311[15] Z4 02 Klasyfikowanie systemów eksploatacji złóż

MINISTERSTWO EDUKACJI
NARODOWEJ
Janusz Wojtkiewicz-Lazman
Klasyfikowanie systemów eksploatacji złó\ 311[15].Z4.02
Poradnik dla ucznia
Wydawca
Instytut Technologii Eksploatacji Państwowy Instytut Badawczy
Radom 2007
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
Recenzenci:
mgr in\. Grzegorz Merta
dr in\. Jacek Myszkowski
Opracowanie redakcyjne:
mgr in\. Janusz Wojtkiewicz-Lazman
Konsultacja:
mgr in\. Gabriela Poloczek
Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 311[15].Z4.02
Klasyfikowanie systemów eksploatacji złó\ , zawartego w modułowym programie
nauczania dla zawodu technik górnictwa podziemnego.
Wydawca
Instytut Technologii Eksploatacji Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2007
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
1
SPIS TREŚCI
1. Wprowadzenie 3
2. Wymagania wstępne 5
3. Cele kształcenia 6
4. Materiał nauczania 7
4.1. Podstawy eksploatacji podziemnej, klasyfikacja systemów wybierania
pokładów węgla 7
4.1.1. Materiał nauczania 7
4.1.2. Pytania sprawdzające
40
4.1.3. Ćwiczenia 41
4.1.4. Sprawdzian postępów
42
4.2. Klasyfikacja systemów eksploatacji złó\ rudy i soli 43
4.2.1. Materiał nauczania
43
4.2.2. Pytania sprawdzające
52
4.2.3. Ćwiczenia 53
4.2.4. Sprawdzian postępów
54
4.3. Podsadzanie wyrobisk 55
4.3.1. Materiał nauczania
55
4.3.2. Pytania sprawdzające
64
4.3.3. Ćwiczenia 65
4.3.4. Sprawdzian postępów
66
4.4. Wpływ eksploatacji zło\a na zachowanie się górotworu i powierzchni 67
4.4.1. Materiał nauczania
67
4.4.2. Pytania sprawdzające
73
4.4.3. Ćwiczenia
73
4.4.4. Sprawdzian postępów
74
5. Sprawdzian osiągnięć 75
6. Literatura 79
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
2
1. WPROWADZENIE
Poradnik będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy z zakresu klasyfikowania systemów
eksploatacji złó\. Poradnik pomo\e Ci odró\nić oraz odpowiednio dobrać poszczególne
systemy eksploatacji złó\ węgla kamiennego, soli kamiennej i rud. Dzięki niemu zapoznasz
się z podstawowymi zagadnieniami dotyczącymi podsadzania wyrobisk oraz wpływu
eksploatacji na górotwór i powierzchnię.
W poradniku zamieszczono:
- Wymagania wstępne określają umiejętności, które powinieneś posiadać przed
rozpoczęciem pracy z poradnikiem;
- Cele kształcenia określają umiejętności, jakie powinieneś nabyć w wyniku procesu
kształcenia;
- Materiał nauczania zawierający:
niezbędne informacje dotyczące tematu zajęć, dzięki którym zdobędziesz wiedzę na
dany temat;
pytania sprawdzające Twoją wiedzę niezbędną do wykonania ćwiczenia;
ćwiczenia, które pozwolą Ci zapoznać się z tematem od strony praktycznej;
sprawdzian postępów umo\liwiający ocenę poziomu Twojej wiedzy po wykonaniu
poszczególnych ćwiczeń
- Sprawdzian osiągnięć test, który ma na celu sprawdzenie opanowanych przez Ciebie
umiejętności podczas realizacji programu nauczania,
- Literatura spis ksią\ek, zeszytów naukowych oraz czasopism, dzięki którym mo\esz
wzbogacić swoją wiedzę na tematy, które są dla ciebie szczególnie interesujące.
Po zrealizowaniu zajęć teoretycznych z poszczególnych działów mo\esz sprawdzić czy
jesteś gotowy do wykonywania ćwiczeń. Odpowiedz na pytania i sprawdz w poradniku swoje
odpowiedzi. Jeśli odpowiedzi są prawidłowe mo\esz przystąpić do ćwiczeń.
Ćwiczenia pomogą Ci nabyć praktycznych umiejętności, które będziesz wykorzystywał
w przyszłości pracując w zawodzie.
Podczas wykonywania ćwiczeń stosuj się do zasad bezpieczeństwa i higieny pracy.
Na zakończenie ka\dego działu mo\esz samodzielnie sprawdzać swoje postępy.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
3
311[15].Z4
Eksploatacja górnicza złó\
311[15].Z4.01
Udostępnianie i przygotowywanie
zło\a do eksploatacji
311[15].Z4.02
Klasyfikowanie systemów
eksploatacji złó\
311[15].Z4.03
Dobieranie obudów górniczych
311[15].Z4.04 311[15].Z4.05 311[15].Z4.06
Przewietrzanie kopalń U\ytkowanie środków Dobieranie metod
strzałowych i organizowanie procesu
wzbogacania kopalin
Schemat układu jednostek modułowych
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
4
2. WYMAGANIA WSTPNE
Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:
- posługiwać się mapą górniczą,
- określać warunki występowania złó\ surowców naturalnych,
- rozpoznawać podstawowe zagro\enia górnicze,
- wykorzystywać wiedzę z zakresu udostępniania i przygotowywania zło\a do eksploatacji,
- przestrzegać przepisów Kodeksu pracy, Prawa geologicznego i górniczego,
- przestrzegać zasad bezpieczeństwa i higieny pracy i ochrony przeciwpo\arowej podczas
wykonywania prac.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
5
3. CELE KSZTAACENIA
W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:
- scharakteryzować eksploatację naziemną, podziemną i podwodną,
- rozró\nić metody eksploatacji złó\,
- sklasyfikować system wybierania złó\ kopalin u\ytecznych,
- rozró\nić pojęcie systemu wybierania i systemu eksploatacji,
- scharakteryzować skały stropowe i spągowe złó\ pokładowych,
- wymienić czynniki naturalne i techniczne wpływające na wybór systemu wybierania,
- określić kryteria doboru odpowiedniego systemu eksploatacji,
- określić pojęcie: eksploatacji, kierunku wybierania, frontu wybierania,
- wyjaśnić pojęcie eksploatacji do i od granic zło\a,
- sklasyfikować systemy wybierania pokładów węgla kamiennego i innych rodzajów złó\
kopalin u\ytecznych,
- przedstawić sposoby kierowania stropem w ścianach,
- sklasyfikować systemy: ubierkowo-filarowy, ubierkowo-zabierkowy, zabierkowy,
- przedstawić ogólne zasady wybierania warstwami poziomymi,
- dobrać system wybierania,
- naszkicować schematy systemów wybierania,
- przedstawić sposoby rozruchu wyrobisk eksploatacyjnych,
- przedstawić sposoby wybierania złó\ pod obiektami chronionymi,
- określić wpływ eksploatacji zło\a na zachowanie się górotworu i powierzchni,
- przedstawić sposoby zmniejszania wpływu eksploatacji górniczej na powierzchnię, filary
ochronne i oporowe,
- odczytać wyniki pomiarów stosowanych w eksploatacji podziemnej,
- scharakteryzować sposoby usuwania szkód górniczych,
- zastosować przepisy Prawa geologicznego i górniczego oraz bezpieczeństwa i higieny
pracy w trakcie wybierania złó\.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
6
4. MATERIAA NAUCZANIA
4.1. Podstawy eksploatacji podziemnej, klasyfikacja systemów
wybierania pokładów węgla
4.1.1. Materiał nauczania
Pojęcie eksploatacji górniczej i wybierania
Zadaniem eksploatacji złó\ kopalin u\ytecznych jest dostarczenie surowców do
bezpośredniego wykorzystania w przemyśle lub poddanie ich procesom przeróbczym.
Obiektem eksploatacji górniczej jest zło\e. Najczęściej spotykaną formą zło\a jest
pokład. Jest to zło\e obejmujące znaczną przestrzeń, ograniczone od dołu i od góry dwiema
mniej lub więcej równoległymi powierzchniami.
Skałę le\ącą bezpośrednio pod pokładem nazywa się spągiem, a skałę zalegającą nad
pokładem nazywa się stropem.
Podkład charakteryzuje grubość, kąt nachylenia oraz rozciągłość.
Grubość pokładu to odległość od spągu do stropu mierzona w kierunku prostopadłym do
jego nachylenia.
Nachylenie pokładu to kąt zawarty między płaszczyzną spągu pokładu, a płaszczyzną
poziomą.
Rozciągłość pokładu to kierunek linii przecięcia się płaszczyzny spągu pokładu z dowolną
płaszczyzną poziomą. Linia ta jest w ka\dym punkcie prostopadła do nachylenia.
Rys. 1. Dane charakterystyczne pokładu [6, s. 13]
Zale\nie od głębokości zalegania zło\a rozró\nia się następujące rodzaje eksploatacji:
- eksploatację naziemną, czyli odkrywkową, polegającą na odsłonięciu zło\a poprzez
zdjęcie nadległych warstw skał płonnych;
- eksploatację podziemną, czyli głębinową, stosowaną w odniesieniu do złó\
zalegających pod grubą warstwą skał nadkładowych.
Eksploatację tą podzielić mo\na na: typowo górniczą, polegającą na pozyskiwaniu
kopaliny u\ytecznej ze zło\a sposobem podziemnych robót górniczych, wymagających
zatrudnienia ludzi pod ziemią (eksploatacja ta mo\liwa jest po udostępnieniu zło\a
wyrobiskami korytarzowymi tj. szyby, sztolnie, przecznice, chodniki itp.), oraz na
eksploatację odwiertową lub wiertniczą, polegającą na pozyskiwaniu kopaliny u\ytecznej
w głębi ziemi za pomocą odwiertów dokonywanych z powierzchni ziemi;
- eksploatację podmorską, która mo\e być realizowana na 3 sposoby: wydobycie kopalin
metodą otworową (eksploatacja głównie złó\ płynnych), wydobycie kopalin stałych
metodą tzw. górnictwa morskiego odkrywkowego (eksploatacja złó\ luzno uło\onych na
dnie lub tu\ pod nim) oraz wydobycie kopalin stałych metodą tzw. górnictwa morskiego
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
7
podziemnego (zaadaptowane na potrzeby górnictwa morskiego metody stosowane przy
eksploatacji podziemnych złó\ lądowych).
