negativan, a u Varijanti 1, ovaj trend je pozitivan. To ukazuje na to da se tokom vremena ukupni godišnji troškovi sistema zaštite od voda u Varijanti 2 smanjuju, dok se u Varijanti 1 i blago uvećavaju.\r\nDijagram troškova po godinama prikazan je na Slici 7.35.\r\nSlika 7.35. Dijagram ukupnih troškova po godinama za Varijantu 1 i Varijantu 2\r\nSa prikazanog dijagrama može se zaključiti da su ukupni godišnji troškovi nešto veći u početnoj fazi realizacije sistema zaštite od voda u Varijanti 2, što je pre svega posledica ulaganja u izradu vodonepropusnog ekrana, ali su u kasnijm fazama realizacije značajno manji od ukupnih godišnjih troškova u Varijanti 1. Osim toga ukupni godišnji troškovi u Varijanti 1 pokazuju izrazitu cikličnost u pojavljivanju ekstremno visokih vrednosti što je posledica stalnih ulaganja u nove linije bunara.\r\nDijagram ukupnih godišnjih diskontovanih troškova (troškovi svedeni na sadašnju vrednost) dat je na Slici 7.36.\r\nSlika 7.36. Dijagram ukupnih diskontovanih troškova po godinama za Varijantu 1 i Varijantu 2\r\nUprosečeni troškovi odvodnjavanja površinskog kopa Drmno od podzemnih voda po toni uglja za period od 26 godina su povoljniji u Varijanti 2 (0,59 €/t u odnosu na 0,62 €/t u Varijanti 1).\r\nObzirom na relativno malu razliku u ukupnim i prosečnim troškovima može se zaključiti da konačnu odluku o usvajanju sistema zaštite od podzemnih voda uslovljava i drugi elementi sistema poput pouzdanosti sistema odvodnjavanja i ekološki efekti vezani za uticaj na nivo podzemnih voda van kontura površinskog kopa i sigurniji rad sistema HE Đerdap.\r\nIzvršena je i analiza uticaja na životnu sredinu i poređenje efikasnosti između navedenih sistema zaštite od podzemnih voda. Izradom vodonepropusnog ekrana na predviđenoj lokaciji (zapadna, severna i istočna strana površinskog kopa) smanjuje se veliki broj drenažnih bunara u sistemu odvodnjavanja. Time se automatski smanjuje i broj pumpnih agregata sa odgovarajućom uštedom energije. Snižava se remećenje režima podzemnih voda, a samim tim i narušavanje životne sredine. Manjim brojem bunara značajno se umanjuje i količina vode koja se odvodi u Mlavu i Dunav, što za posledicu ima bezbedniji rad sistema HE Đerdap.\r\nIz napred navedenog proizašao je i zaključak da je sistem bunara i ekrana ekonomski i ekološki povoljniji.\r\n8. ZAKLJUCNA RAZMATRANJA\r\nPored niza prirodnih, tehničkih, ekonomskih, ekoloških i bezbednosnih faktora i ograničenja jedan od veoma uticajnih prirodnih faktora na površinsku eksploataciju je i ovodnjenost ležišta, odnosno uticaj površinskih i podzemnih voda na proizvodne procese i stabilnost radilišta i završnih kosina kako površinskog kopa tako i odlagališta.\r\nSloženost problematike odvodnjavanja i u tom smislu odvodnjavanje površinskih kopova uslovljava multidisciplinarni pristup i obuhvata odlično poznavanje geoloških, hidrogeoloških i hidroloških karakteristika ležišta kao i dinamike podzemnih voda, hidrotehnike, mehanike stena, bušačkih radova, hidraulike i tehnike izrade bunara, a delom i tehnologije izrade podzemnih prostorija. Obzirom na svu složenost i multidisciplinarnost, sam izbor sistema i izgradnja objekata odvodnjavanja površinskog kopa ne može se provesti bez geološkog i hidrodinamičkog modeliranja radne sredine, korišćenja savremenog pristupa pri određivanju pouzdanosti sistema odvodnjavanja i optimizacije izbora objekata odvodnjavanja.\r\nZa efektivno i efikasno odvodnjavanje površinskih kopova nije dovoljan optimalan izbor sistema i objekata već i dobro organizovan i upravljiv proces odvodnjavanja.\r\nEfektivno i efikasno odvodnjavanje podrazumeva i izbor odgovarajuće metode, objekata i sistema odvodnjavanja površinskih kopova koji se razlikuju među sobom jer neposredno zavise od količina površinskih i podzemnih voda, od fizičko-mehaničkih karakteristika mineralne sirovine i pratećih stena, od tehnologije eksploatacije i dr. Pravilan izbor i realizacija procesa odvodnjavanja treba da opravda funkcionalnost i ekonomičnost u odgovarajućim uslovima ovodnjenosti ležišta. Zbog svoje složenosti i značaja za površinsku eksploataciju, procesu odvodnjavanja neophodno je posvetiti punu pažnju u svim periodima odnosno fazama površinske eksploatacije.