PROBNA PODZEMNA EKSPLOATACIJA ARHITEKTONSKO-GRAÐEVNOG KAMENA U KAMENOLOMU "KANFANAR", ISTRA

Abstract

The preliminary report about results obtained during the trial underground exploitation of stratified limestones. The proces of exploitation is described in details, and the methods for designing the underground exploitation in dimension stone field was suggested. [PUBLICATION ABSTRACT]

Headnote

Preliminarno izvjdk o rezultatima praknja probne podzemne eksploatacije arhitektonsko-gradevnog kamena u slojevitom le2iStu. Podzemna je eksploatacija detaljno opisana i sugerirane su metode za njeno izvodenje.

Kljucne rijeci: Arhitektonsko-gradevni kamen, Podzemna eksploatacija, Blokovi kamena

The preliminary report about results obtained during the trial underground exploitation of stratified limestones. The proces of exploitation is described in details, and the methods for designing the underground exploitation in dimension stone field was suggested.

Key-words: Dimenzion stone, Underground excavation, Stone blocks

Uvod

Djelatnost eksploatacije ili "branjaw kamena na Istarskom poluotoku datira joS od Rimskih vremena PIV~ poznati veCi kamenolom razvijen je oko I stoljeCa P . ~Vi nkuranu kraj Pule Od kamena iz tog kamenoloma izgradena je poZnata Arena Puli Tijekom stoljefa ova se djelatnost Siri i nastavlja do danaSnjih dana. Njezin znaCaj lTemenopmos tale sve veei, a kamen dobiven iz istarskih kamenoloma poeinje se izvoziti diljem svijeta. Poslije 11. svjetskog rats ujedinjuju se brojna us~jesna poduzeCa koja su djelovala na istarskom poluotoku u poduzece "KAMEN" koje posluje sve do danas.

DionilSko druStvo "KAMEN" bavi se proizvodnjom, preradom i ugradbom arhitektonskogradevnog kamena vet duEi niz godina. Upravne zgrade i pogoni prerade tvrtke "KAMEN" dd nalaze se u srcu poluotoka Istre, u gradu Pazinu. Tijekom desetljeda, tvrtka je razvila eksploataciju blokova kamena na vise lokaliteta diljem Istre. To su kamenolomi Kirmenjak, Selina, Kanfanar, Vinkuran, Valtura, Grofnjan i Sv.Lucija. Osim ovih aktivnih kamenoloma trenutno su neaktivni Planik i Istranka koji se nalaze na jufnim obroncima planine UCke. Aktivni kamenolomi proizvode od 23 000 m3 do 25 000 m3 blokova godibnje, od kojih se oko 50% izvozi, uglavnom na zapadnoeuropsko trijSte. Od ukupne koliCine blokova, u Kanfanaru se na ZIetiri aktivna radilsta izvadi oko 14 000 m3 blokova godsnje. Sva Zagreb, 1996. proizvodnja odvija se povr9inskim- kopbvima, ' prespliting miniranjem otkrivke, te potpilivanjem i obaranjem primarnih blokova duZina od 25 m do 35 m, visine 5,40 m i debljine oko 1,4 m. Komercijalni se blokovi dobivaju iz primarnog bloka buSenjem i piljenjem uz poStivanje slojevitosti. Visine komercijalnih blokova su odrectene izrazitim slabo vezanim slojnicama, a duiine se odreduju prema zahtjevima trZSta i pilane. Blokovi se diEu pomoCu utovarivah tipa CAT 980C ili CAT 988B.

Arhitektonsko-gradevni kamen Istarskog poluotoka je vapnenac jurske (Kirmenjak) i kredne (Kanfanar, Selina) starosti. LeZiSta su slojevita razliEite debljine slojeva. Meduslojne plohe su slabije ili jaee vezane o*no tipu veziva slojnice KaraktedstiEno slojeve je to da se kvaliteta kamena vrlo nepredvidljivo mjenja po pruzanju slojeva a relativno predvidljivo po padu slojeva. Naslage kredne starosti upadaju prema istoh pod nagibom od 00 do 4 ~S.v i aktivni kamenolomi Istre eksploatiraju se povdinskim otkopavanjem. Izuzetak je kamenolorn ,,Sv.Stjepantl kod Istarskih-~oplica (sl. 1)koji se do 50-ih godina eksploatirao podzemnom eksploatacijom. Ovaj je kamenolorn iscrpljen i napusten.