Ze względu na sposób pobierania kopaliny u\ytecznej z calizny zło\a rozró\nia się
następujące metody eksploatacji złó\:
- odspajania, stosowaną obecnie przewa\nie do eksploatacji kopalin stałych,
- ługowania, polegającą na rozpuszczeniu minerałów stałych w wodzie, stosowaną
w górnictwie solnym,
- zgazowania, polegającą na pozyskiwaniu gazów palnych przez częściowe spalanie węgla
kamiennego lub brunatnego w zło\u,
- wytapiania, czyli stapiania i rozpuszczania w wysokiej temperaturze minerałów stałych
oraz wydobywanie ich w stanie ciekłym na powierzchnię przez pompowanie, metoda
stosowana przy eksploatacji złó\ siarki,
- czerpania kopalin ciekłych i gazowych stosowaną w górnictwie naftowym, gazu
ziemnego oraz wód mineralnych.
Głównym procesem eksploatacji górniczej zło\a kopalin stałych jest wybieranie kopaliny
u\ytecznej. Przez eksploatację rozumie się pozyskiwanie kopaliny u\ytecznej z całości zło\a
w jego obszarze górniczym, a przez wybieranie pozyskiwanie kopaliny u\ytecznej
z określonego pokładu lub jego części udostępnionej i przysposobionej do wybierania.
Wybieranie zło\a prowadzi się ubierkami, zabierkami i komorami, których suma czół
tworzy front wybierania. Front robót górniczych mo\e posuwać się od granic obszaru
górniczego do szybu (kierunek eksploatacji od granic zło\a) lub przeciwnie (kierunek
eksploatacji do granic zło\a).
Rys. 2. Kierunki prowadzenia eksploatacji [2, s. 12]
Przestrzenie wybrane lub inaczej przestrzenie poeksploatacyjne pozostające po wybranej
objętości kopaliny u\ytecznej nazywają się zrobami.
Technologia podziemnego wybierania kopalin stałych obejmuje następujące procesy:
- urabianie kopaliny u\ytecznej,
- ładowanie i transport urobku,
- obudowę górniczą,
- likwidację wybranych przestrzeni, czyli tzw. zrobów.
System wybierania określa rodzaj wyrobisk wybierkowych z całokształtem stosowanej
w nich techniki wybierania dostosowanej do warunków naturalnych zło\a, jak równie\
rozplanowanie przestrzenne wyrobisk wybierkowych wraz z wyrobiskami
przygotowawczymi zapewniającymi harmonijną ciągłość wielkości frontu górniczego
w ramach pola eksploatacyjnego.
Pojęcie system eksploatacji jest podobne do pojęcia systemu wybierania, z tym \e
odnosi się do całokształtu zło\a w obrębie obszaru górniczego.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
8
Klasyfikacja skał stropowych i spągowych
Klasyfikacja ta uwzględnia właściwości fizyczne oraz mechaniczne skał otaczających
pokład, na podstawie których mo\emy przewidzieć jak zachowa się dana skała w czasie
wybierania pokładu węgla. Charakterystyka skał spągowych i stropowych wpływa więc
w znaczny sposób na dobór systemu wybierania.
W górnictwie przyjmuje się ich podział na następujące grupy:
- skały kruche, odznaczające się małą zwięzłością i spoistością oraz opadaniem do
wybranej przestrzeni,
- skały sztywne, mające du\ą wytrzymałość, utrzymują się nad wybranym wyrobiskiem
i załamują się w du\ych blokach po obna\eniu większej powierzchni stropu,
- skały plastyczne, odznaczające się małą wytrzymałością, lecz znaczną spójnością, co
powoduje ich uginanie się za frontem wybierania.
W górotworze zalegającym nad pokładem węglowym wyró\nia się strop bezpośredni
i strop zasadniczy.
Strop bezpośredni stanowią warstwy skalne zalegające bezpośrednio nad pokładem
węglowym, które załamują się po usunięciu obudowy i przemieszczają się do wybranej
przestrzeni. Takie załamywanie i przemieszczanie się skał stropowych nosi nazwę rabowania
się stropu.
Stropem zasadniczym nazywa się warstwy skał sztywnych zalegające nad stropem
bezpośrednim. Warstwy te nie załamują się równocześnie ze stropem bezpośrednim, lecz
odkształcają się w kierunku wybranej przestrzeni. Po upływie pewnego czasu i po obna\eniu
większej powierzchni stropu, mogą się one załamywać du\ymi blokami lub osiadać na zawale
powstałym z zarabowania się warstw stropu bezpośredniego.
Stropem fałszywym nazywa się cienką (0,1 do 0,8 m) warstwę łupku zalegającą
bezpośrednio nad pokładem węgla i opadającą zaraz po urobieniu węgla.
Aby prawidłowo dobrać system wybierania nale\y zapoznać się z właściwościami skał
stropowych. Pomocne są przy tym klasyfikacje skał stropowych, które zostały opracowane
przez kilku uczonych: Boreckiego, Pawłowicza, Bilińskiego oraz Budryka.
Klasyfikację Budryka przedstawia poni\sza tabela.
Tabela 1. Klasyfikacja skał stropowych według W. Budryka
Klasa Charakterystyka skał stropowych Przykłady Dorazna wytrzymałość, kN/cm2
skał ściskanie zginanie rozciąganie
I Strop bezpośredni stanowią skały Aupki - 0,18�1,75 0,2�0,81
kruche, łatwo rabujące się piaszczyste,
o mią\szości większej od 5-krotnej słabe
grubości pokładu piaskowce
II strop bezpośredni stanowią skały Aupki 3,4�7,1 - -
kruche, łatwo rabujące się
o mią\szości mniejszej od 5-krotnej
grubości pokładu
III strop bezpośredni stanowią skały Piaskowce 2�15 0,17�1,08 0,28�1,08
sztywne, trudno rabujące się lub te\
nad pokładem zalega strop
zasadniczy w postaci grubej
warstwy skał mocnych
IV skały stropowe mają zdolność Aupki ilaste, - 0,15�1,12 0,18�0,62
uginania się i osiadania na spągu Aupki
bez załamania się (skały plastyczne gliniaste
i uwarstwione).
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
9
Podobnie przyjęto klasyfikację spągów, gdzie wyró\niono trzy klasy:
Tabela 2. Klasyfikacja spągów
Klasa Klasyfikacja spągów
I spąg bezpośredni stanowią warstwy skał słabych wykazujących skłonność do
spełzania
II spąg bezpośredni stanowią warstwy skał mocnych
III spąg bezpośredni stanowią warstwy skał plastycznych,
pęczniejących i łatwo wyciskanych do wyrobiska
Sposoby kierowania stropem
Pustka poeksploatacyjna powstała po wybraniu zło\a wyrobiskami eksploatacyjnymi
musi być w sposób systematyczny i dostosowany do przyjętego systemu wybierania
likwidowana. Poniewa\ sposób likwidacji tej pustki poeksploatacyjnej wpływa istotnie na
zachowanie się warstw stropowych nad wybranym zło\em, nosi on równie\ nazwę sposobu
kierowania stropem.
Aby zapewnić jak największe bezpieczeństwo wyrobisk górniczych oraz zminimalizować
lub całkowicie uniknąć deformacji powierzchni nale\y dobrać odpowiedni sposób kierowanie
stropem.
Rozró\nia się następujące sposoby likwidacji zrobów:
- wywoływanie całkowitego (pełnego) zawału powodującego wypełnienie powstałej pustki
(samopodsadzenie),
- wywoływanie częściowego zawału tworzącego częściową podsadzkę naturalną,
- przez osiadanie uginającego się stropu na spągu pokładu,
- podtrzymywanie stropu podsadzką suchą lub hydrauliczną.
Przy doborze sposobu likwidacji zrobów nale\y uwzględnić:
- własności warstw skalnych otaczających pokład, a zwłaszcza skał stropowych,
- grubość pokładu,
- skłonność węgla do samozapalenia,
- wymagania, jakie stawia ochrona powierzchni.
Zawał całkowity mo\na stosować przy takiej grubości stropu bezpośredniego, przy
której ilość zawalonej skały będzie wystarczająca do samo podsadzenia się zrobów.
Z zawałem całkowitym mo\na prowadzić eksploatację przy stropie klasy I i przy
wybieraniu pokładu ubierkami, zabierkami i komorami.
Rys. 3. Zawał całkowity [6, s. 145]
Zawał częściowy stosuje się przy stropach klasy II, w pokładach cienkich i średnich (do
2 m). Stosując zawał częściowy nale\y w odpowiedni sposób ustalić odległości pasów
podsadzkowych układanych z dostarczanej skały bądz pozostawionych pasów calizn
węglowych, by wywołany między nimi zawał stropu bezpośredniego nie dochodził do stropu
zasadniczego aby nie dopuścić do jego spękania lub zawału.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
10
Rys. 4. Zawał częściowy [2, s. 17]
Uginanie się stropu a\ do jego zetknięcia się ze spągiem i układania się na nim w miarę
postępu wybierania pokładu wykorzystuje się przy stropach klasy IV w pokładach cienkich
do 0,8 m. Eksploatację z uginaniem się stropu mo\na prowadzić tylko przy ubierkowym
systemie wybierania pokładu.