\r\nPri planiranju odvodnjavanja do posle eksploatacionog perioda neophodno je ostvariti, pored uslova za sigurnu i pouzdanu eksploataciju i ekološko-socijalne uslove, odnosno eliminisanje negativnih ekoloških uticaja, uspešno korišćenje zemljišta i resursa vode i socijalnu i ekonomsku korist u toku održivog razvoja i rada površinskog kopa.\r\nPri analizi procesa odvodnjavanja neophodno je pre svega da se on u potpunosti definiše, pri čemu je potrebno znati da:\r\n- Proces odvodnj avanja predstavlj a skup aktivnosti;\r\n- Aktivnosti procesa odvodnjavanja doprinose stvaranju novih vrednosti;\r\n- Aktivnosti procesa odvodnjavanja izvode ljudi i/ili oprema;\r\n- Proces odvodnjavanja uključuje parametre radne sredine i organizacione faktore.\r\nIz prethodnog proizlazi princip da proces odvodnjavanja treba da budu organski, a ne mehanički. To znači da su prilikom dizajniranja, kreirani održivi procesi koji deluju duže vreme u budućnosti i koji mogu u sinergiji sa drugim procesima uspešno da obavljaju svoje poslovne aktivnosti.\r\nU funkciji upravljanja procesom odvodnjavanja izdvojeni su upravljački procesi vezani za planiranje, realizaciju, monitoring i kontrolu. Upravljački procesi planiranja i realizacije mogu se poistovetiti sa fazama procesa odvodnjavanja pri čemu se jasno mogu izdvojiti potprocesi i procesne aktivnosti koje se mogu grupisati u faze procesa odvodnjavanja.\r\nTako, grupa potprocesa i procesnih aktivnosti analiza ulaznih podataka i izbor metoda, objekata i sistema odvodnjavanja pripada fazi planiranja. Izlaz iz procesa ili faze planiranja su planovi izgradnje objekata odvodnjavanja i monitoringa i oni predstavljaju ulazne elemente realizacije procesa odvodnjavanja. Grupa potprocesa i procesnih aktivnosti izgradnja, eksploatacija i održavanje objekata odvodnjavanja pripada fazi realizacije. Izlaz iz procesa ili faze realizacija odvodnjavanja su kontinualni podaci o radu, kapacitetu, zastojima, efikasnosti i efektivnosti sistema odvodnjavanja na površinskom kopu. Procesi monitoringa i kontrole realizuju se sve vreme eksploatacije objekata odvodnjavanja i praktično pripadaju fazi realizacije.\r\nProcesno, odvodnjavanje se mora analizirati sa aspekta upravljačkih procesa i sa aspekta tehničko tehnoloških procesa. Sa aspekta upravljanja, standardizovani model koji čine procesi planiranja, realizacije, monitoringa i kontrole čine dovoljan i potreban nivo detaljnosti. Tehničko tehnološki procesi odvodnjavanja su svi oni procesi koji omogućavaju da se efektivno i efikasno realizuje odvodnjavanje površinskog kopa.\r\nDetaljnom analizom procesa odvodnjavanja površinskog kopa identifikovani su sledeći tehničko-tehnološki procesi: analiza prostornih aspekata, analiza geoloških uslova, analiza hidrogeoloških parametara, analiza hidroloških parametara, analiza geomehaničkih parametara, analiza rudarskih radova, izbor sistema odvodnjavanja, izgradnja objekata odvodnjavanja, izbor opreme, sistem monitoringa, sistem kontrole i održavanje sistema odvodnjavanja. Definisani model omogućuje kvalitetno i pouzdano odvijanje procesa odvodnjavanja u svim njegovim fazama, od preliminarnih planova, preko izrade investiciono tehničke dokumentacije do izgradnje i eksploatacije sistema odvodnjavanja jer ima procesno determinisan tok i jasnu proceduru, odnosno metodologiju izbora sistema. Obuhvatanjem parametara efektivnosti i efikasnosti pojedinih delova sistema i sistema u celini preko metoda ocene pouzdanosti sistema, ekoloških uticaja i ekološke cene kao i ekonomske ocene rentabilnosti u pomenutu metodologiju dobijen je sveobuhvatni model za optimizaciju sistema odvodnjavanja. Metodologija i integralni tehno ekonomski model predstavljeni preko modela procesa razvijeni su tako da obuhvate sve aspekte procesnih aktivnosti uz istovremenu kvantitativnu i kvalitativnu ocenu svih specifičnosti planiranja, realizacije i upravljanja sistemima odvodnjavanja ali istovremeno može da se koristi i kao informaciona osnova za izgradnju integralnog informacionog sistema odvodnjavanja. Rad predstavlja jasnu sistematizaciju procesnih aktivnosti po logičkim celinama uz uvažavanje svih ulaznih i izlaznih podataka u svaki od izgrađenih modela procesa.