2.3 PLANUL EXPLOATĂRII

2.3.1. Geologia zăcământului: Lucrările de exploatare din versantul sudic al vârfului Negoiul

Românesc ce aveau adâncimi de peste 100 m, minim de 50 m au dus la identificarea corpurilor impregnate cu sulf nativ şi cu pirită. Acestea erau considerate parte componentă ce forma zăcamantul Negoiul Românesc. Ulterior s-a constatat că aceste corpuri de extindeau spre sud, în zona Vf. Pietricelul. De asemenea au fost puse în evidenţă şi în sectoarele Nicovala şi Iezer. Vf. Negoiul Românesc era format din andezite piroxentice şi produsele lor de explozie iar Vf. Pietricelul este alcătuit din andezite cu biotit şi cuarţ. Sulful apărea în general ca impregnaţie difuză sau în cuibiri, în roci andezitice sau silicioase, formând corpuri cu forme foarte variate.

2.3.2. Morfologia corpurilor de minereu: se datora combinaţiei factorilor tectonici (sistemul de falii primare, fisura primară a lavelor andezitice) cu cei petrografici (alternanţa aglomeratelor cu andezitele piroxentice).

   Zona exploatată a evidenţiat un singur corp estic, echivelent cu corpurile “h” şi “e”. Corpul “h” a fost identificat în treptele 1560 m, 1550 m şi 1540, reprezentând ramificaţia principală din corpul estic, iar corpul “e” reprezintă însuşi corpul estic vertical, cu coama la cota 1558 m şi baza, sub cub cota 1400, pe înălţime de peste 150 m. Corpul “h” de la 1530 m şi 1520 m, în partea sudică a carierei, făcea corp comun cu corpul “e” în cadrul copului estic. Corpul avea o orientere N-NV – S-SE, aproape transversal pe carieră, putându-se acum observa în taluzul sudic al treptelor 1540, 1530, 1520, în taluzul nordic al treptelor 1550, 1540, 1530, 1520 precum şi în treptele inferioare: 1510, 1500. Corpul “e” are o alungire NV-SE. Coama copului era vălurită, apărând la cote altimetrice diferite. În taluzul sudic al carierei, coama se afla la cota de 1545 m, în nord la cota 1558 m iar în mijlocul carierei coboara la cota 1520 m.

   Grosimea maximă a corpului exploatat era de 48 m în treapta 1530 şi scădea la 15 m în taluzul sudic al carierei. Corpul avea o grosime variabilă, cu îngroşări şi subţieri, fapt ce demonstra fluxul cantitativ inegal al materiei injectete în plan orizontal şi vertical. În procesul de punere în loc a hidrotermelor, s-au format ramificaţii şi digitaţii, legate în majoritate de coama copului.

   Una din ramificaţii a fost bine dezvoltată, extinzându-se spre vest până la 215 m. reprezentând corpul exploatat în treptele 1540, 1550, 1560 şi 1570. Ramificaţia principală prezentată a rezultat în urma injectării unor soluţii hipotermale bogate în sulf, evadate din corpul principal, pe fisurile primare ale rocilor andezitice. Îmbinarea acestei ramificaţii cu corpul principal este vizibilă la nivelul treptei 1530, înclinarea este ondulatorie, variind între 0 grade şi 50 grade spre est. Grosimea normală maximă a fost de 20 m în treapta 1560, minimă de 1 m în treapta 1540, iar lăţimea maximă de 120 m în treapta 1560 altitudine. În taluzele sudice ramificaţia a fost subţire, aplatizată până la 1 m.

   Volumul şi energia redusă, nu au permis conctruirea unui drum apropiat de verticală ca în cazul copului principal, ci un drum slab înclinat, ondulat, conturat de fisura lavelor andezitice, rezultând ramificaţii cu înclinări mici, dând impresia de nivele. Acest mod de punere în loc a ramificaţiior este specific zonelor cu roci andezitice din partea cental-sudică a carierei, în timp ce, în nord, rocile silicioase (mai poroase) au permis dezvoltarea pe verticală a copului principal, dând astfel mai puţine ramificaţii.

2.3.3. Tectonica zăcămantului: În anul 1993, în cadrul zăcământului s-au efectuat măsurători tectonice ce au dus la concluzia că fisurile ce afectau andezitele erau fisuri de sprijin ale unor falii majore direcţianate NV-SE. Astfel se poate înţelege forma şi extinderea zăcământului de sulf dar şi direcţionarea lucrărilor miniere.