Rys. 5. Strop uginający się [2, s. 17]
Podsadzka częściowa dostarczana stosowana jest przy stropach klasy II (rzadziej klasy III)
i przy niewielkiej grubości stropu bezpośredniego. Odległości pasów podsadzkowych powinny
być tak dobrane, by nie dopuścić nawet do zawału stropu bezpośredniego.
Podsadzkę częściową mo\na stosować przy ubierkowym systemie eksploatacji.
Rys. 6. Podsadzka sucha częściowa [2, s. 18]
Podsadzka pełna stosowana jest pod stropami klasy III. Polega ona na całkowitym
wypełnieniu zrobów materiałem dostarczonym z zewnątrz w postaci suchej bądz w formie
mieszaniny z wodą jako podsadzki hydraulicznej.
Podsadzka sucha mo\e być wykonana mechanicznie lub ręcznie. Stosowana jest
w pokładach cienkich lub średniej grubości. Mo\e być stosowana jako podsadzka pełna (przy
stropach klasy III) lub jako podsadzka częściowa przy stropach klasy II lub III i przy
niewielkiej grubości stropu bezpośredniego.
Rys. 7. Eksploatacja z pełną podsadzką suchą [2, s. 146]
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
11
Rys. 8. Eksploatacja z podsadzką hydrauliczną [2, s. 147]
Klasyfikacja systemów wybierania pokładów węgla
Podział systemów wybierania pokładów węglowych
Wybieranie pokładów węglowych mo\e odbywać się rozmaitymi sposobami, w ró\nych
wyrobiskach, przy ró\nych kierunkach przesuwania się frontu.
Jednym z kryteriów podziału systemów eksploatacji jest rodzaj wyrobisk wybierkowych-
wyrobisk, w których dokonuje się ostatecznego wybierania kopaliny u\ytecznej i które
powstają w wyniku tego wybierania. Do wyrobisk wybierkowych nale\ą: zabierki, komory,
ubierki i ściany.
Zabierki są to górnicze wyrobiska wybierkowe powstające przy wybieraniu pokładu
krótkimi odcinkami szerokości do 10 m i długości równej odległości miedzy chodnikami
filarowymi lub dowierzchniami, przy czym przodek posuwa sie zawsze od calizny w stronę
zrobów.
Komory stanowiące górnicze wyrobiska wybierkowe podobne są do zabierek, lecz mają
znacznie większe wymiary poprzeczne. Prowadzenie oraz utrzymywanie wyrobisk
komorowych jest mo\liwe przy bardzo mocnych stropach, dlatego te\ rzadko stosowane jest
w górnictwie węglowym, często natomiast przy wybieraniu złó\ soli i rud metali.
Wyrobisko ubierkowe powstaje w wyniku wybierania odcinka zło\a ograniczonego
dwoma chodnikami (lub pochylniami) równoległymi- czołem przodku usytuowanym
prostopadle (rzadziej przekątnie) do ich kierunku.
Wyrobisko ubierkowe długości nie przekraczającej 40 m nazywa się ubierką.
Ściana stanowi wyrobisko ubierkowe długości większej od 40 m.
Uwzględniając wszystkie te kryteria systemy wybierania pokładów węglowych mo\na
podzielić:
I. Pod względem sposobu wybierania (według rodzaju wyrobisk wybierkowych) na:
Systemy ubierkowe, w których kierunek przesuwania się czoła przodku jest zgodny
z kierunkiem przesuwania się frontu eksploatacji, dzieli się na:
- systemy ścianowe,
- systemy ubierkowo-filarowe,
- systemy pośrednie ubierkowo-zabierkowe,
Systemy zabierkowe, w których postęp czoła przodku jest prostopadły do kierunku
przesuwania się frontu eksploatacji, dzieli się na:
- systemy filarowo-zabierkowe,
- systemy długich zabierek,
- systemy komorowe.
II. Pod względem usytuowania kierunku posuwania się frontu wybierania względem
rozciągłości pokładu na odmiany:
- podłu\ną, gdy posuwanie się frontu wybierania usytuowane jest równolegle do
rozciągłości pokładu,
- poprzeczną, gdy posuwanie się frontu wybierania usytuowane jest prostopadle do
rozciągłości pokładu,
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
12
- przekątną, gdy posuwanie się frontu wybierania usytuowane jest przekątnie do
rozciągłości pokładu.
III. Pod względem stosowanego sposobu kierowania stropem rozró\nia się eksploatację:
- z ochroną stropu,
- z zawałem stropu,
- z ugięciem stropu.
Biorąc pod uwagę podane kryteria, mo\na opisać dowolny system wybierania przypisując
mu charakterystyczne dla niego cechy. Mo\e to być np. system ścianowy podłu\ny
z zawałem stropu. Ka\dy system wybierania wymieniony w punkcie I mo\e być stosowany
w jednej z trzech odmian pod względem usytuowania posuwania się frontu (poprzecznym,
podłu\nym, przekątnym).
Systemy ubierkowe, zabierkowe i komorowe mogą być stosowane w eksploatacji
z ochroną lub z zawałem stropu. Eksploatacja z ugięciem stropu mo\e być stosowana tylko
w systemach ścianowych.
Dobór systemu wybierania
System wybierania musi być dobrany do istniejących warunków, aby zapewniał:
- mo\liwie największe bezpieczeństwo pracy,
- du\ą koncentrację robót,
- największą wydajność i najmniejsze koszty własne wydobycia przy danych warunkach,
- najmniejsze straty substancji zło\owej,
- ciągłość produkcji,
- dobrą wentylację,
- łatwą dostawę materiałów,
- właściwe odprowadzenie wody,
- stosowanie nowoczesnej mechanizacji.
Dlatego w analizie mo\liwości i celowości zastosowania konkretnych rozwiązań nale\y
uwzględnić następujące czynniki:
1. Warunki geologiczne:
- geometryczne warunki zalegania zło\a: regularne zaleganie zło\a sprzyja stosowaniu
systemów o długim froncie wybierania i długim czole przodku, a więc systemów
ścianowych. Zło\e zaburzone o nieregularnym zaleganiu łatwiej jest wybierać systemami
o krótkim froncie i wąskim czole przodku. Mogą to być systemy: ubierkowe, zabierkowe
lub pokrewne,
- grubość pokładu ma wpływ na mo\liwość wybierania jednowarstwowego lub
wielowarstwowego,
- nachylenie pokładu: przy wybieraniu pokładów silnie nachylonych lub stromych
powstają du\e zagro\enia spowodowane staczaniem się brył urobku oraz opadaniem
luznych brył z czoła przodku, ze stropu i ociosów,
- własności skał otaczających pokład, głównie skał stropowych decydują o mo\liwości
doboru odpowiedniego sposobu kierowania stropem oraz o mo\liwościach utrzymania
wyrobiska,
- głębokość zalegania pokładu, której analiza przemawia np.za wyborem systemu
ścianowego z zawałem i obudową zmechanizowaną przy eksploatacji na du\ej
głębokości oraz systemu ścianowego z zawałem w wy\szej warstwie przy podziale
pokładu na kilka warstw,
- występowanie warstw wodonośnych.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
13
2. Zaszłości górnicze (wpływ dokonanej ju\ eksploatacji) ograniczają często swobodę
decyzji dotyczących rozcięcia zło\a lub kolejności wybierania poszczególnych parcel.
3. Warunki występujące na powierzchni wpływają na sposób kierowania stropem:
w przypadku wybierania pod terenami chronionymi zachodzi często konieczność eksploatacji
z podsadzką, a przy eksploatacji zawałowej ograniczenie grubości wybieranej warstwy.
4. Postęp techniczny i technologiczny wpływa na zmiany systemów wybierania poprzez
rozwój: środków obudowy, sposobów urabiania, metod prognozowania i zwalczania
zagro\eń oraz mechanizacji i automatyzacji wielu czynności.
5. Zagro\enia naturalne i profilaktyka przeciwpo\arowa.
6. Relacje ekonomiczne.
Systemy eksploatacji złó\ węgla kamiennego w warunkach normalnych
Systemy ubierkowe
W grupie systemów ubierkowych najbardziej rozpowszechnione są systemy ścianowe,
kiedy to sukcesywnie w miarę urabiania długiego frontu, przodek (czoło ściany) przesuwa się
po rozciągłości lub po wzniosie pokładu (rzadziej po upadzie).
Przy posuwaniu się frontu po rozciągłości mamy do czynienia z systemem podłu\nym,
a przy postępie zgodnym ze wzniosem lub z upadem o systemie poprzecznym.
Systemy ścianowe mogą być stosowane w szerokich granicach grubości pokładów, przy
eksploatacji na całą grubość lub przy eksploatacji warstwami oraz przy nachyleniu pokładów
od poziomego a\ do stromego.
Rys. 9. Systemy ścianowe: a) poprzeczny, b) podłu\ny [2, s. 20]
Zale\nie od sposobu kierowania stropem rozró\nia się systemy ścianowe:
- z pełnym zawałem,
- z częściowym zawałem stropu,
- z podsadzką suchą pasami,
- z podsadzką suchą pełną,
- z podsadzką hydrauliczną,
- z ugięciem stropu (tylko dla ścian podłu\nych).
System ścianowy podłu\ny z zawałem stropu
Warunki stosowania
System wybierania ścianowy podłu\ny z zawałem stropu stosuje się w pokładach
węglowych grubości od 0,6 do 3,5 m przy stropie klasy I lub II.
Mo\na go stosować przy nachyleniu od 0 do 90�, ale przy nachyleniu powy\ej 45�
wysokość ściany nie powinna przekraczać 1,5 m, a powy\ej 35� 2,5 m.