\r\nOpisani model predstavlja sintezu teorijskih osnova kao i praktičnih aspekata realizacije sistema odvodnjavanja. Upravo praktični aspekti realizacije sistema odvodnjavanja inkorporirani u teorijske osnove omogućili su razvoj adekvatnog modela optimizacije sistema odvodnjavanja koji nudi jedinstven mehanizam za analizu kao i raznovrstan skup metoda i alata za optimizaciju sistema odvodnjavanja i predstavlja potpunu proceduru stručnjacima koji praktično realizuju projekte odvodnjavanja.\r\nRazvijeni model optimizacije sistema odvodnjavanja omogućava efektivniju i efikasniju realizaciju ovakvih projekata u odnosu na dosadašnji pristup. Koristeći ovaj model moguće je još u fazi planiranja projekata odvodnjavanja izbeći sve potencijalne rizike kako sa tehničko-tehnološkog tako i sa socijalnog, ekološkog i ekonomskog aspekta. Predviđena iterativnost u fazi planiranja ovakvih projekta omogućuje stalno preispitivanje rezultata i učenja što je svakako dodatni benefit realizovanog modela.\r\nDefinisani model u potpunosti je verifikovan na primeru izbora objekata odvodnjavanja i optimizacije sistema odvodnjavanja podzemnih voda na površinskom kopu Drmno.\r\nImajući u vidu veoma veliki priliv podzemnih voda u aluvijonu reka Dunav i Mlava, izvršena je detaljna tehno-ekonomska analiza mogućnosti zaštite površinskog kopa Drmno samo linijama bunara ili kombinacijom vodonepropusnog ekrana i linija bunara sa umanjenim brojem bunara. Date su osnove hidrodinamičkog proračuna sniženja nivoa podzemnih voda i prikazan hidrodinamički model ležišta uglja Drmno, a metodologija obuhvata rekalibraciju hidrodinamičkog modela ležišta uglja Drmno, hidrodinamički proračun sniženja nivoa podzemnih voda i rezultate prognoznih proračuna, analizu pouzdanosti i tehno-ekonomsku analizu.\r\nKada je reč o pravcima daljih istraživanja iz ove oblasti, svakako imperativ predstavlja izgradnja integralnog informacionog sistema odvodnjavanja površinskih kopova koji treba da omogući kvalitetnije predstavljanje ulaznih parametara i uslova odvodnjavanja kroz model ležišta i model površinskog kopa kao i specifičnih analiza tehničko-tehnoloških, ekoloških i ekonomskih rizika u svim fazama realizacije modela odnosno projekta odvodnjavanja.\r\n"]]]]]]]]],["collection",{"collectionId":"13"},["elementSetContainer",["elementSet",{"elementSetId":"1"},["name","Dublin Core"],["description","The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/."],["elementContainer",["element",{"elementId":"50"},["name","Title"],["description","A name given to the resource"],["elementTextContainer",["elementText",{"elementTextId":"13"},["text","Докторске дисертације"]]]],["element",{"elementId":"93"},["name","Alternative Title"],["description","An alternative name for the resource. The distinction between titles and alternative titles is application-specific."],["elementTextContainer",["elementText",{"elementTextId":"1496"},["text","Doktorske disertacije"]]]]]]]],["elementSetContainer",["elementSet",{"elementSetId":"1"},["name","Dublin Core"],["description","The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/."],["elementContainer",["element",{"elementId":"131"},["name","Provenance"],["description","A statement of any changes in ownership and custody of the resource since its creation that are significant for its authenticity, integrity, and interpretation. The statement may include a description of any changes successive custodians made to the resource."],["elementTextContainer",["elementText",{"elementTextId":"15931"},["text","Докторати"]]]],["element",{"elementId":"129"},["name","Mediator"],["description","An entity that mediates access to the resource and for whom the resource is intended or useful. In an educational context, a mediator might be a parent, teacher, teaching assistant, or care-giver."],["elementTextContainer",["elementText",{"elementTextId":"15932"},["text","Томашевић Александра"]]]],["element",{"elementId":"50"},["name","Title"],["description","A name given to the resource"],["elementTextContainer",["elementText",{"elementTextId":"15933"},["text","Оптимизација система одводњавања површинских копова"]],["elementText",{"elementTextId":"15934"},["text","Optimization