    2.3.4. Economia zăcământultui: Începerea lucrărilor pentru punerea în exploatare a sectorului analizat s-a facut în baza HCM nr. 770/1970, prin care s-a aprobat exploatarea şi experimentatea tehnologiilor de lucru. Valoarea investiţiei iniţiale a fost de 243500 mii rol pentru o capacitate de producţie de 200 mii tone/an de minereu brut. Prin HCM 1725/1974 s-a aprobat investiţia totală de 765,8 milioane de rol, pentru capacitatea de 920 mii tone de minereu de sulf/an, etapă care includea suma şi capacitatea prevăzută iniţial. Astfel s-a solicitat trecerea la etapa a -II- a (1930) de amplificare a întregului obiectiv (inclusive de rafinare a sulfului) la 2150 mii tone/an ,dar distanţele mari între fabricile de acid sulfuric şi carieră am impiedicat punerea în aplicare a noilor planuri.

2.3.5. Tehnologii de lucru: Probele tehnologice ale instalaţiei au început în anul 1982 pe instalaţia industrială şi s-a ajuns la concluzia că acea tehnologie nu putea sta la baza valorificării zăcămantului. Cercetările I.P. Bucureşti au finalizat cu omologarea procesului tehnologic: “Obţinerea sulfului tehnic topit din minereul de Călimani”, la 5.06.1984 care ulterior s-a descoperit că e mult mai costisitor decat procesul folosit în Polonia. Tehnologia prevedea:

1. Faza de topire: preluctarea termină ce dădea un produs solid-lichid =1/2,5 cu un conţinut mediu de sulf de 55%, în autoclavele existente, adaptate la necesităţile procesului cu menţinerea sistemului de agitare (47 rot/min) în scopul obţinerii sulfului topit prin injecţie de abur saturat la 3,5 barri. Procesul necesita adăugarea unor reactivi specifici precum motorină saturată cu sulf, soluţie de tripolifosfaţi de sodium, corectări de ph (NaCo3, H2SO4 96%, HCl 36%), după care avea loc topirea sulfului la 140 0C, urmată de evacuarea sulfului brut topit 90%.

2. Faza de granulare: După depresurizare în urma agitării, o parte din sulful neevacuat se transforma în granule cu un conţinut mediu de 60% sulf.

3. Faza de separare a granulelor de steril: conţinutul de granule de sulf şi steril cu apă se descărca pe o sită vibratorie. Separarea avea loc sub un jet de apă

Cele trei etpe se desfăşurau într-un interval de timp de 200 min şi avea următoarele randamente:

a) randament de extraxţie a sulfului topit: 60% cu conţinut de sulf de 90%.

b) randament de extracţie a sulfului în granule de 20% cu conţinut de sulf de 60%.

c) cantitatea de sulf rămasă în steril era de 20% din cantitatea de sulf supusă procesului de tratare termică.

2.3.6. Parametrii carierei: Volumul total al carierei cuprinda 79.917 mii mc..

Proiecţia carierei a avut următorii parametrii:

- talpa carierei situată la 1420 m. (treapta a –XVII- a)

- bordurile carierei, de înălţimi diferite, cuprinde între 1840 m. în dreptul Vf. Negoiul Românesc, scăzând treptat până la 1560 m, iar pe versantul opus, de la 1740 m. pană la 1560 m.

- declivitatea sistemelor de trepte pe luneta definitivă cuprinsă între 550 pe înălţimea de 1420 - 1560 m, de 450 pe înălţimea de 1560-1680 altitudine şi de 300 – 350 pe înălţimile de deasupra cotei de 1680 altitudine.

- unghiul de taluz al treptelor în lucru de 750.

- Unghiul de stabilitate al rocilor din taluz pentru un nivel de siguranţă de 1,5 de 680.

   S-a constatat că în cazul unei lunete care ar respecta declivităţile recomandate ar conduce la o formă generală de potcoavă. Câteva surpări de trepte au determinat ca în timpul execuţiei să se scgimbe geometria carierei. Deztabilizarea materialului ducea la blocarea unor trepte, astfel, ICIPLICIM Craiova au elaborat un studiu: “Optimizarea exploatării zăcământului de sulf din M-ţii Călimani în condiţiile reducerii combustibilului” (87/C 34-200), având un capitol ce trata influenţa degradării în timp a rocilor şi implicit stabilitatea taluzelor.