Uvodenjem suvremenijih strojeva u eksploataciji kamena, povehva se proizvodnja. Ovisno o geoloSkim uvjetirna leiiSta povetavaju se takoder debljina i koliCina otkrivke. Ograniknost korisne debljine sloja ima za posljedicu povehvanje koliCine otkrivke prema m3 proizvedenog bloka. Ta je tendencija u pojedinim kamenolomima dovela do toga da visina otkrivke doseZe i do 20-ak metara, prema 3-6 metara eksploatabilnog sloja. Osim toga, takvo stanje dovodi do nagomilavanja sve veCih jaloviSta kao i do sve veCih poremehja u okolsu.

ImajuCi u vidu sve navedene elemente, te prateti tendencije razvoja kamenarstva u svijetu, poglavito u Italiji, potelo se razmiSljati o uvodenju podzemne eksploatacije u kamenolomu Kanfanar, u kojemu je problem otkrivke naviSe iwaten.

Temeljni razlozi koji su doveli do probne podzemne eksploatacije

Razloge za podzemnu ekploataciju u kamenolomu Kanfanar moZemo podijeliti na dvije temeljne grupe i to:

-ekoloSki razlozi i

-tehno-ekonomski razlozi

Razvojem druStva i njegovog odnosa prema prirodi, koju smo samo posudili od svojih potomaka, razvija se i odnos prema svim djelatnostima koje nardavaju naS okoliS. Medu te djelatnosi spada i djelatnost eksploatacije arhitektonsko-gradevnog kamena, koja takoder poCinje doZivljavati promjene u smislu boljeg oCuvanja i manjeg naruSavanja prostora i prirode koja nas okruhje. Eksploatacija kamena polako prelazi s povrSinske na podzemnu te na taj naCin postaje sve manje "otvorena ranan na povrSini zemlje. Osim eksploatacije, koja polako silazi u podzemlje, mnogo je uradeno na proCiShvanju otpadnih voda kao i na smanjenju kamene praSine prilikom rada.

S tehno-ekonomskog stajalista, uvodenjem podzemne eksploatacije, oCekuje se relativno smanjenje trodkova proizvodnje, kao i poboljSanje rada s obzirom da se radi s "krovom nad glavom". Osim toga, prilikom podzemne eksploatacije, ne dolazi do gomilanja velikih koliCina jalovog materijala, Sto smanjuje potrebu za:

-velikim jalovigtem,

-velikom mehanizacijom za prebacivanje jalovine i

-velikim brojem ljudi na eksploataciji

Ovi faktori pozitivno utjdu na smanjenje cijene koStanja. Treba medutim imati u vidu i negativne elemente koji diZu cijenu kobtanja, a to su:

-ogranikna velitina eksploatacije po stroju za dobivanje (sjekatici) i

-veCe investicije u pripremne radnje i otvaranje takvog kamenoloma.

Medutim, usprkos ovim Cinjenicama, &to su upravo zahtjevi za zaStitom okoliSa toliko precizni da jednostavno prisiljavaju proizvodak na uvodenje podzemne eksploatacije kako bi se tr2iSte osiguralo odredenom vrstom sirovine, a ujedno udovoljilo ekoloSkim zahtjevima.

ImajuCi u vidu ove razloge i primjenjujuki ih na situaciju u kamenolomima tvrtke "KAMEN", projektirana je probna podzemna eksploatacija u kamenolomu Kanfanar 11.

Temeljni parametri koji se utvrduju probnom eksploatacijom

Otvaranje i razvoj podzemnog kamenoloma vrlo je sloZen proces. Sastoji se od viSe faza rada, kako u pripremi, tako i u probnoj ekspolataciji, s ciljem da se dobiju parametri dostatni za projektiranje podzemnog kopa. Shemu razvoja projekta podzemnog kamenoloma prikazali su F o r n a r o i B o s t i c i o (1994,1995) te P e 1 i z z a et al. (1994) u izlaganju na 16-om s jetskom rudarskom kongresu. Ovaj "diagram tokan dan je u tablici 1 i predstavlja odlibn vo'did svima koji se namjeravaju upustiti u ovaj posao. Njime su obuh- vaCene sve faze pripremnih radova koje treba obaviti prije poCetka operativnih radova na samom terenu.