of opencast mines dewatering systems"]]]],["element",{"elementId":"93"},["name","Alternative Title"],["description","An alternative name for the resource. The distinction between titles and alternative titles is application-specific."],["elementTextContainer",["elementText",{"elementTextId":"15935"},["text","DD_Subaranovic Tomislav"]]]],["element",{"elementId":"49"},["name","Subject"],["description","The topic of the resource"],["elementTextContainer",["elementText",{"elementTextId":"15936"},["text","одводњавање"]],["elementText",{"elementTextId":"15937"},["text","површински коп"]],["elementText",{"elementTextId":"15938"},["text","процес"]],["elementText",{"elementTextId":"15939"},["text","поузданост"]],["elementText",{"elementTextId":"15940"},["text","екологија"]],["elementText",{"elementTextId":"15941"},["text","економија"]],["elementText",{"elementTextId":"15942"},["text","dewatering"]],["elementText",{"elementTextId":"15943"},["text","opencast mine"]],["elementText",{"elementTextId":"15944"},["text","process"]],["elementText",{"elementTextId":"15945"},["text","reliability"]],["elementText",{"elementTextId":"15946"},["text","environment"]],["elementText",{"elementTextId":"15947"},["text","economics"]]]],["element",{"elementId":"39"},["name","Creator"],["description","An entity primarily responsible for making the resource"],["elementTextContainer",["elementText",{"elementTextId":"15950"},["text","Шубарановић Томислав"]]]],["element",{"elementId":"45"},["name","Publisher"],["description","An entity responsible for making the resource available"],["elementTextContainer",["elementText",{"elementTextId":"15951"},["text","Универзитет у Београду - Рударско-геолошки факултет"]]]],["element",{"elementId":"40"},["name","Date"],["description","A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource"],["elementTextContainer",["elementText",{"elementTextId":"15952"},["text","2013"]]]],["element",{"elementId":"37"},["name","Contributor"],["description","An entity responsible for making contributions to the resource"],["elementTextContainer",["elementText",{"elementTextId":"15953"},["text","Павловић Владимир"]],["elementText",{"elementTextId":"15954"},["text","Колоња Божо"]],["elementText",{"elementTextId":"15955"},["text","Душан Поломчић"]],["elementText",{"elementTextId":"15956"},["text","Милан Кукрика"]]]],["element",{"elementId":"47"},["name","Rights"],["description","Information about rights held in and over the resource"],["elementTextContainer",["elementText",{"elementTextId":"15957"},["text","Ауторство-Некомерцијално-Делити под истим условима 3.0 Србија (CC BY-NC-ND 3.0)"]]]],["element",{"elementId":"42"},["name","Format"],["description","The file format, physical medium, or dimensions of the resource"],["elementTextContainer",["elementText",{"elementTextId":"15958"},["text","pdf"]]]],["element",{"elementId":"44"},["name","Language"],["description","A language of the resource"],["elementTextContainer",["elementText",{"elementTextId":"15959"},["text","српски"]]]],["element",{"elementId":"51"},["name","Type"],["description","The nature or genre of the resource"],["elementTextContainer",["elementText",{"elementTextId":"15960"},["text","text"]]]],["element",{"elementId":"43"},["name","Identifier"],["description","An unambiguous reference to the resource within a given context"],["elementTextContainer",["elementText",{"elementTextId":"15961"},["text","AT-42833-0210"]]]],["element",{"elementId":"41"},["name","Description"],["description","An account of the resource"],["elementTextContainer",["elementText",{"elementTextId":"16011"},["text","Савремена површинска експлоатација минералних сировина подразумева еколошки и економски ефикасно и поуздано одводњавање без обзира на сложеност хидрогеолошких, хидролошких и других природних услова лежишта. Систем одводњавања површинског копа треба да буде добро одабран, да је састављен од објеката који по својим капацитетима и поузданошћу рада могу да обезбеде сакупљање и одвођење површинских вода и успешну заштиту од подземних вода са аспекта поуздане експлоатације лежишта, заштите људи и инфраструктурних објеката уз истовремено, најмање еколошки негативне утицаје.