   Din considerente tehnico-economice, în anul 1985 studiul de fundamentare “Lucrări pentru îmbunătăţirea fluxului tehnologic în carieră şi înstalaţia de prelucrare” (BM 29-30/AR) , stabileşte capacitatea anuală de producţie la 1 milion de tone de rocă cu sulf, fără STE 81-200 cu 2.150.000 tone/an.

   Cariera este deschisă prin mai multe branşe de legătură din drumul principal, grupate astfel ât să poată deservi unui număr cât mai mare de trepte. Este realizată într-un sistem inelar, în funcţie de forma neregulată pe care o prezenta zăcământul şi are o întindere maximă după direcţia N-S de 900 m şi după direcţia V-E de 230 m. Datorită formei de chiuvetă a carierei de extindere pe versentul estic al Masivului Negoiul Românesc, situată deasuprea şi sub nivelul Pârâului Puturosu, lucrările erau alcătuite din două sisteme inelare distincte:

   1. sistemul de trenşee de pregătire semiinelar al treptelor carierei situate deasupra cotei 1560m.;

   2. sistemul de trenşee inelare realizate din planul înclinat din extremitatea estică a zăcământului pentru porţiunea situată deasupra cotei 1560 m.

Drumul principal de circulaţie rutieră este realizat pe conturul carierei, în funcţie de configuraţia terenului. În partea superioară ocoleşte masivul prin partea vestiă, urcând până pa cota 1840 m.

2.3.7. Tehnologia de excavare: Treptele de lucru încep de la cota 1420 m. (cota tunelului auto) până la 1820 m, au înălţimi de 10 m sau 20 m în funcţie de următoarele criterii:

- înălţimea de 20 m între cotele 1560 m. şi 1820m. adoptată ca optimă pentru excavarea rocilor sterile acoperite;

- înălţimea de 10 m. între cotele 1560 m. şi 1420 m. adoptată ca optimă pentru excavarea rocii de sulf.

Tehnologia corespunzătoare celor două înălţimi de treapă era similară:

- derocarea cu exploziv de tipul AM –1 amplasat în găuri de sondă de diametru 250 mm.;

- apropierea materialului derocat ce se împrăştia la împuşcături, cu ajutorul buldozerelor;

- încărcarea materialului cu excavatorul cu lingură dreaptă ce avea cupă de 4,6 mc.;

- transportul rocii cu sulf la prepararea şi depozitarea sterilului la haldă, cu autobasculante de 20 şi 40 tone;

- halda dirijată prin împingerea materialului cu buldozerul, materialul se rostogolea pe taluzul natural al depozitului, pe direcţia de avansare a acestuia.

Spaţiile de lucru cerute de tehnologia de excavare aveau valorile:

- B-26 la un unghi al taluzelor materialului puşcat de 200

- B-35 la un unghi al taluzelor materialului puşcat de 350

- lăţime căii de transport de (a)

- lăţimea spaţiului de siguranţă la marginea treptei de:

- materialul integrat în stocul excavatorului:

- unghiul de taluz al treptelor în lucru

(a) H 10 m………h 20 m.

       48 m………... 65 m.

      37 m………... 49 m.

      37 m………... 49 m.

        8 m………... 15 m.

          3 m………... 5 m.

      28 m………… 41 m.

 total 750 ………… 750

 Declivitatea definitivă a lunetei cariarei:

 - între cotele 1420 – 1560 m.: 550;

 - între cotele 1560 – 1680 m.: 450;

 - deasupra cotei 1680 m.: 300-350.

   

   Ordinea de exploatare a fost stabilită prin extragerea concomitentă din mai multe trepte, plasând unul sau două intrânduri. Aplicarea în totalitate a tehnologiei prezentate nu a fost posibilă datorită condiţiior diferite întâlnite pe teren, în raport cu cele teoretice stabilite la data întocmirii documentaţiei de executie.

   Datorită sistemului deficitar, s-au făcut cercetări spre optimizarea proceselor, pentru obţinerea unor concentrate mai bogate, cu peste 65% sulf (minima acceptată). Însataţia de topire era mai bine folosită la depozitare.