Kaka na teritoriju Hrvatske nije razvijena tradicija podzemne eksploatacije arhitektonsko-gradevnog kamena uz iznimku kamenoloma Sv.Stjepan u Istri, nije bilo na raspolaganju iskustvenih podataka na temelju kojih bi se laMe pristupilo izradi "Elaborata za probnu podzemnu eksloataciju kamena u kamenolomu Kanfanar 11". Na osnovu konzultiranja s domadim i stranim strutnjacima i iskustva steknih dugogodiSnjim radom i posjetama nekolicini podzemnih kamenoloma, projektirana je probna eksploatacija u kamenolomu Kanfanar I1 sa sljedeCim ciljevima:

- utvrditi geomehanicka svojstva stijenske mase, po moguhosti, "in situ",

- utvrditi tehitko-ekonomske parametre primjenjene mehanizacije u probnoj eksploataciji,

- utvrditi tehnoloSke parametre eksploatacije, a posebno koeficijente iskoriStenja stijenske mase,

- obavljati stalna opahnja s obzirom na:

- mikrotektoniku i kdke fenomene,

- stabilnost krovine i stupova, te

- ostalih elemenata vainih za sigurnost na radu i

- sistematizirati rezultate i utvrditi osnovne elemente za izradu Glavnog projekta.

Elaborat, na osnovu kojega se izvodi probna eksploatacija, izraden je na temelju postavki o podzemnim pritiscima Protodjakonova u kombinaciji s iskustvenim podacima slitnih kamenoloma u Italiji. Prilikom izrade elaborata koriSteni su i iskustveni podaci firme FANTINI s.rl. iz Rima.

Orijentacijski proraEun jamskih pritisaka i dimenzioniranje jamskih prostorija

Prije proratunavanja otvorenih prostora provjeravani su pojedini elementi postojekih jamskih pogona. Medutim, to je bilo slabo usporedivo, buduCi da se u Italiji radi uglavnom o kamenolomima u mramoru Cija je elastitnost znatno veCa od naSeg vapnenca. U kamenolomu Sv.Stjepan ukupna otvorena povrSina iznosi 10747 m2 prema 1197 m2 povrSine stupova koji drZe krovinu. Ovaj je odnos pribliZno 9:l. U kamenolomu Sv.Stjepan eksploatirao se vapnenac kredne starosti. LefiSte je slojevite grade oblika velike le&. U kamenolomu "Aquilla Bianca" u provinciji Lasa (Italija), eksploatira se mramor podzemnim metodama nekoliko stotina godina (R i b a c c h i, 1969). U ovom kamenolomu, prema podacima stare karte eksploatacije koja je bila dostupna, odnos slobodne krovine prema povrSini stupova iznosi 6:l. U stupovima ovog kamenoloma procjenjujemo ostaje oko 16% stijenske mase. U kamenolomu vapnenackog konglomerata "Ceppo di Gre" ostavlja se u stupovima 20-25% stijenske mase.

Poktni elementi eksploatacije u slojevitom leZiStu Kanfanar obuhvatili su nekoliko medusobno pove- zanih problema:

-koliki treba predvidjeti odnos slobodne krovine prema povrsini nosivih stupova,

- kolike Ce biti dimenzije stupova odnosu na otvorene prostorije,

- treba li stupove ostavljati u pravilnom rasporedu ili ne,

- treba li poStivati dimenzije stroja za dobivanje, lanCane sjekaace, a izvedeni prostor prilagoditi postojebj utovarnoj mehanizaciji ili ne,

- gdje odrediti lokaciju za probnu proizvodnju s tim da se ne utj& na redovnu

- kako organizirati odgovarajute pratenje stanja pritiska i

- koliki prostor treba osloboditi da bude dostatan za potrebna geomehani* mjerenja?