Jednak osobno nale\y traktować eksploatację przy nachyleniu pokładu do 30�, a osobno przy
nachyleniu powy\ej 30�, gdy\ od takiego nachylenia rozpoczyna się samostaczanie urobku,
które wymaga specjalnych rozwiązań technicznych.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
14
Opis systemu przy nachyleniu pokładu od 0 do 30�
Pole wybierania stanowi część pokładu, którego pochyłą wysokość wyznaczają
najczęściej chodniki: podstawowy i wentylacyjny określonego poziomu wydobywczego,
a długość (wymiar po rozciągłości) wybieg ścian. Ograniczenie pola wybierania mogą
stanowić uskoki, filary ochronne, granice obszaru górniczego, stare zroby itp.
Pole wybierania dzieli się na piętra, niekiedy równie\ na podpiętra, które wybiera się
ścianami. Je\eli czoła ścian przesuwają się w kierunku od granic pola do wyrobisk
udostępniających, to kierunek wybierania określa się jako kierunek od pola, jeśli natomiast
czoła ścian przesuwają się od wyrobisk udostępniających do granicy pola wybierania, mówi
się o wybieraniu do pola.
Rys. 10. System ścianowy podłu\ny z zawałem; pole wybierania
a) kierunek wybierania od pola, b) kierunek wybierania do pola [2, s. 25]
W systemie tym wykonuje się następujące roboty przygotowawcze:
- pochylnia transportowa, łącząca chodnik podstawowy z chodnikiem wentylacyjnym
i równoległa do niej pochylnia materiałowo wentylacyjna; pochylnie łączone są
przecinkami;
- chodniki przyścianowe, dzielące pole wybierania na piętra i podpiętra (pola wybierkowe)
wybierane następnie ścianami;
- przecinka ścianowa, z której rozpoczynana jest ściana, połączona z chodnikiem
nadścianowym i podścianowym.
Przy kierunku wybierania od pola, chodniki przyścianowe i przecinka ścianowa muszą
być wydrą\one przed rozpoczęciem wybierania ściany, przy czym przecinka drą\ona jest od
granicy pola wybierania.
Jeśli natomiast przyjmiemy kierunek wybierania do pola, chodniki przyścianowe drą\y
się na określoną odległość 15 do 20 m w pokładach nietąpiących, a powy\ej 40 m
w pokładach tąpiących, po czym drą\y się przecinkę, z której rozpoczyna się ścianę.
Chodniki przyścianowe drą\one są dalej z postępem ściany, wyprzedzając jej czoło o 15
do 30 m w pokładach nietąpiących i do 2 m w pokładach tąpiących.
Wybieranie pola
Pole wybierania mo\e być wybierane jedną ścianą lub grupą ścian. Przy wybieraniu pola
jedną ścianą w kierunku do pola trzeba utrzymywać zarówno chodnik nadścianowy, jak
i podścianowy. Przy wybieraniu od pola chodnik nadścianowy mo\na likwidować z postępem
ściany, utrzymuje się natomiast chodnik podścianowy, który dla następnej ściany (wybieranej
poni\ej) będzie chodnikiem nadścianowym.
Przy wybieraniu pola grupą ścian koncentracja wydobycia jest większa. Ściany tworzą
front ustępliwy, przy czym w przykładzie pokazanym na rysunku 10 ściana wy\sza
wyprzedza ścianę ni\szą.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
15
Wyprzedzanie to, przy wybieraniu ścianą od pola, nie powinno być większe od 15
do 20 m ze względu na zaciskanie chodnika między dwoma sąsiednimi ścianami. Przy
wybieraniu do pola wyprzedzenia sąsiednich ścian mogą być większe.
Rys. 11. Wybieranie pola grupą ścian [2, s. 28]
Opis systemu przy nachyleniu pokładu powy\ej 30�
Układ robót przygotowawczych przy nachyleniu pokładu powy\ej 30� nie ró\ni się
zasadniczo od układu robót w pokładach nachylonych do 30�. Chodniki przyścianowe drą\y
się najczęściej dwoma przodkami, przy czym dla ich ochrony w czasie wybierania ściany
pozostawia się filar oporowy szerokości około 10 m.
Ściany mogą mieć czoło prostoliniowe lub stropowo-schodowe.
Przy prostoliniowym czole ściany mo\na stosować kombajny ścianowe.
Urabianie mechaniczne mo\e być stosowane tylko pod mocnymi stropami,
pozwalającymi na całkowite urobienie i wybranie węgla ze ściany przed rozpoczęciem jej
obudowy. Przy stropach słabszych urabianie ścianą prowadzi się odcinkami (około 10 m).
W czasie urabiania urobek stacza się w dół.
Po urobieniu odcinka 10 m obudowuje się wybraną przestrzeń, po czym urabia się następny
odcinek.
Linię stropowo-schodową czoła ściany stosuje się wówczas, gdy węgiel jest miękki
i mo\na go urabiać ręcznie kilofem lub młotkiem pneumatycznym. Długość pojedynczego
stopnia czoła schodowego mo\e wynosić 8 do 20 m. Odstęp między sąsiednimi stopniami
wynosi 1,0 do 1,5 m.
Długości ścian w pokładach silnie nachylonych oraz stromych są mniejsze i wynoszą
przewa\nie 60 do 120 m, niekiedy do 180 m.
Urabianie
W ścianach podłu\nych węgiel mo\na urabiać: ręcznie kilofami lub młotkami
pneumatycznymi, robotą strzałową oraz mechanicznie kombajnami lub strugami.
Aadowanie urobku mo\e odbywać się ręcznie, strzelaniem na przenośnik zgrzebłowy lub
za pomocą ładowarek, kombajnów i strugów. W ścianach o większym nachyleniu (powy\ej
45�) urobek stacza się samoczynnie po spągu.
Obudowa
W obudowie ścian wyró\nia się:
- obudowę ściany (obudowę pola ściany),
- obudowę skrzy\owań chodników przyścianowych z wyrobiskiem ścianowym,
- obudowę wnęk (wgłębień w ścianie).
Obudowa pola ściany
Mo\na tu zastosować zestawy zwykłe lub zestawy zmechanizowane. Zestawy zwykłe mogą
być wykonane z drewna lub z metalu.
Obudowę drewnianą stosuje się w ścianach silnie nachylonych i stromych.
Najczęściej stosowana jest obudowa odrzwiami drewnianymi w układzie podłu\nym.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
16
Odrzwia zło\one są ze stropnicy długości 2,5 do 3,0 m podbudowanej trzema stojakami
i budowane są w szeregu na styk lub na zakładkę. Odległość między stropnicami nie mo\e
przekraczać 1 m.
Na spągach mocnych stojaki zabudowuje się w gniazdkach przy słabych stosuje się tzw.
obudowę ramową opinającą stropnicami i okładzinami zarówno strop, jak i spąg
(spągnicami). Stojaki obudowy ramowej oparte są na spągnicy w specjalnie wyciętych
gniazdkach.
By nie dopuścić do opadania węgla z ociosu, przy wybieraniu pokładu stromego
systemem schodowo-stropowym górny ocios schodu nale\y opiąć stojakami, a w razie
potrzeby wzmocnić je zastrzałami.
Wzmocnienie od strony zawału wykonuje się poprzez ustawienie wzdłu\ linii zawału
stosów przenośnych z kantówki. By uniknąć przesuwania się ich elementów stos opiera się
o zabudowane stojaki.
Obudowę metalową indywidualną pola ścianowego stosuje się wyłącznie w ścianach
o nachyleniu od 0 do 35� i wysokości od 0,7 do 3,5 m wszędzie tam, gdzie niemo\liwe jest
wprowadzenie obudów zmechanizowanych.
Obudowy indywidualne w ścianach o zmechanizowanym urabianiu muszą zapewniać aby
czoło ściany było wolne od stojaków w ka\dej fazie wybierania. Wymagania te spełniają
obudowy stalowo-członowe w układzie w trójkąt, w zakos i w linię ze stropnicami wysięg-
nikowymi.
W układzie obudowy stalowo-członowej w linię końce stropnic członowych zarówno od
strony zawału, jak i w polu przyociosowym, od strony calizny układają się w linię prostą.
Układ ten mo\e mieć dwa warianty: ze stropnicami członowymi wysięgnikowymi lub
stropnicami członowymi bezwysięgnikowymi.
Obudowa stropnicami członowymi w trójkąt charakteryzuje się tym, \e co drugie
odrzwia przesunięte są względem siebie o pół długości stropnicy. Końce stropnic od strony
ociosu, jak i od strony zrobów stanowią wierzchołki trójkąta równoramiennego, stąd nazwa
tego sposobu.
Sposób obudowy stropnicami członowymi w zakos stosowany jest w przodkach, gdy
głębokość zabioru jest mniejsza od połowy długości stropnicy, przy czym wielokrotność
głębokości zabioru równa jest długości stropnicy.
Pole ściany prowadzonej z zawałem stropu ograniczone jest calizną węglową stanowiącą
czoło ściany, a po przeciwnej stronie linią zawału.
Odległość między czołem ściany a linią pełnego zawału (tzw. rozpiętość ściany) powinna być
jak najmniejsza i nie powinna przekraczać w polu ściany 6 m.
W pokładach zaliczonych do II i III stopnia zagro\enia tąpaniami rozpiętość
utrzymywanego wyrobiska ścianowego nie powinna przekraczać 6 m przy stosowaniu
obudów zmechanizowanych i 5 m przy stosowaniu obudów indywidualnych.
Obudowa stalowa indywidualna musi być właściwie dobrana do wymiarów pola
ścianowego (rozpiętość i wysokość ściany) oraz własności skał stropowych i spągowych.
W ścianach o stropach bezpośrednich mało zwięzłych korzystniej jest stosować obudowę
stropnicami krótkimi (1,2 m). Przy stropach bezpośrednich mocnych stosuje się stropnice
dłu\sze (1,5 i 1,6 m).
W przypadkach spągów zwięzłych mo\na stosować wszystkie rodzaje stojaków, przy
spągach miękkich korzystniej natomiast jest stosować stojaki hydrauliczne (mo\na te\
stosować podkładki).
