Gospodarka Surowcami Mineralnymi - Mineral Resources Management

W artykule zaproponowano niestandardowe metody decyzyjne wyboru parcel eksploatacyjnych w odniesieniu do oceny ryzyka wystąpienia zagrożeń naturalnych w kopalni rud miedzi. W oparciu o zróżnicowaną, realną charakterystykę jakościową rudy w czterech parcelach przygotowawczych, oszacowano możliwe do uzyskania przychody z wykorzystaniem formuły sprzedażnej NSR. Uzyskane przychody konfrontowano z prawdopodobieństwami wystąpienia zagrożeń naturalnych obejmujących: wyrzuty gazów, nagłe dopływy wody do wyrobisk, wypływ wody i/lub kurzawki w wyrobiskach, zanik lub redukcję złoża w strefie elewacji, zanik złoża w strefie utlenionej Rote Fäule, zanik złoża w strefie elewacji i utlenionej jednocześnie. Przyjęto, że możliwe zagrożenie wpływać będzie na poziom osiąganego przychodu, stosownie do prawdopodobieństwa wystąpienia i rodzaju zagrożenia, a teoretyczny model decyzyjny objaśniał i uzasadniał wybór najbezpieczniejszej parceli. W oparciu o macierze ryzyka oceniono jakościowo w pięciostopniowej skali możliwe skutki ujawnienia się zagrożeń oraz ich konsekwencje z punktu widzenia bezpieczeństwa pracy jak i bezpieczeństwa w kontekście zachowania ciągłości i opłacalności wydobycia. U zyskane w ten sposób miary ilościowe zostały zaproponowane jako wielkości wypłat w dwuosobowych grach o sumie niezerowej. Rozwiązania gier umożliwiły hipotetyczną hierarchizację parcel eksploatacyjnych w odniesieniu do wspomnianych kryteriów bezpieczeństwa, wskazując na optymalny dobór parcel kierowanych do eksploatacji.

W ostatnich dwudziestu latach obserwuje się dynamiczny wzrost znaczenia handlu LNG w ramach międzynarodowego obrotu gazem ziemnym. W 2020 r. po raz pierwszy w historii udział przypadający na LNG przekroczył ponad 50% globalnego handlu gazem. Podjęta w artykule problematyka analizy znaczenia dostaw gazu skroplonego do bilansowania zapotrzebowania na gaz ziemny ma istotne znaczenie dla bezpieczeństwa energetycznego, szczególnie obecnie w kontekście wojny w Ukrainie. Analiza badawcza przedstawiona w artykule w ujęciu podmiotowym odnosi się do państwa, zaś w kategorii przedmiotowej do gazu ziemnego, a w szczególności LNG. Wykorzystana została metoda analizy czynnikowej, a także analiza porównawcza. Sformułowane zostały następujące wnioski. Po pierwsze, trwająca wojna w Ukrainie stała się głównym czynnikiem wpływającym na wzrost zapotrzebowania gazu skroplonego oraz wpłynęła na zmianę architektury kontraktów gazowych. Gaz ziemny zyskuje na znaczeniu w Polsce. Po drugie, dynamicznie zmieniająca się sytuacja na światowych rynkach energetycznych doprowadziła do zmiany na pozycji lidera eksportu LNG w skali globalnej, którym stały się USA. Po trzecie, proces dywersyfikacji dostaw gazu ziemnego do Polski jest możliwy dzięki rozbudowanej infrastrukturze energetycznej. Obserwuje się, że po 2022 roku znaczenie terminala L NG w Świnoujściu wzrosło i stanowi on dzisiaj jeden z najbardziej strategicznych obiektów infrastruktury energetycznej w państwie.

