MONITORING THE MOVEMENTS OF A WASTE ROCK PILE IN THE BÜKKÁBRÁNY MINE OF THE MÁTRAI POWER STATION LTD
HAVASI István1, KLEIBER Márk2
Intézeti tanszékvezető egyetemi docens, PhD gbmhi@uni-miskolc.hu
Geofizikai és Térinformatikai Intézet, Miskolci Egyetem Technológus, MSc
markdc@citromail.hu
Mátrai Erőmű Zrt, Bükkábrányi Bányaüzem
Kivonat: A tanulmány a Miskolci Egyetem 2018. évi Felsőoktatási Intézményi Kiválósági Program (FIKP) keretében elnyert pályázat részeként íródott. A kutatómunka a meddőhányók mozgásmérésére irányult.
Mintaterületként a Bükkábrányi Bánya belső meddőhányója lett kiválasztva, amelyhez kötődően, a létesített monitoring pontrendszer vonatkozásában, az üzemben már évek óta rendszeresen végeznek GPS észleléseket.
Kulcsszavak: bányamérés, meddőhányók, mozgásvizsgálat, komplex kiértékelés.
Abstract: This study was written as a part of a gained project in the frame of the Higher Education Excellence Program (HEEP) at the University of Miskolc in 2018. My research aimed at monitoring the movements of waste rock piles. The inner waste rock pile of Bükkábrány Mine was selected as a test area. Considering this waste rock pile GPS observations have been performed relating to the established monitoring point system for several years regularly.
Keywords: mine surveying, waste rock piles, monitoring of movements, complex evaluation.
1. MOZGÁSMÉRÉSEK A KUTATÁSI MINTATERÜLETEN
A Bükkábrányi Bányaüzemben mind a hányófelmérésre, mind pedig a hányóállékonyság vizsgálatára GPS mérési technikát használnak. Általánosan megállapítható az, hogy a bányászati folyamatok különböző süllyedési, állékonysági problémákat idéznek elő, akár a víztelenítés miatt a bánya környezetében, akár a bányatelken belül. A témát illetően most az utóbbira koncentrálva elmondható az, hogy a belső hányók képzésekor folyamatosan/rendszeresen ellenőrizni kell a meddőhányó stabilitását, tekintetbe véve a bányabeli állandó és biztonságos munkavégzés fenntartását [1], [2]. A fellépő mozgások (vízszintes elmozdulás, süllyedés) alakulásáról az egyes rézsűszinteken metszetek mentén állandósított mérési pontok (itt fakarók) ismételt mérése, és a kapott eredmények rendszeres értékelése alapján lehet megállapításokat tenni. Az időszakos mérések gyakorisága a monitoring pontok többségénél kb. 3 hónap. Az egyes mérési pontokon (kb. 15 darab) a GPS vevő 1 percig másodpercenként végzi az adatgyűjtést (60 mérés), majd pedig mind a vízszintes, mind pedig a magassági koordinátákat eltárolja.
2. A HÁNYÓ MOZGÁSVIZSGÁLATI PONTRENDSZERÉNEK BEMUTATÁSA
Az egyes monitoring pontok helyét is szem előtt tartva mozgásvizsgálati zónákat (I., II. és III.) alakítottunk ki. Eszerint a fakaróval közel szelvényvonalak mentén állandósított 18 db mérési pontot az alábbi 3 ilyen zónába foglaltuk bele:
134
I. technikailag rendezett terület figyelőpontjai (PV-1,2,3),
II. technikai rendezés előtt álló, viszonylag nyugalomban lévő hányóterület figyelőpontjai (A-A 1,2,3,5, B-B 1,2,3, C-C 1),