Obudowa zmechanizowana pola ścianowego mo\e być stosowana przy du\ym wybiegu
ściany oraz w warunkach regularnego zalegania pokładu. Znalazła ona w ostatnich latach
szerokie zastosowanie w polskim górnictwie węglowym.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
17
Podparcie stropu obudową zmechanizowaną jest znacznie lepsze ni\ obudową
indywidualną obudowy te są bardziej stabilne. Podporność i współpraca z górotworem
zale\y od rodzaju oraz typu obudowy.
Główny Instytut Górnictwa opracował kryteria doboru obudowy zmechanizowanej dla
ścian zawałowych w kopalniach węgla kamiennego. Na ich podstawie mo\na określić
przydatność poszczególnych typów obudowy zmechanizowanej do określonych warunków
górniczo- geologicznych.
Obudowy podporowe utrzymują wyrobiska ścianowe o du\ej rozpiętości stropu od 4 do
ponad 5 m. Obudowy podporowe są stosowane wyłącznie do eksploatacji z podsadzką
hydrauliczną.
W systemach zawałowych natomiast stosuje się obudowy osłonowe i osłonowo-
podporowe.
Przy obudowach osłonowych wyrobisko ścianowe osiąga rozpiętość 2,0 do 3,5 m, przy
obudowach osłonowo- podporowych 3,5 do 4,0 m.
Ściana z obudową zmechanizowaną osłonową typu Glinik 0,8/22 Oz została
przedstawiona na rysunku 12.
Rys. 12. Ściana podłu\na z zawałem z obudową zmechanizowaną osłonową
typu Glinik 08/22 Oz za frontem ściany [2, s. 46]
Obudowa skrzy\owań chodników podścianowych z ścianą
Na skutek eksploatacji ściany następuje zwiększenie ciśnień w rejonie skrzy\owań
chodników z wyrobiskiem ścianowym. Skutkiem tego mo\e być: zaciskanie wyrobisk,
odspajanie warstw stropowych, wyciskanie spągu oraz deformacja obudowy.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
18
Rys. 13. Strefa skrzy\owania ściana-chodnik przy systemie wybierania:
a) bezwnękowym, b) z wnęką [2, s. 49]
Skrzy\owanie ściany z chodnikiem przemieszcza się wraz z postępem ściany. W strefie
skrzy\owania przesuwa się napęd przenośnika ścianowego, w związku z czym nale\y
sukcesywnie usuwać elementy podporowe obudowy chodnikowej przy wlocie do ściany
(stojaków, łuków przyociosowych). Takie działanie mogłoby spowodować osłabienie
stabilności obudowy chodnika, dlatego te\ wzmacnia się ją przez zabudowanie podciągów
stalowych w osi chodnika.
W razie występowania większych ciśnień buduje się w osi chodnika dwa podciągi jeden
obok drugiego.
Ponadto w strefie skrzy\owania buduje się dodatkowe dwa podciągi stalowe
zamocowane do obudowy chodnikowej za pomocą obejm.
Podciągi te przesunięte względem siebie o połowę długości powinny sięgać co najmniej
2 m przed czoło ściany i około 1 m poza linię zawału. Zasadą budowy podciągów jest to, aby
w ka\dym przypadku przynajmniej jeden z podciągów obejmował odcinek chodnika,
z którego obudowy usunięto elementy podporowe. W przypadku większych ciśnień wskazane
jest podbudowanie ich stojakami. Dodatkowo wlot ściany zabezpiecza się drewnianymi
stropnicami, budowanymi równolegle do osi chodnika, tzw. stropnicami bezpieczeństwa.
Rys. 14. Sposób obudowy skrzy\owań ściana-chodnik
(ściana z wnęką, chodnik w obudowie AP utrzymywany) [2, s. 50]
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
19
Likwidacja przestrzeni poeksploatacyjnej przez kierowany zawał stropu
Przy eksploatacji prowadzonej z zawałem stropu przestrzeń poeksploatacyjną wypełnia
się kamieniem, pochodzącym z zawalonych warstw stropowych.
Zawał uzyskuje się przez usunięcie obudowy z przestrzeni do likwidacji czyli przez
rabowanie.
Przy nachyleniu ściany do 15� rabowanie mo\na prowadzić w kierunku upadu lub po
wzniosie, natomiast przy nachyleniu powy\ej 15� mo\na rabować tylko po wzniosie.
Jeśli po wyrabowaniu obudowy strop nie załamie się, wzmacnia się obudowę
w przestrzeni roboczej i prowokuje zawał przez strzelanie w stropie poza obudową zaporową
(odstrzeliwuje się odcinkami po 8 do 10 m).
Rozruch ściany zawałowej
Uzyskiwanie regularnych zawałów jest podstawowym warunkiem bezpiecznego
prowadzenia ścian zawałowych.
Najtrudniej zawał uzyskuje się przy rozpoczynaniu wybierania ścianą z przecinki
ścianowej.
Dla uzyskania pełnego zawału konieczne jest przesunięcie czoła ściany na pewną
odległość od przecinki ścianowej. W miarę zwiększania się tej odległości, ciśnienie na
obudowę pola ścianowego wzrasta a\ do uzyskania pełnego zawału.
Okresem rozruchu ściany nazywa się okres początkowy pracy ściany od jej rozpoczęcia
a\ do wystąpienia pierwszego wzmo\onego ciśnienia stropu zasadniczego i uzyskania
pełnego zawału.
W polach, w których brak jest doświadczalnego stwierdzenia rabowania się stropu, jako
okres rozruchu przyjmuje się czas wybierania pierwszych 30 m wybiegu ściany. W polach
o znanych warunkach okres rozruchu mo\na skrócić.
Na okres rozruchu ściany nale\y przedsięwziąć specjalne środki ostro\ności, gdy\
w okresie tym występują największe ciśnienia górotworu, które mogą wywołać nagły zawał.
Nale\y podjąć następujące działania:
- zagęścić obudowę,
- wzmocnić obudowę podciągami,
- prowadzić roboty strzałowe w stropie w razie braku zawału,
- w warunkach specjalnie trudnych ustawiać stosy,
- prowadzić ciągłą obserwację przejawów wzmo\onych ciśnień,
- ograniczyć postęp ściany.
Przy dogodnych warunkach geologicznych najkorzystniejszym sposobem rozruchu
ściany zawałowej jest rozruch z przecinki prostopadłej do kierunku eksploatacji.
W trudniejszych warunkach geologicznych stosuje się równie\ inne sposoby rozruchu
ściany, a mianowicie:
- rozpoczynanie z przecinki skośnej nachylonej do czoła ściany pod kątem około 30�
i stopniowe wydłu\anie czoła ściany a\ do uzyskania pełnej jej długości,
- stopniowe wybranie pasa węgla szerokości 15 do 30 m z wywołaniem zawału w wybranej
przestrzeni,
- wybierając podobny pas węgla przy przecince, ale nie ubierką, lecz zabierkami.
Rozruch ściany zostaje zakończony z chwilą uzyskania pełnego zawału w wybranej
przestrzeni.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
20
Rys. 15. Rozruch ściany zawałowej: a) z przecinki, b) przez stopniowe wybranie pasa węgla przy przecince,
c) przez stopniowe wybranie zabierkami pasa przy przecince [2, s. 57]
System ścianowy poprzeczny z zawałem stropu
System ten stosuje się przy nachyleniu pokładów do 15�.
Ścianę mo\na wybierać przodkami posuwającymi się po wzniosie lub posuwającymi się
po upadzie (w ścianach o nachyleniu do 8�). Najczęściej ściany poprzeczne wybiera się
parami, stosując dla pary ścian wspólną pochylnię odstawczą.
Czoła ścian powinny być przesunięte względem siebie o 10 do 15 m, aby:
- wywoływanie zawału w jednej ścianie nie wywierało wpływu na drugą ścianę,
- przesypy węgla ze ścian na przenośnik zbiorczy nie znalazły się na jednej linii.
Urabianie calizny węglowej, obudowę oraz pozostałe czynności prowadzi się podobnie
jak w ścianach podłu\nych.
Rys. 16. System ścianowy poprzeczny z zawałem, pole wybierania [2, s. 62]
System ścianowy z częściowym zawałem stropu
System ten mo\e być stosowany wtedy, gdy rabujący się strop bezpośredni tworzy
systematyczny zawał za polem roboczym.
Stosowany jest wyłącznie w odmianie podłu\nej.
Roboty przygotowawcze i obudowa odbywają się podobnie jak w systemie ścianowym
z zawałem stropu.
Kierowanie stropem polega na utrzymaniu stropu zasadniczego i niedopuszczeniu do
jego ewentualnego uginania. W tym celu układa się pasy podsadzkowe, między którymi
wywołuje się zawał. Zazwyczaj pasy podsadzkowe mają szerokość 4 do 6 m, a pasy
zawałowe 8 do 20 m, wartości te zale\ą od istniejących warunków.
Przy nachyleniu większym od 15� pasy podsadzkowe zabezpiecza się przed obsunięciem
od strony upadu stosami drewnianymi (wypełnionymi kamieniem) lub organami. Pasy
podsadzkowe układane są ręcznie z kamienia wyciągniętego z zawału specjalnymi hakami.
Odległość ociosu ściany od częściowego zawału i pasów podsadzki nie mo\e przekraczać
6 m. We wnękach kombajnowych odległość ta mo\e dochodzić do 8 m, pod warunkiem
odpowiedniego wzmocnienia obudowy.
System ten jest w Polsce rzadko stosowany ze względu na du\ą pracochłonność przy
układaniu pasów podsadzkowych.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
21
Rys. 17. System ścianowy podłu\ny z częściowym zawałem stropu [2, s. 63]
System ścianowy z podsadzką suchą pasami
System ten stosuje się wtedy, gdy istnieje konieczność ochrony powierzchni lub wyrobisk
górniczych, a stosowanie innych rodzajów podsadzki jest niemo\liwe.