2.3.8. Inconvenienţe:

 - Prezenţa acumulărilor acvifere au determinat importante erupţii de apă şi pietre. În carieră se evidenţiau acumulări de apă în cursul excavaţiilor de pe flancul vestic al carierei, în zona de izvorâtr a pârâului Puturosu, în roca silicioasă cu caolin şi în andezitele alterate cu sulfuri unde apa în amestec cu roca moale alterată creea probleme de transort utilajelor, îngreunând şi puşcarea.

- În ultimii ani de exploatare, probleme cu acumulările statice de apă s-au mai înregistrat prepondrent în zona nordică, din apropierea galeriei situate la nivelul treptei VII (1490 m) (de obicei formate în rocile silicioase, datorită impermebilizării acestora cu caolin).

- Începând din perioada 1974-1979 dar s-au produs numeroase alunecări de teren, cauzate de scurgerea bruscă a rocilor îmbibate cu apă, în treptele V, VIII, IX. Caolinizări şi acumulări de apă se întâlneau în cursul unor minereuri de fier, preponderent pe treptele VIII- XII ce produceau alunecări masive. Fenomenul a luat amploare pe măsura destabilizării treptelor, în prezent procesele gravitaţiobale întâlnindu-se pe majoritatea treptelor.

- Sistemele provocate de puşcările masive au avut ca rezultat coborârea nivelului hirdrostatic, atât în carieră cât şi în zonele limitrofe, la 1-2 km de locul detonărilor. De exemplu, puşcarea unei galerii,în august 1982, sub corpul de sulf din treapta 1550, a determinat secarea pentru câteva luni a apei evacuate prin galeria XX bis.

- Datorită procesului de alterare are loc desprinderea, curgerea, alunecarea şi prăbuşirea materialului din taluz şi aglomerarea lui la baza taluzului ce a avut dublu efect:

1. reducerea unghiului iniţial al taluzului treptei de exploatare;

2. micşorarea lăţimii platformei de lucru, ajungând până la închidera unor trepte până la o anumină lungime.

- O alta problemă semnalată de delegaţia soviatică condusă de directorul Institutului Unional de Cercetare Stiinţifică şi Proiectare pentru Industria Sulfului a fost dată de aplicatea unei scheme greşite de exploatare e sulfului vulcanic la EM Călimani iar însuşi faptul că minereul era de sulf vulcanic, orice schemă s-ar fi aplicat, nu s-ar fi putut obţine o valorificare economică cu un concentret de sulf mai mic de 65%.

- Pentru asigurarea unui regim constant în preparare trebuia ralizat un depozit intermediar de minereu ca sa asigure o alimentare cu rocă la parametrii cât mai constanţi (nu se admitea alimentarea cu minereu foarte sărac).

- Deoarece procesele la rece erau mai ieftine era nevoie de înbunătăţirea procesului de flotaţie.

- Topitoarele de la EM Călimani nu erau corespunzătoare, era mai utilă la depozitare. - Filtrul sub presiune, necesar pentru verificarea filtrării şi stabilirea calităţii sulfului obţinut, nu funcţiona.

- Tehnologiile de optimizare nu au putut fi aplicate din lipsa de combustibil, din cauza epuizării fondurilor de investiţii şi a orientării activităţilor obiectivului.

- Valoarea producţiei de marfă a fost calculată la un preţ de livrare de 4,5 ron/tona de sulf tehnic, variind de la treaptă la treaptă şi de la corp la corp în subteran, în funcţie de conţinuturile de sulf ale rezervelor.

- Cheltuielile la 1 ron PM la exploatarea în carieră variau în funcţie de treapta analizată, media fiinde de 2,926 ron/1ron PM, iar în subteran varia de la corpul de minereu analizat, media fiind de 4,951 ron/1.000 ron PM.

- Uzinele industriale au fost construite mult prea aproape de zonele de detonare şi astfel se semnalau numeroase probleme precum spargeri de geamuri, pereţi dărâmaţi.

   Rezervele de rocă de sulf din sectorul Negoiul Românesc au fost calculate iniţial şi în conformitete cu anul 1971 pentru exploatarea în subteran dar ulterior s-a deschis cariera ce a impus recalcularea rezervelor prin metode secţiunilor orizontale.