W ostatnich latach transformacja energetyczna systemu elektroenergetycznego w Polsce uległa przyspieszeniu. Opracowywane są plany dekarbonizacyjne związane z odchodzeniem od węgla, a w strategiach średnio- i długoterminowych podkreślana jest rola gazu ziemnego. Tendencja ta jest również obserwowana na rynku mocy – elektrownie i elektrociepłownie opalane gazem ziemnym są jednymi z głównych beneficjentów tego mechanizmu wsparcia, zwłaszcza pod warunkiem uwzględnienia czasu trwania umowy mocowej. Przedstawione w artykule badania poświęcone są zbadaniu wpływu wyników głównych aukcji mocy (na lata dostaw 2021–2029) na przyszłe zużycie gazu ziemnego w polskim systemie elektroenergetycznym. W tym celu przeanalizowano wyniki tego mechanizmu wsparcia oraz zidentyfikowano jednostki rynku mocy pod kątem paliwa wykorzystywanego do produkcji energii elektrycznej. Uzyskane wyniki wskazują, że dodatkowe zapotrzebowanie na gaz ziemny (pochodzące głównie z elektrowni gazowo-parowych, ale także z jednostek kogeneracyjnych, w tym turbin gazowych pracujących w cyklu prostym i silników gazowych, o łącznej mocy brutto około 5,0 GWe), może wynieść od 2,8 do 8,5 mld m³ w perspektywie 2030 r., w zależności od przyjętego współczynnika wykorzystania mocy zainstalowanej (30–90%), przy czym zapotrzebowanie na poziomie około 6,6 mld m³ uzyskano dla współczynnika wykorzystania mocy równego 70%. Budowa wielkoskalowych gazowych jednostek wytwórczych przy wsparciu z rynku mocy, istotnie wpływa (m.in. zmiana miksu paliwowego, potrzeba rozbudowy infrastruktury przesyłowej, uzależnienie od cen surowca z importu, ryzyko zakłóceń podażowych etc.) – w perspektywie długoterminowej – nie tylko na sektor energetyczny, ale również paliwowy, oddziałując na bezpieczeństwo dostaw gazu ziemnego do Polski.

Niniejsze analiza bada skuteczność różnych typów polimerów, w tym polimerów modyfikowanych hydrofobowo, polisacharydów i syntetycznych poliakrylamidów, w zwiększaniu odzysku ropy naftowej i zmniejszaniu wpływu na środowisko. Celem tych badań jest kompleksowa ocena skuteczności składów polimerów w technologiach korygujących przepływ w produkcji ropy naftowej. Badania eksperymentalne przeprowadzone na Uniwersytecie Satbayeva w 2024 r. oceniały roztwory polimerów w symulowanych warunkach złoża o wysokiej temperaturze i wysokim zasoleniu, badając ich potencjał w zakresie poprawy lepkości cieczy, kontrolowania procesów filtracji i optymalizacji ekstrakcji węglowodorów. Badania ujawniły znaczące zalety technologiczne kompozycji polimerowych, wykazując ich zdolność do tworzenia stabilnych emulsji, zmniejszania odzysku wody i poprawy profili wypierania ropy. Polimery modyfikowane hydrofobowo zwiększyły lepkość płynu złożowego o 30%, podczas gdy syntetyczne poliakrylamidy wykazały niezwykłą zdolność adaptacji do różnych warunków geologicznych. Analiza ekonomiczna wskazała, że technologie polimerowe mogą zwiększyć wydobycie ropy o około 43% bez konieczności dodatkowego wiercenia odwiertów, co zmniejsza nakłady inwestycyjne. Pomimo wyzwań związanych ze stabilnością temperatury i względami ekonomicznymi, badanie stwierdza, że kompozycje polimerowe stanowią obiecującą strategię zrównoważonej i wydajnej produkcji ropy, oferując elastyczność technologiczną i lepsze zarządzanie zasobami.