Najczęściej pasy usytuowuje się prostopadle do czoła ściany. Szerokość ich wynosi od
4 do 10 m. Wykonuje się je z kamienia uzyskiwanego na miejscu z chodników ślepych
powstałych przez wykonanie przybierki stropu lub spągu między pasami podsadzkowymi.
Pasy podsadzkowe, usytuowane równolegle do czoła ściany stosuje się w zło\ach silnie
metanowych.
System ścianowy z podsadzką suchą pasami stosowany jest przewa\nie w odmianie
podłu\nej. Linia czoła ściany w zale\ności od nachylenia pokładu mo\e być prosta,
schodowo-stropowa lub schodowo-spągowa.
Roboty przygotowawcze, podobnie jak przy ścianach zawałowych, stanowią chodniki:
podścianowy, nadścianowy i przecinka ścianowa, z której rozpoczyna się ścianę.
Obudowa mo\e być drewniana lub stalowa. Układanie kamieni w pasach podsadzkowych
odbywa się ręcznie.
System ścianowy z pełną podsadzką suchą
System ścianowy z pełną podsadzką suchą stosuje się wtedy, gdy:
- zastosowanie innych systemów eksploatacji nie jest mo\liwe,
- dla ochrony obiektów konieczne jest wypełnienie przestrzeni poeksploatacyjnej, a nie
mo\na zastosować podsadzki hydraulicznej,
- konieczne jest lokalizowanie skały płonnej pochodzącej z robót górniczych i przeróbki
mechanicznej.
System ten stosowany jest do eksploatacji pokładów cienkich i silnie nachylonych lub
stromych. W polskim górnictwie stosuje się wyłącznie odmianę podłu\ną tego systemu.
Linia czoła ściany w zale\ności od nachylenia pokładu mo\e być prostoliniowa lub
ustępliwa.
Roboty przygotowawcze stanowią chodniki: podścianowy i nadścianowy oraz przecinka
ścianowa. Urabianie podobne jak w ścianach zawałowych.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
22
Rys. 18. Ściana podłu\na z podsadzką suchą pełną [2, s. 67]
Obudowa mo\e być:
- drewniana podłu\na lub poprzeczna,
- stalowa zwykła lub stalowo-członowa,
- mieszana stalowo-drewniana.
Przestrzeń poeksploatacyjną likwiduje się przez wypełnianie jej pełną podsadzką suchą.
Przestrzeń tę odgradza się od pola roboczego ściany przepierzeniem wykonanym z siatki
drucianej lub z drewna (okorków).
Systemy ścianowe z podsadzką hydrauliczną
Warunki stosowania i odmiany
Systemy te stosowane są:
- przy stropach klasy III,
- w przypadkach konieczności ochrony powierzchni lub pokładów wy\ej zalegających,
- przy wybieraniu pokładów grubych na warstwy,
- w pokładach o du\ej skłonności do samozapalenia.
System ścianowy poprzeczny mo\na stosować przy nachyleniu pokładu do 20� przy
urabianiu całym frontem.
Przy większych nachyleniach stosuje się systemy pośrednie (system jankowicki lub
miechowicki).
Od typowego systemu ścianowego poprzecznego ró\nią się tym, \e urabianie ścianą nie
jest prowadzone frontalnie, lecz kilkoma krótkimi przodkami (zabierkami) usytuowanymi
prostopadle do czoła ściany.
System ścianowy podłu\ny z podsadzką hydrauliczną stosowany mo\e być w pokładach
poziomych lub prawie poziomych.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
23
Rys. 19. Systemy ścianowe z podsadzką hydrauliczną: a) podłu\ny, b) poprzeczny [2, s. 70]
Organizacja pracy w ścianach z podsadzką hydrauliczną
Organizacja pracy w ścianach z podsadzką hydrauliczną jest bardziej skomplikowana ni\
w ścianach zawałowych. Mo\na w niej wyró\nić:
- cykl urabiania, na który składają się: urabianie calizny węglowej, ładowanie i odstawa
urobku, przesuwanie przenośników, przestawianie (przesuwanie) obudowy,
- cykl ścianowy, zło\ony zazwyczaj z kilku cykli urabiania, oraz podsadzenie wybranej
przestrzeni, które wymaga postawienia tam podsadzkowych, monta\u rurociągów
podsadzkowych i wypełnienia otamowanej przestrzeni mieszaniną podsadzkową.
Krok podsadzki jest to odległość ustalona przez warunki miejscowe, co którą nale\y
podsadzać zroby w miarę postępu ściany. Odległość ta jest zarazem dopuszczalną odległością
między linią szczelnej podsadzki a czołem ściany.
Obudową mo\e być drewniana, stalowo-członowa lub zmechanizowana. Ściana mo\e
być prowadzona z wnękami lub bez wnęk. Odległość czoła ściany od linii szczelnej
podsadzki nie powinna w \adnym odcinku być większa od 10 m. W pokładach zaliczonych
do II i III stopnia zagro\enia tąpaniami rozpiętość ściany (odległość czoła ściany od linii
szczelnej podsadzki) nie powinna przekraczać:
- 8 m przy obudowach zmechanizowanych,
- 7 m przy obudowach indywidualnych.
Po wykonaniu określonej liczby cykli urabiania podsadza się wyrobisko. Czynności
przygotowawcze do podsadzania wykonuje się równolegle z cyklami urabiania. Przestrzeń
otamowaną wypełnia się mieszaniną podsadzkową przy zatrzymanym wydobyciu.
Obudowa ścian z podsadzką hydrauliczną
W ścianach z podsadzką hydrauliczną mo\na stosować obudowę:
- drewnianą,
- mieszaną stalowo-drewnianą,
- stalowo- członową,
- zmechanizowaną.
Obudowa drewniana mo\e być stosowana w odmianie podłu\nej lub poprzecznej.
Najczęściej stosuje się odmianę podłu\ną jako mniej pracochłonną i zu\ywającą mniej
drewna. Odrzwia zło\one są ze stropnic drewnianych długości 5 lub 6 m podpartych trzema,
czterema lub pięcioma stojakami. Odległość między stropnicami mo\e wynosić od
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
24
0,8 do 1,2 m, najczęściej 1,0 m, co w du\ym stopniu ogranicza zabiór. Strop na przestrzeni
między stropnicami powinien być zabezpieczony za pomocą okorków.
W zabiorach większych mo\na stosować obudowę drewnianą poprzeczną, stawianą
równie\ w trudnych warunkach stropowych.
Przy występowaniu większych ciśnień stosuje się obudowę drewnianą podłu\ną
wzmocnioną obudową drewnianą poprzeczną. Pod ka\dą stropnicę podłu\ną nale\y
wbudować co najmniej dwie stropnice poprzeczne na dwóch lub trzech stojakach,
podtrzymujące co najmniej dwie obok siebie zabudowane stropnice podłu\ne.
Obudowa mieszana jest to obudowa drewniana podłu\na wzmocniona w jej przestrzeni
roboczej odrzwiami obudowy stalowo-członowej, zabudowanymi prostopadle do czoła
przodku
Ogólnie obudowa mieszana ścian z podsadzką hydrauliczną powinna odpowiadać
następującym warunkom:
- odległości pomiędzy stropnicami drewnianymi powinny odpowiadać długościom stropnic
członowych;
- pod ka\dą stropnicą drewnianą powinny być zapinane co najmniej dwa ciągi stropnic
stalowo-członowych;
- ka\dy ciąg obudowy stalowo-członowej powinien składać się z co najmniej z dwóch
kompletów stojaków i stropnic; rząd stropnic członowych przy czole ściany powinien być
podwieszony na strzemionach;
- obudowę drewnianą podłu\ną wzmocnioną obudową stalową mo\na stosować
w warstwach wy\szych wybieranych po piasku, z tym \e stojaki stalowe musza być
odpowiednio zabezpieczone przed wciśnięciem ich do piasku, najlepiej specjalnymi
podkładkami.
Obudowę stalowo- członową przestawia się w miarę postępu ściany. Obudowa drewniana
pozostaje w podsadzce i tylko w korzystnych warunkach geologiczno- górniczych mo\e być
częściowo rabowana.
Stosowanie obudowy stalowo-członowej pozwala na mechanizację urabiania i ładowania
oraz oszczędność drewna i przyspieszenie cyklu urabiania. Mo\e być stosowana w układzie
w linię" lub w trójkąt".
Obudowy ścian podsadzkowych obudową stalowo-członową powinny odpowiadać
następującym warunkom:
- wysokość stojaków stalowych nie mo\e przekraczać 3,5 m,
- długość stropnic stalowo-członowych mo\e wynosić od 1,2 do 1,6 m,
- odległość między rzędami stropnic mo\e wynosić do 1,2 m,
- stosować nale\y stojaki natychmiastpodporowe cierne lub hydrauliczne,
- obudowę stalową mo\na usuwać tylko wtedy, gdy ściana jest prawidłowo zabudowana,
- w ścianach o nachyleniu większym od 15� obudowę usuwać mo\na tylko po wzniosie.
Ściany zmechanizowane z podsadzką hydrauliczną
Kompleksowe rozwiązanie mechanizacji ścian z podsadzką hydrauliczną wymaga
zastosowania:
- obudowy zmechanizowanej wraz z tamą podsadzkową przesuwaną w ślad za obudową,
- przewodu podsadzkowego przesuwanego w całości zgodnie z przemieszczaniem się
tamy.
Przykładem mo\e być zestawy obudów zmechanizowanych z przesuwną tamą łańcuchową
(rysunek 20), który zastosowano po raz pierwszy w kopalni Wujek (obudowa Fazos 70
z tamą przesuwną).
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
25
Konstrukcję nośną tamy stanowią łańcuchy(4) rozpięte pomiędzy stropnicami obudowy
Fazos a łącznikami (3) połączonymi ze spągnicą.
