Rezumatul proiectului

În conformitate cu politicile Guvernului României în domeniul menținerii pe piață a producătorilor de energie, respectiv programele elaborate pentru realizarea reformei în sectorul minier, se apreciază că energia electrică produsă în termocentralele care folosesc cărbune continuă să reprezinte un loc sigur și permanent în asigurarea consumului cerut de Sistemul Energetic Național (SEN), aceasta fiind estimată a reprezenta în perspectiva perioadei 2013 – 2020, circa. 33-35 % din totalul energiei electrice produsă pe piața reglementată din România.

Concomitent cu desfăşurarea procesului de închidere a minelor neviabile, prin măsurile de restructurare și eficientizare a sectorului minier, Guvernul îşi propune ca asigurarea cererii de cărbune să se facă prin abordarea activităţii de exploatare pe baze comerciale, aceasta însemnând realizarea producţiei la costuri competitive, cu valorificarea produselor miniere în condiţiile pieţei libere, la concurenţă cu orice alţi furnizori interni sau externi de energie.

În spiritul promovării şi aplicării criteriilor specifice de competitivitate, susținerea lucrărilor miniere, a căror volume necesare pentru execuţie reprezintă peste 75 % din totalul lucrărilor existente în topologia caracteristică a unei mine, se comportă, împreună cu masivul de roci înconjurătoare, ca subsisteme aflate într-o continuă conlucrare (interacțiune), influenţându-se reciproc unul pe altul, datorită forţelor şi acţiunilor externe pe care le generează.

Pentru asigurarea portanţei susţinerii şi a masivului de rocă, cu efecte benefice în realizarea stabilităţii şi trăiniciei lucrărilor miniere subterane, în condiţiile eficientizării procesului lor de execuţie, se consideră oportună continuarea cercetărilor teoretice şi experimentale, cu implementarea rezultatelor obţinute până în prezent în domeniile îmbunătăţirii construcţiei actualelor tipuri de susţineri utilizate la execuţia lucrărilor miniere şi proiectarea a noi soluţii, mai sigure şi mai performante decât cele de uz curent, respectiv introducerea şi generalizarea susţinerilor ancorate, care au calitatea de consolidare a rocilor şi implicarea lor în preluarea presiunii miniere.

Date fiind previziunile de îmbunătățire a susținerii lucrărilor subterane, proiectul își propune să rezolve elaborarea unei noi tehnologii de susținere, care presupune introducerea sistemului de tip modular, rezultat prin asocierea actualei susțineri metalice culisante cu procedeul de consolidare prin ancorare a rocilor, care, pe lângă atribuirea rolului rocilor consolidate de implicare în preluarea presiunii miniere, prezintă avantajul reducerii consumului de metal şi a consumului de manoperă, contribuind efectiv la asigurarea stabilităţii lucrărilor miniere.

Utilizarea competentă a rezultatelor cercetarii va conduce, pe lângă eficientizarea activității de extracție a cărbunelui și, respectiv de producere a energiei în termocentrale la costuri acceptabile, la responsabilizarea factorilor de decizie din cadrul operatorilor economici care desfasoară activitați în condiții de risc crescut a muncii în subteran (CE Hunedoara și CE Oltenia), ca urmare a respectării obligaţiilor care rezultă din reglementările privind securitatea și sănătatea lucrătorilor.

Prin reprezentativitatea sa, Consorțiul desemnat pentru rezolvarea proiectului, include o participare echilibrată a patru instituții prestigioase, cu activitate de cercetare recunoscută în domeniul exploatării și valorificării substanțelor minerale utile, respectiv al calculului de stabilitate și proiectării susținerii excavațiilor miniere subterane, anume: Universitatea din Petroșani în calitate de instituție coordonatoare, Universitatea “Constantin Brâncuși” din Targu Jiu și INCERC PROIECT Timișoara, ca parteneri, fapt care asigură premisele îndeplinirii cu succes a obiectivelor propuse pentru realizarea proiectului.

Bugetul proiectului

Valoarea totală a Proiectului este de 590.300 lei, reprezentând suma totală alocată proiectului atat de la bugetul de stat cât si din alte surse (contributie financiara proprie) , din care pentru anii bugetari:

ANUL Buget Surse proprii TOTAL (Lei)
2014 112.646 9.801 122.447
2015 248.440 48.113 296.553
2016 138.914 32.416 171.330
TOTAL 500.000 90.330 510.330

Obiective generale si rezultate anticipate

Date fiind previziunile de îmbunătățire a susținerii lucrărilor subterane și creșterii în acest mod a eficienței exploatării cărbunelui, obiectivul general al proiectului îl reprezintă elaborarea tehnologiei noi de susținere, de tip modular, aceasta putând contribui la realizarea obiectivelor pe ansamblu ale competiției acestui gen de proiecte, prin realizarea soluțiilor competitive de eficientizare a execuției și întreținerii pe durata funcționării/exploatării a lucrărilor miniere.