\r\nИстраживања у дисертацији односе се на дефинисање модела за оптимизацију система одводњавања површинских копова базираном на процесно орјентисаној методологији која подразумева системску и процесну анализу избора система одводњавања и дефинисање процесних модела почев од анализе улазних података и услова одводњавања преко избора функционално поузданих и економски и еколошки ефикасних објеката и система одводњавања. У оквиру истраживања дефинисан је модел процеса система одводњавања на бази кога су изграђени процесни модели свих појединачних процеса у оквиру модела и заједно чине методолошки приступ оптимизацији система одводњавања. У модел су увршћене и методе поузданости, анализе еколошких аспеката и економске оцене у функцији избора оптимизованих решења система одводњавања.\r\nЦиљ истраживања је да се на бази постављеног модела дефинише оптимална структура система одводњавања по критеријуму поузданости, еколошких утицаја и економичности у условима реалних природних, техничких и организационих ограничења.\r\nМетодологија и интегрални техно-економски модел за оптимизацију система одводњавања површинских копова су применљиви у свим фазама површинске експлоатације, односно у свим фазама животног циклуса површинског копа. Имплементација овако конципираног модела у рударску праксу би омогућила знатно поузданија пројектна решења система одводњавања уз боље економске и еколошке учинке."]],["elementText",{"elementTextId":"16012"},["text"," Modern surface mining of raw minerals means ecologically and economically efficient and reliable dewatering regardless of the hydro-geological, hydrological, and other natural deposits conditions complexity. Dewatering system of the opencast mine should be well selected, being made up of facilities that by their capacity and reliability of operation can provide collection and drainage of surface water and effective protection against groundwater in terms of reliable deposit mining, people protection and infrastructure facilities with at the same time, at the least negative environmental impacts.\r\nThe research in this dissertation refer to the defining model for optimization of the dewatering system for opencast mines based on process-oriented methodology that involves system and process analysis for selection of dewatering system and definition of process models starting from analysis of input data and dewatering conditions to selecting of functionally reliable and economically and environmentally efficient facilities and dewatering systems. Within research has been defined a dewatering system process model based on, which was developed a process models of all individual processes within the model making together methodological approach for dewatering system optimization. In the model have been incorporated reliability methods, analysis of environmental aspects and economic assessments in the function to select optimized solutions for dewatering system.\r\nThe aim of the research is that on the base of the presented model is to be defined the optimal structure of dewatering system, according to the reliability criteria, environmental impacts and cost-effectiveness in terms of real natural, technical and organizational constraints.\r\nMethodology and an integrated techno-economic model for dewatering system optimization at opencast mines are applicable in all phases of surface mining, that is, in all phases of the opencast mine life. The implementation of this model concept into the mining practices would enable more reliable design solutions for dewatering system with better economic and environmental effects."]]]]]]],["tagContainer",["tag",{"tagId":"617"},["name","dewatering"]],["tag",{"tagId":"620"},["name","economics"]],["tag",{"tagId":"282"},["name","environment"]],["tag",{"tagId":"618"},["name","opencast mine"]],["tag",{"tagId":"619"},["name","process"]],["tag",{"tagId":"266"},["name","reliability"]],["tag",{"tagId":"616"},["name","екологија"]],["tag",{"tagId":"596"},["name","економија"]],["tag",{"tagId":"451"},["name","одводњавање"]],["tag",{"tagId":"4"},["name","површински коп"]],["tag",{"tagId":"259"},["name","поузданост"]],["tag",{"tagId":"615"},["name","процес"]]]]]