Za eksploataciju je odabrana podzemna sjekaCica firme FANTINI iz Rima, tipa G 70 sa sljedeCim karakteristikama:

*teZina .................................................................. 6 000 kg

*teZina hidrauliCnog pogona ............................2 000 kg

*obujam rezervoara za hidrauliCno ulje .............3 00 lit

*obujam rezervoara za mast ................................. 1,8 kg

*brzina lanca ..........................................(0-0,71)m/sec

*brzina napredovanja.................................(0-7)cm/min

*Sirina reza ............................................................. 38 mm

*korisna dubina reza .............................................. 2,4 m

*potroSnja vode .............................................. 20 iit/min

*ukupna instalirana snaga .................................. 70 I-IP

*minimalne dimenzije otvora ...............................6 x3 m

Za laue izvodenje radova, projektirani su rezovi koje se moZe izvesti sa sjekaCilicom, tako da Sirina hodnika ne prelazi 5,s m, da je napredovanje jednako efektivnoj duZini "mah" t.j. 2,4 m. To je davalo relativno pogodnu Sirinu bloka od oko 1,35 m. Medutim, bilo je potrebno poveCati visinu eksploatacijskog prostora toliko da tunelom moZe prolazi utovarivat CAT 980C. Odlulleno je da se pokuSa izraditi hodnik visine 4 m, kako bi se blokovi mogh utovarivakm vaditi i izvoziti iz prostorije.

PoStujuCi navedene dimenzije, pristupilo se racunskoj kontroli stijenskih pritisaka imajuti u vidu pravilan raspored stupova po "Sahovskom polju" s razmakom medu stupovima 6 m i njihovim dimenzijama 3,5 m x 3,s m. To daje ukupnu povrSinu koja se nalazi pod "utjecajem" stupa od 91 m2. Time bi se osmario odnos otvorenog prostora prema presjeku stupa od 6,8 : 1. Radi potpune sigurnosti rada, stup je povehn na 4,O m x 4,O m radi toga Sto se okkivalo neprecizno rezanje u probnoj fazi, do kga je i doSlo.

RaCunska je kontrola pritisaka izraCunata u "Pojednostavljenom projektu probne eksploatacije arhitektonsko-grabevnog kamena vapnenca u kamenolomu Kanfanar 11". Dala je sljedede rezultate:

- ratunska visina svoda zaruSavanja za Sirinu hodnika od 5,5 m iznosi 0,66 m

- specificno optereknje u krovini hodnika raCunski iznosi 1,76 t/m2 Sto je prema A n t un o v i C - K o b 1 i S k i (1973) manje od dopuStenih naprezanja za vapnence:

CwstoCa na savijanje za vapnence .....( 6-10) t/m2

&rstoCa na vlak za vapnence ...............( 3-5) t/m

-raCunska visina svoda zardavanja kod uzimanja u obzir Sirine hodnika povehna za otvorene prostore sa svake strane iznosi 1,6 m

- specificno opteretenje krovine u tom slubju raCunski daje 4,317 t/m2 Sto je takoder manje od dopuStenog.

Ovako odabrani parametri eksploatacije blokova rudarskom metodom eksploatacije poznatom pod imenom "room and pillar" ("komora i stup"), podvrgnuti su dodatnoj kontroli uzimajuti u vidu postavke talijanskih autora u vezi koeficijenta sigurnosti (B o s t i c c o et a1.,1991), koji navode da minimalan koeficijent sigurnosti koji se mora ostvariti iznosi 0,9, a izrabva se relacijom

b/l = 0,14 - 0,26

gdje su:

b - Sirina stupa u m

1 - girina otvora u m

U naSem sluZfaju za Sirinu stupa od 3,s m maksimalna Sirina komore, koja se mote izraditi u potpuno zdravom i izotropnom materijalu, teorijski iznosi 13-25 m. Ovaj rezultat predstavlja jednu od moguCih Sirina kojima treba tegiti u budubj eksploataciji. Treba ih meUutim i dokazati, kako praksom, tako i preciznijim raeunanjima matematitkim modeliranjem pomoCu rabnara. Trenutno se tehnologija podzemne eksploatacije razraduje poznatim software- ima FLACK, i UTAH2PC.

