Využití statistických a geostatistických metod pro hodnocení vlivu těžby a úpravy antimonových rud v milešovském revíru.

Vít Štrupl

Doctoral thesis

Application of Statistical and Geostatistical Methods for Assessment of Mining and Processing Impact in the Milešov Antimony Ores District.

Abstract:

Předložená disertační práce se zabývá tématem moderního zpracování údajů o úložných místech těžebních odpadů na lokalitě Milešov za využití statistických a geostatistických metod. Milešovský rudní okrsek je součástí krásnohorského zlatonosného rudního revíru. Ve druhé polovině 19. století zde byly těženy po dobu zhruba dvaceti let antimonové rudy. Po těžbě a úpravě zde zůstaly mohutné haldy a menší odkaliště, které byly v roce 1988 vzorkovány a následně zde byl proveden výpočet zbytkových zásob zlata a antimonu. Po roce 2010 byla tato lokalita hodnocena ve smyslu zákona o nakládání s těžebním odpadem. Jako hlavní škodliviny byly určeny arsen a antimon a na základě vypočtené hodnoty tzv. hazard indexu (HI) zde byla vymezena tzv. riziková úložná místa. V úvodní části jsou shrnuty základní informace o zájmovém území, geologické situaci, geomorfologii, klimatických, hydrografických a hydrogeologických poměrech. Zmíněna je i pozice lokality vzhledem k okolním chráněným územím a ochranným pásmům. Poměrně podrobně je rozepsána historie zdejšího dolování, přičemž se podařilo doplnit řadu informací a opravit některé nepřesnosti, které byly opakovaně citovány. Přínosem je také podrobná a aktuální revize dostupných podkladů, díky které se podařilo rozšířit použitelné materiály o další, dosud nevyužité podklady. V průběhu práce byla lokalita několikrát navštívena za účelem fotodokumentace a orientačních odběrů vzorků. Typické ukázky zdejších rud, strusek a úpravárenských písků byly zpracovány na elektronickém mikroskopu a výsledky byly porovnány s dříve provedenými mineralogickými rozbory. Způsob tvorby digitálních modelů prostorové distribuce sledovaných prvků pro těleso odvalu (haldy) i odkaliště je teoreticky uveden ve vlastní kapitole. Následně jsou podrobně popsány jednotlivé kroky, které zahrnují vytvoření digitálního modelu terénu, problematiku rekonstrukce původního povrchu v době průzkumných prací z 50. a 80. let 20. století a verifikaci a úpravy vstupních dat, tedy původních výsledků analýz. Na základě těchto prací byly vytvořeny gridy sledovaných prvků obou těles s vizualizací prostorové lokalizace vstupních dat. Údaje pak byly statisticky zpracovány a byla provedena geostatistická strukturální analýza. Poté následovala tvorba digitálních modelů prostorové distribuce sledovaných prvků s využitím různých metod. Konkrétně byla zvolena interpolace metodou inverzních vzdáleností (IDW) ve variantách nastavení parametrů elipsoidu anizotropie a výběru dat na 25m*25m*1m a 50m*50m*2m, dále metoda blokového základního krigování a nakonec geostatistická metoda podmíněné sekvenční Gaussovské simulace. Nové pojetí interpretace původních archivních dat umožňuje porovnat efektivnost současných použitých metod s dříve dosaženými údaji při využití metody svislých řezů. Pomocí nově vyvinutého programu nazvaného Milesov, byly provedeny odhady zásob obsahů sledovaných prvků a výsledky ukázaly jejich výrazně vyšší objemy a zároveň mnohem přesnější a reálnější lokalizaci v obou tělesech. Pro realizaci metodiky tvorby, vizualizace ve 2D a ve 3D a zpracování digitálních modelů sledovaných technologických parametrů byly kromě zmíněného programu Milesov využity programy Voxler a Surfer firmy Golden software a program SGeMS. Díky tomuto zpracování je rovněž možné doplnit a upřesnit stávající koncepční model lokality a dojít tak k mnohem přesnějšímu vyhodnocení z hlediska negativních vlivů na okolní životní prostředí a obyvatelstvo.

Abstract:

The thesis deals with the modern processing of data on the disposal sites of mining waste at Milešov (district Příbram) using statistical and geostatistical methods. In the Milešov neighborhood has been mined and processed antimony ores for about twenty years in the second half of the 19th century. After this period there left large heaps and small sludge pond. In 1988 was this locality sampled and the residual reserves of gold and antimony were then calculated here. After 2010, this site was evaluated in accordance with the Mining Waste Act. Arsenic and antimony were identified as the major harmful elements and so-called hazardous mining waste facilities were defined here based on the calculated hazard index (HI). In the introduction is summarized basic information about the area of interest, geological situation, geomorphology, climatic, hydrographic and hydrogeological conditions. The position of the site is also mentioned in relation to the surrounding protected areas and protection zones. The history of local mining is descripted in details and some inaccuracies have been corrected. The benefit is also a detailed review of the available materials, which contents new, still not used documents. The Milešov locality was visited during the work several times for photographic documentation and sampling. Typical samples of local ores, slags and processing sands were analyzed on an electronic microscope and the results were compared with previously detected mineralogical analyzes. Theoretical process of creation of digital models of spatial elements distribution for the heap and the tailing pond is mentioned in its own chapter. Next detailed steps are described subsequently and they include the creation of a digital terrain model, the problem of the original surface reconstruction, the verification and modification of the input data, which were the original results of the analyzes made in 20th century. Based on these works, the grids of studied elements were created both with visualization of the spatial location of the input data. Subsequently, data were statistically processed and geostatistical structural analysis was performed. Then, digital modeling of the spatial distribution of the monitored elements followed using different methods. Specifically, there were chosen inverse distance weighting (IDW) interpolations in variants of parameters of anisotropy ellipsoid and data selection at 25 m*25 m*1 m and 50 m*50 m*2 m, the method of simple kriging and finally the geostatistical sequential Gaussian simulation (SGS). The new concept of interpreting the original archive data has made it possible to compare the effectivity of the current methods with previously used “vertical cut” method. Using a newly developed program called Milesov, it was possible to make new estimates of the contents of monitored elements. The results showed their significantly higher volumes and more accurate and realistic localization in both bodies (heap and tailing pond). To implementation of the methodology of creation, visualization in 2D and 3D and the processing of digital models of the monitored parameters were used in addition to the above mentioned Milesov program, the software Voxler and Surfer by Golden software and SGeMS. Thanks to these processing, it is also possible to refine the existing conceptual model of the site and to give a much more accurate assessment of negative impacts on the surrounding environment and population.

Keywords

Těžební odpady, riziková úložná místa, těžba antimonových rud, rudní ložiska, digitální model, geostatistické metody

Keywords

Mining waste, hazardous waste facilities, antimony ore mining, mineral deposits, digital model, geostatistical methods.

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 15. 12. 2017

Thesis defence

• Date of defence: 3. 5. 2018
• Supervisor: František Staněk
• Reader: Ladislav Vizi, Mirko Vaněček, Josef Honěk

VŠB - Technical University of Ostrava

Hornicko-geologická fakulta

Doctoral programme / field:
Geologické inženýrství / Geologické inženýrství