Płótno podsadzkowe przybija się gwozdziami z góry do stropnicy drewnianej (5),
stanowiącej element rozrzedzonej obudowy drewnianej, i u dołu do stropnicy drewnianej (6)
uło\onej na spągu pod łącznikami (3) oraz przymocowuje się drutem lub gwozdziami do
łańcuchów (4). Od dołu uszczelnia się tamę tradycyjnie fartuchem wzmocnionym deskami
lub okorkami.
Rys. 20. Tama przesuwna łańcuchowa: 1 płótno podsadzkowe, 2 obudowa zmechanizowana,
3 ramię do mocowania łańcucha, 4 łańcuch, 5 stropnica, 6 spągnica, 7 stojak drewniany [2, s. 75]
Po dokonaniu podsadzania, zluzowaniu i rozpięciu łańcuchów (oddzielenie ich płótna)
przesuwa się obudowę, pozostawiając w otamowanej przestrzeni płótno podsadzkowe.
Zabezpiecza ono skarpę podsadzki (nachyloną pod kątem około 20�) przed rozmuleniem
w czasie następnego podsadzania. W przestrzeni podsadzanej pozostaje równie\ obudowa
drewniana w postaci odrzwi poprzecznych lub podłu\nych.
Rozruch ścian podsadzkowych
Za ścianę w okresie rozruchu uwa\a się ścianę od momentu jej uruchomienia do czasu
uzyskania pewnego podparcia jej stropu przez pas podsadzki szerokości 15 do 25 m.
Szerokość ta zale\y od warunków stropowych, nachylenia pokładu, jakości materiału pod-
sadzkowego i wysokości ściany.
W okresie rozruchu ściany nale\y stosować dodatkowe rygory tj.:
- zagęścić obudowę lub wzmocnić ją przez zabudowanie podciągów, dodatkowych
stojaków, w przypadku obudowy zmechanizowanej wskazane jest zagęszczenie obudowy
drewnianej w podsadzanym polu,
- wzmocnić skrzy\owanie ściany z chodnikami (pochylniami) przyścianowymi;
- przy urabianiu robotami strzałowymi czoło ściany urabiać wnękami szerokości 3 do 12 m
z pozostawieniem nóg węglowych szerokości co najmniej 5 do 6 m; strop we wnękach
powinien być natychmiast zabezpieczany obudową;
- zmniejszyć szerokość jednorazowo podsadzanego pasa do najwy\ej 3 m;
- podsadzka powinna być szczelna, a tzw. zera podsadzkowe (pustki między podsadzką
a stropem powstałe na skutek niecałkowitego wypełnienia podsadzką otamowanej
przestrzeni oraz pewnego zmniejszenia się objętości podsadzki przy jej wysychaniu)
powinny być mo\liwie najmniejsze.
Systemy wybierania ubierkowo-filarowe
System ubierkowo-filarowy ró\ni się od systemu ścianowego długością czoła przodku,
która jest mniejsza od 50 m.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
26
Obecnie stosuje się go najczęściej przy wybieraniu resztek pokładów ograniczonych zrobami
lub uskokami, gdzie niemo\liwe byłoby stosowanie normalnego systemu ścianowego.
Stosowany jest równie\ w pokładach silnie zaburzonych tektonicznie lub cechujących się
zmiennym nachyleniem. Mo\e być stosowany w odmianie podłu\nej lub poprzecznej.
Rys. 21. Systemy wybierania ubierkowo-filarowe a) podłu\ny, b) poprzeczny [2, s. 78]
Roboty przygotowawcze w odmianie podłu\nej stanowią chodniki: podstawowy
i wentylacyjny, pochylnia polowa oraz chodniki wybierkowe dzielące pole wybierania na
filary wybierane ubierkami podłu\nymi.
W odmianie poprzecznej pole wybierania rozcina się dowierzchniami na filary wybierane
ubierkami poprzecznymi. Niekiedy stosuje sie system ubierkowo-filarowy w odmianie
przekątnej. Chodniki wybierkowe lub dowierzchnie stanowią drugorzędne roboty
przygotowawcze.
W celu uzyskania właściwych efektów kierowania stropem ogólna linia frontów ubierek
w polu powinna tworzyć regularne skrzydło.
Urabianie prowadzone jest najczęściej robotami strzałowymi. Obudowa jest najczęściej
drewniana, mieszana lub stalowo-członowa.
Pustą przestrzeń po wybraniu pokładu likwiduje się przez regularne wywoływanie
zawałów. Przy obudowie drewnianej przestrzeń od strony zawału odgradza się organami, to
jest rzędem grubych stojaków budowanych w odstępach 0,3 do 0,5 m lub stosami.
W przypadku konieczności ochrony powierzchni stosuje się do likwidacji wybranej
przestrzeni podsadzkę.
Systemy wybierania pośrednie ubierkowo-zabierkowe
Systemy pośrednie ubierkowo-zabierkowe stanowią w zasadzie odmianę systemu ścian
poprzecznych z podsadzką hydrauliczną. Stosowane są do wybierania pokładów węgla
grubych i silnie nachylonych lub stromych.
Znane są jako systemy:
- jankowicki, stosowany przy nachyleniach pokładu od 20 do 45�,
- miechowicki, stosowany w pokładach o nachyleniu od 45� do 90�.
System jankowicki
Roboty przygotowawcze są identyczne jak przy systemie ścianowym poprzecznym
z podsadzką hydrauliczną. Wybieranie pasa calizny szerokości 6 do 8 m prowadzi się
z przecinki ścianowej zabierkami prostopadłymi do czoła ubierki.
Zamierzony pas mo\na wybierać dwoma przodkami rozpoczętymi wprost z pochylni
transportowej i wentylacyjnej lub czterema przodkami dwoma skrajnymi i dwoma
środkowymi rozpoczętymi z wnęki wykonanej w środku ubierki.
Węgiel urabia się robotami strzałowymi. Aadowanie urobku jest w du\ym stopniu
ułatwione, gdy\ urobiony węgiel stacza się po spągu lub rynnami stałymi na przenośnik
zgrzebłowy. Przy nachyleniach mniejszych, gdy samostaczanie jest niewystarczające i węgiel
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
27
trzeba spychać, zamierzony pas calizny wybiera się dwoma zabiorami (od 3 do 4 m
szerokości) i po wybraniu ka\dego zabioru przekłada się przenośnik do czoła przodku.
Po całkowitym wybraniu zamierzonego pasa calizny i przeło\eniu przenośnika stawia się
tamy czołową oraz boczne i podsadza otamowaną pustkę, podobnie jak przy systemie
ścianowym z podsadzką hydrauliczną. Przy nachyleniach większych od 30� budowa tam
podsadzkowych czołowych nie jest konieczna.
Rys. 22. System ubierkowo zabierkowy z podsadzką hydrauliczną
tzw. system janowicki na cztery przodki [2, s. 80]
System miechowicki
Roboty przygotowawcze składają się z szybików skrzydłowych wydrą\onych między
chodnikami, podstawowym i wentylacyjnym, przecinki ścianowej oraz szybiku środkowego
wydrą\onego w środku pola i łączącego przecinkę ścianową z chodnikiem podstawowym.
Szybiki skrzydłowe mają obudowę drewnianą, zło\oną z odrzwi zamkniętych z zamkami
niemieckimi. Wyposa\a się je w przedział drabinowy, rurowy oraz wyciąg kubłowy do
opuszczania drewna i materiałów z chodnika wentylacyjnego do ubierki.
Środkowy szybik zsypny ma obudowę z blaszanych rur kołnierzowych łączonych
śrubami. Znajduje się w nim przedział zsypny i drabinowy. W miarę wybierania pokładu
i podsadzania zrobów szybik przedłu\a się przez dokręcanie nowych odcinków rur.
Wybieranie prowadzi się dwoma parami przodków po obu stronach szybiku zsypnego.
Urabia się robotami strzałowymi.
Obudowa zabierki składa się z odrzwi drewnianych, najczęściej zamkniętych, z zamkami
niemieckimi i rozporą. Stropnica budowana jest pod ociosem węglowym stanowiącym pułap
wyrobiska.
Po wybraniu całego zabioru przedłu\a się obudowę szybiku zsypnego, podnosi się
przenośnik zgrzebłowy pod strop i podsadza wybraną przestrzeń, pozostawiając pod stropem
wolne przejście wysokości co najmniej 1,0 m. Po ukończeniu podsadzania rozpoczyna się
nowe zabierki tak samo jak poprzednio.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
28
Rys. 23. System ścianowy poprzeczny z podsadzką hydrauliczną w pokładzie stromym,
tzw. system miechowicki [2, s. 81]
Systemy wybierania zabierkowe
Podstawowym przodkiem eksploatacyjnym w systemie zabierkowym jest zabierka.
Przeznaczony do wybierania zabierką odcinek filaru szerokości nie większej jak 10 m
wybiera się przodkiem szerokości do 6 m z pozostawieniem od strony zrobów pasa calizny,
czyli tzw. nogi, której szerokość nie powinna przekraczać 4 m.
Po wybraniu zabierki na przewidziany do wybierania wybieg wskazane jest w miarę
mo\liwości wybranie nogi (je\eli warunki pozwolą całkowite).
Zabierki mogą być rozpoczynane albo całą szerokością wprost z chodnika lub
do wierzchni, albo z wcinki, czyli chodnika długości do 6 m, z którego rozszerza się zabierkę
do jej przyszłej szerokości. Systemy zabierkowe są systemami krótkofrontowymi.
Mo\na je podzielić na: systemy zabierkowe (krótkie zabierki o długości 15 do 40 m)
i systemy długich zabierek o długość do 100 m.
Eksploatacja systemami zabierkowymi mo\e być prowadzona na całą grubość pokładu
lub warstwy, z podsadzką lub na zawał.