Ca problematică specifică, al cărei mod de rezolvare se consideră ca având o adresare/interpretare reușită a eventualelor blocaje tehnologice, proiectul prevede abordarea următoarelor obiective, cu următoarele provocări științifice-tehnice și rezultate preconizate:

I. Studiu privind caracterizarea geomecanică a cărbunelui și rocilor din structurile litologice ale Vaii Jiului și Olteniei

Avînd în vedere faptul, că proiectarea și realizarea construcțiilor adecvate de susțineri nu ar putea fi posibile fără caracterizarea geomecanică a masivului de rocă în care urmează să se execute lucrările miniere, ca o primă etapă de rezolvare, proiectul presupune, pentru tipul şi categoriile de roci întâlnite în minele de cărbune aflate încă în funcțiune la nivelul celor doua mari regiuni miniere, elaborarea unei asemenea caracterizări, cu analiza succintă a factorilor geomecanici implicaţi în studiul stabilităţii excavaţiilor miniere subterane. În funcție de condițiile geomecanice întâlnite, se procedează la evaluarea stabilității lucrărilor și estimarea condițiilor de lucru a tipurilor de susțineri considerate ca adecvate pentru asemenea condiții. Ca activități în rezolvarea obiectivului, sunt propuse următoarele:

Rezultatele cercetării în acest caz, ca și etapă de cercetare industrială la nivel de rezolvare a proiectului, pot fi utilizate pentru dezvoltarea infrastructurii de cercetare din perspectiva garantării sustenabilităţii socio-economice si a ofertei de perfecționare în acest domeniu. Sunt create astfel condițiile conceperii şi folosirii unor metode noi de evaluare și analiză în calculul de prognozare a intensității regimului de deformare a rocilor și de manifestare a presiunii miniere, precum şi de fundamentare a unor baze noi de date care pot fi utilizate la estimarea parametrilor și alegerea tipurilor adecvate de susținere.

II. Studiu și proiect tehnologic privind analiza construcției și funcționării actualului tip de susținere. Soluții de îmbunătățire a sistemului de susținere metalică

Deficienţele semnalate asupra susţinerilor metalice utilizate la execuţia lucrărilor subterane, reclamă îmbunătăţirea parametrilor constructivi şi funcţionali ai acestor tipuri de construcţii. Ca urmare, într-un asemenea context, se consideră oportună abordarea problemelor de calitate privind execuţia elementelor metalice, interesând, în mod expres, construcția profilelor laminate din punct de vedere al geometriei secțiunii transversale și a modului lor de îmbinare, mărimea caracteristicilor statice și de rezistență a profilelor, calitatea oţelurilor utilizate pentru uzinare, calitatea procesului de fasonare la rece al elementelor metalice de susținere (debitare și curbare), construcția elementelor de îmbinare a profilelor (construcția bridelor) și influența mărimii momentelor de strângere asupra obținerii curselor de culisare a elementelor de susținere, ca și influența elementelor auxiliare din componența susținerii asupra modului de preluare a solicitărilor. În acest caz, activitățile caracteristice rezolvării obiectivului propus sunt:

În vederea creșterii siguranței la exploatarea construcției metalice de susținere, soluțiile de îmbunătățiri constructive și funcționale prevăzute, ca și provocări științifice și tehnice ale proiectului la nivel de etapă, de asemenea, de cercetare industrială, vor consta din înlocuirea actualui tip de laminat SG 23 folosit pentru confecționarea elementelor, cu alte noi tipuri, executate în țară sau achiziționate din import, caracterizate cu greutăți pe metru liniar de profil și caracteristici de rezistență similare, dar cu forma secțiunii transversale îmbunătățită, în contextul îmbinării profilelor și la nivelul gulerului, prin intermediul scobiturilor practicate acestui scop. În lipsa elementelor de aliere din compoziția chimică a oțelurilor de execuție, noile profile laminate vor prevedea aplicarea la furnizor a tratamentelor termice de îmbunătățire, respectiv tratamentul de normalizare, conform normei germane DIN 21544-85 care stă la baza laminării profilelor din oțeluri manganoase fabricate pe plan internațional. Corelat cu construcția noilor tipuri de laminate, pentru îmbinarea elementelor se prevăd bride mai performante și mai sigure, caracterizate cu ambele coliere plate, care vor imprima sistemului de susținere capacități portante superioare, similare celor proiectate, cu realizarea de culisări mult mai uniforme și mult mai controlate la nivel de îmbinare. De asemenea, vor fi prezentate soluțiile de reproiectare a actualelor instalații de curbare la rece a elementelor metalice, în sensul creșterii numărului de role, de la 3, la 5-6 role și reducerii astfel a vitezei de curbare.