Podziemne składowanie dwutlenku węgla jest uważane za technologię pozwalającą na redukcję znaczących ilości emisji tego gazu do atmosfery. Poprzedzone wychwyceniem CO2 u dużych przemysłowych emitentów, wdrożenie tej technologii staje się coraz bardziej pilne na globalnej drodze do zerowej emisji netto. Wymaga to poszukiwań odpowiednich struktur spełniających wymagania podziemnego składowania CO₂. Przydatność struktury geologicznej wynika z jej pojemności dynamicznej zapewniającej przyjęcie jak największej ilości zatłoczonego gazu. Jej określenie wymaga przeprowadzenia każdorazowo symulacji zatłaczania CO₂ w oparciu o wiarygodny model geologiczny struktury. Zbudowano model geologiczny struktury Jeżów dedykowany do składowania CO₂ w warstwach jury dolnej oraz przeprowadzono symulacje zatłaczania dla 36 różnych lokalizacji otworu zatłaczającego. Z wykorzystaniem mapy pojemności składowania CO₂ przedstawiono dynamiczną pojemność składowania CO₂ dla rozważanych lokalizacji otworu zatłaczającego. Odnotowano przestrzenną zmienność wielkości potencjału magazynowania CO₂. Wynika ona z ograniczeń związanych z ciśnieniem (zarówno szczelinowania, jak i kapilarnego nadkładu) i zmienia się ona w przypadku struktury Jeżów, w zależności od lokalizacji otworu zatłaczającego, od 94,36 do 147,37 mln ton CO₂. Na otrzymany wynik mają wpływ zarówno parametry geologiczno-złożowe warstw zbiornikowych oraz nadkładu, ich ułożenie, oddalenie otworu zatłaczającego od szczytu struktury, jak i nachylenie warstw. Przedstawione rezultaty pozwalają na bardziej efektywne i bezpieczne planowanie składowania tego gazu, podkreślają znaczenie optymalnego rozmieszczenia otworów zatłaczających dla maksymalizacji pojemności oraz efektywnego wykorzystania struktury i ograniczenia ryzyka wycieku gazu.

Przeprowadzono badania eksperymentalne w warunkach laboratoryjnych w celu oceny przydatności olchy i brzozy do wykorzystania w indywidualnych piecach domowych oraz potencjalnego wykorzystania i składowania popiołów w środowisku. Próbki biomasy surowej spalano w temperaturze 450–500 ± 15°C. Gatunki drzew pochodzą z Polski (województwo małopolskie) oraz z Parku Narodowego „Bory Tucholskie” (województwo pomorskie). Celem niniejszego badania było określenie zawartości metali toksycznych (As, Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Tl) w biomasie surowej i jej popiołach, wymywanych jonów z eluatów wodnych popiołów i analiza procesu termicznej degradacji drewna. W badaniach wykorzystano metodę spektroskopii emisyjnej ze wzbudzeniem w plazmie indukcyjnie sprzężonej (ICP-OES ) i chromatografię jonową (IC), wykonano analizy termograwimetryczne (TG /DSC) oraz dyfrakcję rentgenowską metodą proszkową (XRD). Zawartość części lotnych w biomasie drzewnej waha się między 67,2–82,5%, zawartość popiołu 2,9–19,1%, a wartość kaloryczna wynosi 14,8–17,1 MJ/kg. Zawartość wilgoci w biomasie drzewnej waha się między 14,6–18,7% (brzoza) i 17–19,2% (olcha). Skład mineralny badanych próbek jest mało zróżnicowany. Zawartość metali toksycznych jest na ogół niska w biomasie surowej, z wyjątkiem miedzi, cynku i niklu, oraz wyższa w popiołach, zróżnicowana w zależności od pochodzenia biomasy. Krzywe TG /DSC pozwoliły zidentyfikować główne etapy degradacji biomasy drzewnej, które odpowiadają zawartości wilgoci w zakresie 2,73–5,83% (wag.), popiołu 0,58–3,68% (wag.), materiałów lotnych 59,63–76,46% (wag.) oraz węgla stałego 20,23–32,3% (wag.). Wyższe stężenia jonów siarczanowych i potasowych oznaczono w eluatach wodnych popiołów z Parku Narodowego „Bory Tucholskie”. Wyniki badań niejednoznacznie wskazują, że olcha i brzoza mogą być wykorzystane w spalaniu niskotemperaturowym; jednak wskazane jest prowadzenie kompleksowych badań w tym zakresie.