Izvodenje radova

Probna eksploatacija zapokla je na starom napuStenom klu kamenoloma Kanfanar 11, gdje visina otkrivke prelazi 3,5 m (sl. 2). Ovo je uCinjeno iz razloga Sto u datom trenutku nije bilo mogutnosti da se bilo gdje drugdje pokuga s probnom eksploatacijom, a da se ne utj* na normalnu proizvodnju. Ovako mala otkrivka ima za posljedicu da se stijena ponasa kao ploh a ne kao masiv. Medutim, odredeni se zakljuki o veliCini i ponaSanju pritisaka u stijeni i stupovima ipak mogu inruCi

Stijenska je masa ispod krovinske jalovine podijeljena u tri eksploatacijska sloja koja (s1.3) iduCi od vrha prema dolje imaju debljine:

111. sloj ........ zahvaCen n&to deblje i iznosi 1,35 m

IV. sloj .............................................. debljine 1,30 m

V./VI. sloj .........................................d. ebljine 1,50 m

Slojevi u ovom dijelu leZiSta IeZe subhorizontalno, Sto predstavlja iwazitu pogodnost. Otkrivka iznad ovih slojeva debljine od 3,5 do 5 m predstavljena je istim tipom vapnenca slabijih fiziCko-mehaniCkih svojstava.

Tijekom rada isprobana su dva natina vadenja blokova:

- eksploatacija piljenjem zadnjeg reza dijamantnom Zcom i

- eksploatacija direktnim lomljenjem zadnje stranice bloka pomotu vodenih jastuka.

Eksploatacija piljenjem pozadinskog reza dijamantnom iicom

Vadenje blokova ovim naCinom prikazano je shematski na slikama od 4-7. Eksploatacija zapotinje piljenjem vertikalnih i horizontalnih rezova sjekaCicom (sl. 4 i 5). Radi kasnijeg postavljanja kolona za dijamantnu Zicu potrebno je vertikalne rezove izvesti tako da si na jednom kraju zahvata omogutimo izradu usjeka Sirine oko 60 cm. Kada se ispile svi vertikalni i horizontalni rezovi, pristupa se cijepanju blokova iz usjeka pomo6u vodenog jastuka (sl. 6). Prilikom rada primjeCeno je da se materijal cijepa odliCno. Nakon cijepanja komada i njihova vadenja iz usjeka, u usjek se postavlja kolona s kotatima za dijamantnu Zicu koja se povlaCi kroz vertikalni rez VR te se pili pozadinska stranica blokova I i I1 (sl. 7). Kada je ovo ispiljeno pristupa se piljenju reza VR2 tako da se praktitki dobivena duZina blokova dijeli na dva dijela. Prije piljenja dijamantnom Zicom u horizontalne rezove lanbne sjekatice potrebno je umetnuti klitne umetke, da eventualno popuStanje gornjeg bloka ne razbije ostale, te da se moZe kasnije ponovno provuti iica. Nakon Sto je ispiljen rez VR2, pristupa se piljenju reza VR3 time se dobiju definitivni oblici blokova. Dimenzije dobivenih blokova su pribligno (2,6 x 1,2 x 1,3) m' = 4,06 m3 odnosno teZine oko 11 tonabloku. Ukupno se dobije 8 blokova i 2 tombolona iz usjeka. Ovaj je sistem napusten iz sljedetih razloga:

- vrlo komlicirana izvedba,

- potrebna je voda,

- manji koeficijent iskorigtenja i

- vremenski duZ rad.

Na ovaj je naCin imSen samo prvi ulazak u stijensku masu. Cijelokupna dalja eksploatacija odvijala se direktnim cjepanjem zadnje stranice "glavewb loka pomo6u vodenog jastuka (sl. 6).

Metoda eksploatacije direktnim cjepaqjem zadqje stranice blob

Ova je metoda slitna prethodnoj s tim da je u potpunosti odbaCena izrada bilo kakvog usjeka ili kanala. Blokovi se dobivaju tako da im se uz porno6 vertikalnih i horizontalnih rezova izraduju "botne stranice" (sl. 4 i 5), s tim da je dutina bloka jednaka duZini ma& s kojim se reZe. Nakon tako izradenih rezova bloku je potrebno otkalati zadnju "glavu" te ga izvaditi. To se posti2e tako da se u meduprostore horizontalnih rezova postave kliCni podmetaCi i uvuku limeni jastuci za cjepanje (sl. 6). U jastuke se utiskuje voda pod pritiskom da se obavi cjepanje. Prom cjepanja odvija se bez problema. Kada su blokovi potpuno odvojeni, u podzemnu prostoriju ulazi utovarivaC, uvlaCi rub kaSike ili vilice u djelomitno otvoren rez i izvlaCi blok iz njegova le2Sta.