III. aktív hányótöltési területen kihelyezett pontok (P1,2,3,4,5, A-A 4,6).
3. A MOZGÁSMÉRÉSI EREDMÉNYEK KOMPLEX KIÉRTÉKELÉSÉRŐL
A Bükkábrányi Bánya belső hányóterülete mozgásmérési eredményeinek komplex kiértékeléséhez egyrészt grafikus eljárást, másrészt pedig statisztikai elemzést alkalmaztunk [3]. Mindkét vizsgálati módszerhez az összes mérési pont minden rendelkezésünkre álló megmért koordinátáját felhasználtuk. A monitoring pontok többségénél ez általában 6-8 mérési alkalmat jelentett, kivéve A-A-6 és a Q jelű pontokat, amelyekre kevés, csak négy mérési időpontra vonatkozó adat volt, ezért azok statisztikai vizsgálatával különösebben nem foglalkoztunk. Kivételt jelentett még a B-B-1 pont is, amely esetében a feldolgozás céljából igen bőséges 27 mérési alkalom adatait is figyelembe vettük. A két kiértékelési eljárás teljesen hasonló volt abból a szempontból, hogy azoknál a hangsúlyt a változás (esetleges mozgás) – idő kapcsolatra helyeztük. Így hát mélyebben nem vizsgáltuk a mozgásjelenségeket kiváltó okokat. A grafikus eljárás során minden egyes vizsgálati pontra összeállítottunk egy Excel táblázatot, amely tartalmazza a koordináta-változásokat/vonatkozó mozgásjellemzőket, és az abban foglalt adatok felhasználásával az idő függvényében még négyféle grafikon is készült.
A komplex kiértékelés második részében statisztikai elemzést/próbát alkalmaztunk. A statisztikai próbák gyakorlati végrehajtásakor a következő lépéseket szükséges követni [4]:
1. a kérdés megfogalmazása, 2. a nullhipotézis felállítása,
3. a megfelelő statisztika kiválasztása,
4. a statisztika kiszámítása a mérési és számítási adatok alapján,
5. a statisztika szignifikancia szinttől függő elméleti értékének meghatározása, 6. döntéshozatal a nullhipotézis elfogadásáról, vagy elvetéséről.
Konkrét esetünkben az 1. pont a feladat típusbesorolását jelenti. Az egyes mérési pontokra végzett tesztek során mindig meghatároztuk a két változó (a monitoring pont valamelyik koordinátája és a mérési időpont) kapcsolatát jellemző tapasztalati korrelációs együtthatót . Azt is szem előtt tartottuk, hogy két változó akkor, és csak akkor volt független, ha azok korrelálatlanok voltak. A függetlenség vizsgálatakor, az előző megállapítást betartva, a tapasztalati korrelációs együtthatóra a következő nullhipotézist állítottuk fel:
. (1) A megfelelő statisztika kiválasztásakor pedig az alábbi mellett döntöttünk:
, (2)
ahol:
n - a statisztikai próbába bevont elemek száma.
135
Erre a statisztikára bizonyítható az, hogy az egy f = (n-2) szabadságfokú t eloszlású.
Ezek után az egyes vizsgálati pontoknál, a megválasztott statisztika segítségével, a rendelkezésünkre álló mérési és számítási adatok alapján meg tudtuk határozni a t statisztika számértékét.
Ezt követően pedig különböző szignifikancia szintek esetén (0,90, 0,80 és 0,70) a megfelelő táblázatból kikerestük a statisztika elméleti értékét.
Végezetül pedig összevetettük a statisztika számított és elméleti táblázatbeli értékét az egyes szignifikancia szinteken azzal a céllal, hogy döntést hozzunk a nullhipotézis megválasztott szignifikancia szinten történő elfogadásáról, vagy esetleges elvetéséről.
Minthogy két változó függetlenségére (azaz a mozdulatlanságra) írtuk fel a nullhipotézist, annak nem teljesülése esetén mozgást kellett feltételeznünk. Ezt az ilyen esetekben azért bizonytalanabb megállapításokkal fogalmaztuk meg, mert azt az alacsonyabb szignifikancia szinten elvégzett statisztikai próbák eredményei indokolják. Ha ugyanis a statisztikai próba csak viszonylag alacsony 0,70 körüli szignifikancia szinten teljesül, akkor abban az esetben a mozdulatlanság tényét már nem tekinthetjük elfogadhatónak. Ilyenkor meghatározzuk azt a minimális szignifikancia szintet is, amelynél még a próba teljesül, és az értékelést/döntést majd csak ezt követően hajtjuk végre.