III. Documentație de execuție a susținerii modulare din armături metalice în asociere cu procedeul de consolidare a rocilor prin ancorare

In acest caz, ca și etapă de dezvoltare experimentală în rezolvarea proiectului, se prevede proiectarea tehnologiei de susținere modulară, reprezentată din asocierea armăturilor metalice în construcție nouă îmbunătățită cu susținerea ancorată cu rol de consolidare a rocilor. Cu scopul de prezentare și descriere a soluțiilor de susținere ce constituie noua tehnologie, ca și al dimensionării parametrilor de execuție al acestora, documentația prevăzută reprezintă actul legal necesar introducerii și experimentării susținerii în condițiile concrete din subteran.

Proiectarea construcției susținerii, cu dimensionarea parametrilor de execuție și de montare aferenți, se va realiza pentru o zonă distinctă de amplasament a unei lucrări miniere, stabilită ca și cadru de desfășurare a experimentărilor, în cadrul unei mine aflate în funcțiune, de regulă la nivel de Valea Jiului, unde condițiile geomecanice de amplasament sunt mult mai complexe și dificile.

La nivel de rezolvare a acestui obiectiv, se prevede, împreună cu partenerii Consorțiului implicați în rezolvarea proiectului, efectuarea de către instituția coordonatoare (CO), respectiv Universitatea din Petroșani, elaborarea și înregistrarea la OSIM a propunerii brevetului de invenție cu titlul “Tehnologie modulară de susținere a excavațiilor subterane bazată pe asocierea cadrelor metalice cu procedeul de consolidare a rocilor prin ancorare“.

În funcție de scopul urmărit, sunt prevăzute următoarele activități:

În vederea experimentării noii tehnologii de susținere, prezenta documentație presupune execuția unui tronson experimental de susținere cu lungimea de minimum 20 m. Pentru analiza comparativă, adiacent tronsonului experimental, se prevede execuția unui tronson etalon, a cărui lungime va măsura, de asemenea, minimum 20 m, în care susținerea va fi cea clasică, obișnuită. Pentru analiză, la nivelul ambelor tronsoane vor fi amplasate (ridicate) câte 3 stații de convergență, constituite fiecare din câte 2-3 armături metalice de susținere.

Necesarul de armaturi metalice și bride pentru îmbinare, în construcție nouă îmbunătățită, va fi procurat de CEH, din import, prin firme de profil existente plan local, agreate, care au ca domeniu de activitate comercializarea astfel de produse. Achiziționarea din import a echipamentului de susținere se va face conform Planului de achiziții al CEH stabilit pentru respectiva perioadă, avându-se în vedere faptul că pentru continuarea activității de execuție a lucrărilor miniere subterane din cadrul minelor aflate în funcțiune, aprovizionarea cu profile laminate este momentan sistată pe plan intern, Societatea Siderurgică Hunedoara, ca unicul furnizor de laminate, aflându-se momentan în stare de conservare.

IV. Experimentarea în subteran a tehnologiei de susținere de tip modular

Corespunzător tipicului de abordare pentru rezolvarea acestui obiectiv, ca etapă de dezvoltare industrială a proiectului, sunt prevăzute următoarele activități:

Experimentarea noii tehnologii de susținere în condițiile concrete de subteran, va permite obținerea de rezultate care să confirme necesitatea omologării soluției și reactualizarea actualelor albume/cataloage de profile miniere existente pentru execuția lucrărilor miniere de deschidere și pregătire a zăcămintelor de cărbune.

Prin rezolvarea în ansamblu a proiectului, înlocuirea susţinerii actuale de uz curent cu noua tehnologie propusă, la care portanța necesară stopării sarcinilor maxime care se manifestă în subteran este asigurată suplimentar, în proporție de peste 30%, de însăși portanța proprie a rocilor care se crează prin protejarea și consolidarea lor, se estimează creşterea competitivităţii şi asigurarea compatibilităţii la cerinţele actuale şi de perspectivă în amplasarea şi execuţia excavaţiilor, cu încadrarea funcționării susținerii metalice clasice într-un regim de funcționare mult mai eficient, mai sigur și mai stabil, pe seama reducerii costurilor alocate actual pentru exploatare/întreţinere.

În acest caz, pe seama criteriilor de performanţă deţinute de către noua tehnologie de susţinere, exemplificate de reducerea cu cca.45% a cheltuielilor initiale de aplicare a susținerii și a celor ulterioare de întreținere, se preconizează creşterea performanţelor prin asigurarea unei baze de date completă privind soluția/tehnologia competitivă de susținere a lucrărilor miniere subterane, care poate fi preluată și valorificată de Complexele Energetice Hunedoara și Olteniei prin exploatările miniere aferente, în condiţiile asigurării unei piețe sigure și continue a produsului, ca și al încadrării instituțiilor care alcătuiesc Consorțiul proiectului în topul celor apreciate cu grad ridicat de inventivitate şi atractivitate.