UtovarivaC iznosi izvadeni blok i odlaZe ga na skladiSte blokova izvan jame.

Velika prednost ovog naEina u odnosu na dijamantnu pilu je da ne troSi vodu i da je vrlo brz.

Na opisani se naCin probijaju dvije paralelne galerije izmedu kojih se ostavlja zaStitni stup (sl. 8). DuZine galerija jesu 5,5 m, a zaStitnog stupa 3,5 m. Izgled dobivenih prostorija - komora izmedu ostavljenih zdtitnih stupova vidljiv je na slici 9.

Tijekom eksploatacije, uzeti su uzorci kamena i izvrSeno je ispitivanje geomehanitkih parametara u Zavodu za Mehaniku stijena na Rudarsko- geoloSko-naftnom fakultetu u Zagrebu. Dobiven rezultati prikazani su u Tablici 2. Parametri su dovoljni da se moZe pristupiti matematitkom modeliranju jarnskog prostora pomoCu teorije konatnih elemenata i uz pomoC postojetih softwera FLACKiliUTAHZPC(KovaCeviC-ZeliC et al., 1996).

Problemi i kontrole prilikom izvodeqja radova

Prilikom izvodenja radova posebne je probleme stvaralo "podizanje" sjekaEice na teljezne kavalete kako bi se mogla rezati visina reza od 4,05 m. Ovo je dovodilo do usporavanja procesa rezanja, jer se u jednom ciklusu za svaki vertikalni rez sjekaEica dizala i spuStala po jedanput. Kod rezanja horizontalnih rezova, sjekatica se takoder morala jedanput dizati za dosezanje traZene visine.

Kontrola pritisaka obavljala se pomoCu dugoljastih stakala (30 x 5) cm koja su ljepljena preko pukotina i na stranice stupova. Ukoliko bi doSlo do pomicanja ova stakla bi pucala Sto bi predstavljalo upozorenje da se neSto deSava. Nakon godinu dana nije do510 do pucanja niti jednog stakla, Sto s vjedoci o stabilnosti stijenske mase.

Problem koji se pojavio je procjedivanje vode u podzemne prostorije nakon vetih Wa, o &mu Ce trebati voditi rahna.

Problem kojeg takoder ne treba zanemarivati je povehna zapraSenost prostora u neposrednoj blizini rezanja. Firma FANTINI uskoro izlazi na trZiSte sa specijalnim otpraSivaCem za jamske sjekaEice Eime Ce ovaj problem biti znatno ublaten. Potpuno rjeSenje se dobiva kombinacijom otpra~ivanja i pravilno postavljenog sustava ventilacije radnih prostorija

ZaMjuZak

Probna je eksploatacija obavljena od 111. do VII. mjeseca 1995. i dobiveni su sljedeti rezultati:

izvadena stijenska masa ......................................5 58 m3

ostavljeno u potpornom stupu ....................................... 3,5 x 4,O x 4,05 = 56,7 m3

proizvedeno komercijalnih blokova ........... 346,734 m33

prosjeEna velitina bloka ...................................3 ,508 m3

prosjetna dutina bloka .........................................2 ,14 m

piljenje s lanhnom pilom (406,28 sati) ............ 967 m2

prosjetna brzina piljenja vodoravno piljenje ..................................... 3.0 m221 sat

vertikalno piljenje ..................................... 1,8 m /sat

ukupno vertikalnog piljenja ................................ 402 m2

ukupno horizontalnog piljenja ........................... 561 m2

ukupno piljenja po izvadenom bloku brutto ............................................1. .80 m2 I m 3 bloka

netto .............................................2 ,73 m2 I m 2 bloka

piljenje dijamantnom Zitnom pilom (zadnji rezovi u prvom ulazu) ............................... 38 m2