Częstym kierunkiem rekultywacji wyrobisk i zagłębień na terenach pogórniczych jest kierunek wodny. Jakość wody w tak powstałych zbiornikach zależy od szeregu czynników, np. sposobu przeprowadzonej rekultywacji, obecnego użytkowania oraz wielkości zbiornika. W pracy przedstawiono wyniki badań toksyczności wód dla trzech zbiorników antropogenicznych o różnej wielkości, powstałych w różny sposób oraz z różnym sposobem użytkowania. Dwa z nich wiążą się z wydobyciem siarki, jeden powstał w odkrywce (Jezioro Tarnobrzeskie), a drugi na terenach osiadań po eksploatacji otworowej (zbiornik na terenie dawnej Kopalni Siarki Jeziórko). Trzeci ze zbiorników powstał w wyrobisku po eksploatacji kruszyw (zalew Bagry w Krakowie). Na dwóch zbiornikach dozwolone są wszelkie formy rekreacji, na jednym tylko wędkowanie. Zakres prezentowanych wyników badań dotyczy testu kiełkowania i wczesnego wzrostu względem Lepidium sativum oraz testu rozrodczości Daphnia magna. Zaprezentowano także wyniki badań toksyczności osadów dennych pobranych z Jeziora Tarnobrzeskiego i zalewu Bagry (test kiełkowania i wczesnego wzrostu względem Sorghum saccharatum, Sinapis alba i Lepidium sativum). Na podstawie przeprowadzonych biotestów stwierdzono, że w Jeziorze Tarnobrzeskim woda ma najlepszą jakość, najsłabszą zaś w zbiorniku na terenie dawnej Kopalni Siarki Jeziórko. Do dobrej jakości wody w Jeziorze Tarnobrzeskim przyczynia się niewątpliwie jego wielkość. Osady denne z Jeziora Tarnobrzeskiego nie wykazywały toksyczności względem roślin, osady z zalewu Bagry wykazywały niską toksyczność w stosunku do dwóch gatunków roślin.

W artykule zaprezentowano nowatorską metodę identyfikacji parametrów modelu całkowo-geometrycznego Knothego, która opiera się na analizie różnic osiadania dla par punktów. Metoda ta pozwala na wykorzystanie obserwacji pochodzących z monitorowania przemieszczeń budynków i konstrukcji inżynierskich na obszarach oddziaływania działalności górniczej. Dzięki wykorzystaniu obserwacji względnych, tj. różnic obniżeń par punktów dla pojedynczych obiektów budowlanych, nie jest wymagane nawiązanie wysokościowe dla wykonywanych pomiarów wysokościowych. Kluczowym założeniem metodologii było wykorzystanie asymptotycznego stanu osiadania, który odpowiada końcowemu etapowi formowania się niecki osiadania. Parametry modelu są iteracyjnie wyznaczane poprzez rozwiązywanie problemu odwrotnego za pomocą algorytmu Gaussa-Markowa. Metoda ta minimalizuje sumę kwadratów różnic między zmierzonymi a obliczonymi wartościami różnic osiadania, co pozwala na precyzyjne dopasowanie parametrów do obserwowanych danych. Zastosowanie kryterium stopu obliczeń kończy iteracyjny proces identyfikacji parametrów. Kryterium to polega na osiągnięciu zbieżności w postaci zdefiniowanego przyrostu wyznaczonych wartości parametrów modelu między iteracjami, co gwarantuje efektywność i stabilność obliczeń. Praktyczną użyteczność metody zweryfikowano przy użyciu danych symulacyjnych, co potwierdziło możliwość rekonstrukcji całego pola przemieszczeń. Otrzymane wyniki umożliwiają nie tylko ocenę ryzyka dla niemonitorowanych obiektów, ale także prognozowanie przyszłych oddziaływań planowanych operacji górniczych na powierzchnię terenu w badanym regionie.