Ezután elvégezve az összes monitoring pontra mind a grafikus eljárást, mind a statisztikai próbákat a kiértékelési vizsgálatokat Excel táblákba foglaltuk össze. Egyrészt tehát rendelkezésünkre áll a 3 mozgásmérési zóna 18 vizsgálati pontja grafikus feldolgozásának függvényei, másrészt pedig e mérési pontokra vonatkozó statisztikai próbák eredményei is.
Felhasználva előző vizsgálati eredményeket már megadhatók a monitoring pontok mozdulatlanságára vagy mozgására vonatkozó következtetése.
Végül pedig ezek és a grafikus eljárás függvényei felhasználásával az 1. ábrán szemléltetjük az egyes mérési pontok mozgásvizsgálati értékelését, és erre alapozottan - a vizsgálati időszakra - a hányóterületre jellemző mozgásjelenséget.
1. ábra. A komplex kiértékelés eredménye, mozgásirányok (Lásd beszínezett nyilak!)
136
4. ÖSSZEFOGLALÁS
Tanulmányunkban a MERT Bükkábrányi Bányája belső hányójának mozgásvizsgálatával foglalkoztunk. A hányóterületen létesített monitoring pontok rendszeres GPS mérése alapján végrehajtott komplex kiértékelés eredményeire támaszkodva hoztunk döntéseket a mozdulatlanságra, illetve a mozgásra vonatkozóan. Felhasználva az egyes pontok kiértékelési Excel-táblázatait és a komplex kiértékelés 1. ábra jelöléseivel szemléltetett eredményeit a következők állapíthatók meg:
1. A technikailag rendezett területen (I. zóna) már nincsenek, illetve csak elhanyagolható mértékű mozgások vannak.
2. A technikai rendezés előtt álló területen (II. zóna) mozgások mutathatók ki. E zóna 8 vizsgálati pontját tekintve 3 esetében (az I. zónához közel) csak z irányú, 3 pontnál mindhárom tengely irányú és 2 pont kapcsán pedig z és x irányú mozgások léptek fel.
3. Az aktív hányótöltési terület (III. zóna) vizsgálati pontjait főképp z irányú mozgások jellemzik. Ez alól kivételt jelent e zóna déli széle két pontjának mindhárom tengely irányú, valamint az északi szélen lévő P1 pont y irányú mozgása. E mozgásvizsgálati zóna pontjai többségénél az ismételt mérések gyakorisága átlagosan 4 nap volt. Sajnos azonban, hogy az itt lévő pontok nem biztosítanak hosszabbtávú információkat a mozgásjelenségről, minthogy azok többsége a bányászati technológia miatt megsemmisül. Az aktív hányótöltési terület mozgásának jobb megismerése végett, ha az szükséges, más – e tanulmányban korábban már megemlített – új bányamérési módszerek valamelyikének esetleges alkalmazása mérlegelendő.
5.KÖSZÖNETNYÍLVÁNÍTÁS
"A tanulmány/kutatómunka az ME-FIKP természeti erőforrások optimalizálása korszerű anyagtechnológiákra alapozva: energetikával, vízzel, anyagfejlesztéssel és smart technológiákkal kapcsolatos kutatások részeként valósult meg."
6.FELHASZNÁLT IRODALOM
[1] KLEIBER, M., HAVASI, I., KONKOLY, Á.: Bányamérési munkák a Mátrai Erőmű Zrt. Bükkábrányi Bányaüzemében. Bányászati és Kohászati Lapok (ISSN: 0522-3512) 148: (2) (pp.7-14) (2015).
[2] KLEIBER, M.: A MERT Zrt. Bükkábrányi Bánya geodéziai felmérésének és a mérések feldolgozásának egymást kiegészítő tevékenységi szakaszai. Diplomamunka, 2016.
(Konzulens: Dr. Havasi István – Konkoly Ádám)
[3] HAVASI, I., CSÖRGITS, P.: A Hasznosi völgyzárógát magassági értelmű
mozgásvizsgálata. Miskolci Egyetem Közleményei, Bányászat, 79. kötet /HU ISSN 1417-5398
[4] DETREKŐI, Á.: Geodéziai mérések matematikai feldolgozása. Egyetemi jegyzet, BME, 1987.
137