koeficijent iskodtenja stijenske mase bez stupova .......................................................6. 2 %

sa stupom .........................................................5. 6 %

ukupno ostvareni radni sati radnika ............... 2393 sati

rad utovarivah CAT 980C ...................................2 7 sati

ostvarena produktivnost

42,438 m 3/ po radniku mjeseeno za brutto izvadenu masu

26,370 m 3/ po radniku rnjeseEno za netto izvadenu masu

Ovi rezultati pokazuju da je eksploatacija provedena uspjdno, kao i da se s takvim para metrima mok ratunati na njenu ekonomsku rentabilnost. Prema pokazateljima u Italiji za podzemnu eksploataciju, cijene blokova kod eksploatacije vapnenaca iznose od 200000 do 300000 lira/m3 bloka, Sto potvrduju i naSi rezultati.

Takoder je pristupljeno promjeni konstrukcije sjekaCice tako da Ce joj kolone biti produZene i da Ce dozvoljavati visinu eksploatacije do maksimalno 4,20 m, Sto Ce omogutiti direktan ulazak take mehanizacije u otkopne galerije. Ovo je omoguCeno tijesnom suradnjom talijanskog proizvodah strojeva FANTINI s.a. iz Rima sa strutnjacima KAMEN-a Pazin.

BuduCi je ovo prva poslijeratna podzemna eksploatacija blokova arhitektonsko-gradevnog kamena na teritoriju Hrvatske, rezultati koje smo dobili su viSe nego dobri. Nadam se da Ce posluZiti i drugima ukoliko pristupe eventualnoj analizi moguCe primjene u svojim kamenolomima. UspjeSnost ove metode, takoder, moZe dovesti do otvaranja kamenoloma koji su do danas smauani nepogodnim za eksploataciju upravo iz razloga visoke otkrivke. Eksploatacija i proizvodnja ovim natinom mob postati moguCa i u podruejima koja su zaStiCena, jer ne dolazi do nardavanja okoliSa kao pri eksploataciji povrSinskim kopom.

Primljeno:1996.03.12

Prihvaceno:1996.06.25

Sidebar

R i b a c c h i, R. (1969): Misurre dello stato di sollecitazione nei pilastri della cava di marmo di Lasa. L'Industria Mineraria, Roma.

I Cotman

Company "KAMEN" 1s placed in the center of Istrian Peninsula Company is dealing with exploitation, processing and applications of dimensional stone in the civll engineering and architectural field. The limestone is stratified and thickness of the strata dictate the high of the blocks. Company has several opened quarries (Kanfanar, Kirmenjak, Vinkuran, Valtura and others) with the annual production about 23000 up to 25000 m3 od block The limestone in the quarries is dipping from 0 up to 10 degrees approximately to the East. The useful high of strata in quarry of Kanfanar is about 6.8 m, with about 20 meters of stratified limestone as overburden. The overburden has no quality to be utilized for dimensronal stone industry.

In the present time limestone is excavate by open mining with prespliting blasting of overburden. In the explotation methods, diamond wire saws, chain saws and loaders are in use. As the useful strata are dipping, height of the overburden practically raise every day and make the exploitation expencier.

The reasons of introduction of underground methods in actual quarries, can be divided in two groups:

- environment demands, and

- tech-economical demands.

By the implementation of the underground methods of exploitation green surfaces of the site terrains remains untouched. That has a great positive influence to the scenery and to the nature, so that dimensional stone underground quarries start to obtain positive image to the surroundings. To open dimesional stone quarry becomes much easier if the quarry is in underground

From the tech-economical point of view, exploitation becomes cheaper. The masses in operations are smaller that diminish all secondary costs. The underground method of exploitation in stratified quarries, needs smaller equipment (small quantities of waste, overburden) and smaller number of employees. These factors has great influence to the production costs.