Istniejące algorytmy wykrywania celu wykrywają rudę na taśmie przenośnika po procesie kruszenia z niską precyzją i niską szybkością wykrywania. Prowadzi to do wyzwań związanych z osiągnięciem równowagi między precyzją i szybkością, w celu zwiększenia precyzji i szybkości wykrywania rudy, a także ze względu na problemy z wyciekami, błędnym wykrywaniem i niewystarczającą ekstrakcją cech YOLOv5 w zadaniu wykrywania obrazu rudy; niniejsze badanie przedstawia podejście do wykrywania celu polegające na mechanizmie uwagi CA (Coordinate attention for efficient mobile network design), funkcji straty SIoU i kombinacji algorytmu wykrywania celu YOLOv5 w połączeniu z metodą wykrywania celu cząstek obrazu rudy. Zintegrowanie mechanizmu uwagi CA z siecią funkcji szkieletowych YOLOv5 usprawnia uczenie się funkcji i ekstrakcję obrazów rudy, tym samym zwiększając precyzję modelu wykrywania; funkcja straty SIoU została udoskonalona w celu zwiększenia precyzji rozpoznawania sieci na obrazach rudy i usunięcia niedociągnięć oryginalnej funkcji straty, która nie uwzględnia strat kątowych, strat odległości i strat kształtu, co jeszcze bardziej poprawia precyzję i szybkość wykrywania obrazów rudy. Wyniki eksperymentów pokazują, że wartość AP, wartość i wskaźnik precyzji są lepsze w porównaniu z wcześniej ulepszonym algorytmem. Metoda CA-YOLOv5 została zweryfikowana jako szybka, skuteczna i zaawansowana oraz stanowi podstawę do wykrywania celów rud na taśmach przenośnikowych w czasie rzeczywistym w późniejszej inteligentnej produkcji kopalnianej

Manipulator może określić środek kruszenia rudy za pomocą chmur punktów rekonstruowanych przez kamerę binokularną. Jednak szumy w oryginalnej chmurze punktów powodują niejednoznaczność, co komplikuje proces określania środka kruszenia. Aby temu zaradzić, zaproponowano wydajny algorytm filtrowania i wygładzania szumów w chmurach punktów. Najpierw za pomocą drzewa K-D ustalane są relacje topologiczne między punktami chmury, co umożliwia wybór i zapytania dotyczące sąsiedztwa każdego punktu. Następnie dla każdego sąsiedztwa obliczana jest gęstość i wariancja gęstości za pomocą metody filtrowania gęstości najbliższych sąsiadów K. Zastosowano klasteryzację w celu określenia średniej gęstości, a optymalna wartość K jest adaptacyjnie uzyskiwana na podstawie zarówno wariancji gęstości, jak i gęstości klastrów z przypisanymi wagami. Następnie obliczany jest lokalny współczynnik odstępstwa przy użyciu tej wartości K, a punkty szumów są odfiltrowywane poprzez ustawienie progu współczynnika odstępstwa. Na podstawie udoskonalonego algorytmu filtrowania gęstości najbliższych sąsiadów K wyniki eksperymentów wykazują, że metoda ta osiąga precyzję odszumiania na poziomie 95,68%, co stanowi poprawę o 55,06% w porównaniu z tradycyjną metodą filtrowania promienia oraz o 27,5% w porównaniu z metodą filtrowania statystycznego. Ponadto wskaźnik odzyskiwania szumów osiąga 99,92%, a wskaźnik zachowania oryginalnych danych wynosi 94,17%, co pokazuje doskonałą wydajność filtrowania przy jednoczesnym zachowaniu integralności danych. Te osiągnięcia stanowią niezawodną podstawę techniczną do dalszych zadań związanych z kruszeniem rudy oraz przetwarzaniem danych chmury punktów.