Before making decision to open an underground quarry, the problem must overview from several points. In the table 1 are shown all necessary steps that has to be made before any decision. Having in mind all these steps, the trial exploitation has the aim to obtain necessary data for future planlng of the works, such are:

- geomechanical properties of limestone,

- tech-economic parameters of applied equipment,

- technological parameters of the applied method, and

- determination of all parameters important for technology and safe:

- microtectonical and karstic phenomena and their influence to the stability

-stability of roof and pillars, and

- other elements important for safe work in underground conditions

Method of exploitation in Kanfanar quarry chosen for the operation is well known "room and pillar" method. The dimension of room and pillars was calculated on the base of old Protodjakonov formulas. The chosen dimensions of the rooms were (5.5 x 5.5) meters, and chosen dimens~ons of the pillars were (3.5 x 3.5) meters. Looking at the other existin5 quarries in Italy, it was seen that relation of m2 of pillar to the m of open space were from 6.1 up to 9:l. In the other words, the useful stone which is "lost" in the pillars is from 16% up to 25%. These relations are different for the marbles.

The chain saw with vidia teeth and with 2.4 meters effective long cutting tool were chosen. The chain saw is produced by company FANTINI, Rome, Italy.

The specific rock presure was calculated with the help of Protodjakov formulas, and for the width of the room of 5.5 m, are of influence in the roof is aproximatly about 0.66 m high. Specific pressure in the roof is 1.76 t/m2, which is smaller than 3 t/m2 as the permissible value according to the A n t u n o v i 6-K o b I i s k a. Additional control of the rock pressure calculation were done by the use of various softwares such are FLACK, UTAH2PC. The minimum factor of safety according to the B o s t 1 c c o, et al. (1991) is 0.9. Following their calculations maxlmum width of open areas (rooms) can be up to 13 meters. These data has to be approved in the practice, which will be the next step

The method of exploitation can be seen on the schematic pictures 4-8. The first cuttings are horizontal cutting with the chain saw. With the underground exploitation three stratas will be excavated with total height of 4 meters. Horizontal and vertlcal cuts can be easy done with the chain saw. To obtain the last surface, internal "head" block has to be or cutted with diamond wire or splitting by use of hydraulic water pillows. Both systems were tried, and splitting method were chosen because of many facilities in the work. Using the hydraulic pillows digging process is faster, easier and does not need the water. As a negative point of that system is rough surface obtained which dimirush the value of the block. In the farther works, the diamond wire sawing will be analize more, because this system is probably more economical.

During the exploitation, there were no problems with the consistency of the rock, or problems caused by the rock pressure. All time situation were controlled with the application of the special glasses implemented in various places in the underground corridor. No braking were determinate. In this trial stage, quantlty of the limestone that were excavated was 558 m3 of the rock. From that quantity 346.73 m3 of blocks were obtained with average of the 3.5 m3 per block. Factor of utilization obtained were 62% (not calculated the mass of the pillars) and 56% with calculation of the pillars. The productivity was 26.37 m3 netto blockshorker month.

The tnal underground excavation was the fjrst working of that kind in the recent history of dimensional stone industry in Croatia. The results are excellent and very promlslng. Underground exploitation of dimens~onals tone wll become most use method In the future if we wish to preserve nature and our environment.

References

LITERATURA

An t U n o v i 6 - KO b 1 i S k a, M. (1973): OpSti mdarski radovi. Gradevinska knjiga, Beograd

Bosticco,L.,Fornaro,M.eOreste,P.(1991):Stabilita di rocce omamentali in sotteraneo: Metodi e analisi. Carrara.

F o r n a r o, M. & B o s t i c c o, L. (1994): Underground Stone Quanying in Italy - Its Origins. The Present Day and Prospects (Part 2). Mmrnacchine International, 7,22-51.

F o r n a r o, M. & B o s t i c c o, L. (1994): Underground Stone Quanying in Italy - Its Origins. The Present Day and Prospects (Part 2). Mmrnacchine International, 7,22-51.

KovaEevi6-ZeIi6,B.,Vujec,S.iCotman,I.(1996):Numerieke analize podzemne eksploatacije arhitektonskogradevnog kamena. Rud-geoL-mfizb ., 8, Zagreb.

Pelizza,S.,Manzini,R.,Peila,D.,Cardu,M. and Bostic c o, L. (1994): Design Criteria to Transfer Underground Ornamental Stone Quanies. XVI world Mining Congres, 425-434, Sofia

R i b a c c h i, R. (1969): Misurre dello stato di sollecitazione nei pilastri della cava di marmo di Lasa. L'Industria Mineraria, Roma.