Systemy zabierkowe mogą być stosowane:
- w odmianie podłu\nej, w której kierunek posuwania się frontu wybierania przebiega po
rozciągłości, a przodki zabierek posuwają się po wzniosie lub po upadzie,
- w odmianie poprzecznej, w której front wybierania posuwa się po nachyleniu pokładu,
a przodki zabierek po rozciągłości.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
29
Rys. 24. Systemy zabierkowe: a) podłu\ny, b) poprzeczny [2, s. 84]
Przy nachyleniu pokładu do 20� zabierki mo\na prowadzić po rozciągłości, po upadzie
lub wzniosie, a przy nachyleniu większym od 20� tylko po upadzie lub rozciągłości.
Systemy zabierkowe nale\y stosować tam, gdzie systemy ścianowe są niemo\liwe do
zastosowania, a więc:
- w polach poprzecinanych gęsto uskokami,
- w polach poprzecinanych gęsto starymi chodnikami,
- w wąskich i nieforemnych odcinkach pokładów, a więc w resztkach pozostałych po
wybraniu ścian.
Wybieranie zabierkami z zawałem stropu
Mo\e być ono stosowane w pokładach grubości od 2,5 do 4 m, o nachyleniu do 30�
i przy łatwo rabującym się stropie. Długość zabierek zale\y od wytrzymałości warstw
stropowych. Przy stropach dostatecznie mocnych mo\na wybierać długie zabierki.
Wybieranie zabierkami z zawałem stropu mo\e być stosowane w odmianie podłu\nej
i poprzecznej.
Wybieranie pola powinno być prowadzone w taki sposób, aby przez cały czas wybierania
pola utrzymana była regularna linia frontu, czyli tzw. skrzydło wybierania.
Nie wolno w \adnym przypadku wybierać zabierki, jeśli sąsiednia, wybrana ju\ zabierka
nie została zlikwidowana przez wyrabowanie.
Urabianie w zabierkach prowadzi się niemal wyłącznie robotami strzałowymi.
Obudowa zabierek zło\ona jest z odrzwi drewnianych. Obudowę tymczasową
w przodku stanowi stropnica podwieszona na co najmniej dwóch udzwigach, z których ka\dy
podwieszony jest na dwóch podwieszakach.
Wybraną zabierkę likwiduje się po całkowitym jej wybraniu. Zawalenie stropu wywołuje
się przez wyrabowanie obudowy z zabierki.
Gdy strop jest mocny i po usunięciu obudowy zawał nie następuje, zawał nale\y
sprowokować robotami strzałowymi.
Wybieranie zabierkami z podsadzką hydrauliczną
Stosuje się je tam, gdzie prowadzona jest eksploatacja zło\a pod wartościowymi
obiektami na powierzchni ziemi, gdzie konieczna jest ochrona stropu, a stosowanie systemów
ścianowych byłoby niemo\liwe lub nieopłacalne.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
30
Systemy zabierkowe z podsadzką hydrauliczną mogą być stosowane w odmianie
poprzecznej lub podłu\nej. Zale\nie od wytrzymałości stropu stosuje się system krótkich lub
długich zabierek (długości nawet ponad 100 m).
Roboty przygotowawcze stanowią chodniki pośrednie (górny i dolny), łączące je
pochylnie oraz chodniki filarowe. Poni\ej chodnika pośredniego dolnego wykonuje się
chodnik wodny zapewniający odprowadzenie wody podsadzkowej z pola wybierania.
Wybieranie zabierek prowadzone jest podobnie jak w systemie zawałowym, z tym \e od
strony górnego chodnika filarowego pozostawia się pas węgla szerokości 2 do 4 m,
w którym drą\y się pod stropem zabierki kanał podsadzkowy dla doprowadzenia rurociągu
podsadzkowego. Front wybierania zabierkami powinien być regularny.
Je\eli zabierki były wybierane z wcinek, to pozostały wzdłu\ chodnika wybierania filar
oporowy wybiera się tzw. zabierkami czołowymi prowadzonymi po rozciągłości.
Wybieranie pokładów grubych warstwami
Systemy wybierania wielowarstwowego
Pokłady grubości powy\ej 4 m powinny być wybierane warstwami. Pokład taki mo\na
podzielić na warstwy:
- równoległe do uławicenia,
- poziome,
- przekątne do płaszczyzny poziomej.
Grubość warstw przyjmuje się od 2,5 do 3,5 m. Najczęściej stosuje się podział
równoległy do uławicenia i w tym przypadku wskazane jest, aby ka\da warstwa miała
w piętrze mocną ławicę węglową lub skalną (przerost).
,
Rys. 25. Podział pokładu grubego na warstwy: a) równolegle do uławicenia, b) poziome,
c) przekątnie usytuowane do płaszczyzny poziomej [2, s. 88]
Ka\dą warstwę traktuje się jak odrębny pokład. Poszczególne warstwy mo\na wybierać
systemami ścianowymi lub zabierkowymi. Obecnie stosuje się prawie wyłącznie systemy
ścianowe. Zabierkami wybiera się nieforemne resztki pola pozostałe po wybraniu ścian lub
odcinki pokładów silnie zaburzone uskokami.
Kolejność wybierania warstw zale\y od tego, czy pokład wybierany jest z zastosowaniem
podsadzki hydraulicznej, czy z zawałem stropu.
Wybieranie warstwami z podsadzką hydrauliczną rozpoczyna się od warstwy dolnej przy
spągowej, a następnie wybiera się warstwy wy\ej le\ące. Przy wybieraniu z zawałem stropu
kolejność wybierania jest odwrotna najpierw wybiera się warstwę przystropową, a potem
kolejne z góry na dół.
Zale\nie od przyjętego porządku wybierania poszczególne warstwy pokładu mogą być
wybierane kolejno, a więc po wybraniu w danym polu warstwy pierwszej rozpoczyna się
wybieranie warstwy następnej lub te\ mogą być wybierane równocześnie w jednym polu na
całej grubości pokładu (tzw. wybieranie blokowe).
Przy równoczesnym wybieraniu kilkoma warstwami odległość przodków wybierania
w poszczególnych warstwach nie mo\e być mniejsza od 30 m.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
31
Wybieranie warstwami poziomymi (płytami)
Warstwami poziomymi wybiera się pokłady silnie nachylone lub strome oraz pokłady
o zmiennym nachyleniu i zmiennej grubości.
Rys. 26. Wybieranie grubego pokładu warstwami poziomymi systemem ścianowym z podsadzką hydrauliczną
1 przekop kierunkowy, 2 przekop wentylacyjny, 3 przecznica polowa [2, s. 96]
Roboty przygotowawcze mogą być zlokalizowane całkowicie w węglu, ale ze względu na
łatwiejsze ich utrzymanie, zwłaszcza w pokładach tąpiących, wykonuje się je częściowo
w kamieniu jako tzw. szkielet kamienny.
Główne przekopy, kierunkowy i wentylacyjny, drą\y się w kamieniu pod spągiem lub
nad stropem pokładu w odległości 15 do 20 m. Z chodników tych przebija się do pokładu
przecznice polowe w odległościach 150 do 200 m. Kiedy pokład zostanie osiągnięty,
w przedłu\eniu przecznicy drą\y się pochylnię przewozową pod stropem pokładu, łączącą
przecznicę przewozową z przecznicą wentylacyjną.
Poszczególne warstwy (płyty) mo\na wybierać zabierkami lub ubierkami, wyłącznie
z zastosowaniem podsadzki hydraulicznej. W obu przypadkach wybiera się dwuskrzydłowo
od pochylni przewozowej do granic pola. Przy wybieraniu ubierkami, w ka\dej warstwie
wykonuje się przecinki ubierek po obu stronach filaru oporowego pochylni, z których to
przecinek rozpoczyna się ubierki.
Eksploatacja złó\ węglowych metodą podziemnego zgazowania
Teoretyczną podstawę zgazowania węgla stanowią reakcje chemiczne zachodzące przy
wprowadzeniu pary wodnej na roz\arzony koks.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
32
Reakcję chemiczną mo\na wyrazić wzorem: C + H20 = CO + H2
Uzyskuje się tym sposobem mieszaninę wodoru i tlenku węgla stanowiącą
wysokowartościowy gaz opałowy. Poniewa\ jest to reakcja endotermiczna, tzn. pochłaniająca
ciepło, dla podtrzymania jej przez warstwę roz\arzonego koksu przepuszcza się naprzemian
prąd powietrza (powodujący spalanie wydzielające ciepło) i parę wodną, w wyniku czego
otrzymuje się gaz o wartości opałowej 3350 do 6200 kJ/kg zawierający, obok wodoru oraz
tlenku węgla, równie\ azot i dwutlenek węgla. Jest to tzw. gaz powietrzno- wodny (wodno-
czadowy).
Podziemne zgazowanie węgla jest metodą eksploatacji złó\ węglowych, polegającą na
zamianie węgla w zło\u na paliwo gazowe.
Pokład węgla przeznaczony do zgazowania mo\e być udostępniony:
- szybami lub upadowymi (tzw. metoda szybowa),
- otworami wiertniczymi (metoda bezszybowa).
Proces zgazowania dokonywany jest w otworach lub kanałach wykonanych w pokładzie
węglowym i połączonych odpowiednio z wyrobiskami udostępniającymi. Otwory ró\nią się
tym od kanałów, \e mają stały przekrój i przebieg ich jest mniej więcej prostoliniowy, kanał
natomiast ma przekrój zmienny i przebieg krzywoliniowy.
Głównym czynnikiem procesu zgazowania jest ogień powodujący rozkład pary wodnej
i niepełne spalanie węgla. Jest on podtrzymywany dopływem powietrza, przy czym
zgazowanie mo\na prowadzić powietrzem o temperaturze otoczenia, powietrzem
podgrzanym, powietrzem wzbogaconym w tlen, tlenem lub tlenem z parą wodną.
Zgazowaniu zawsze towarzyszy odgazowanie węgla tj. wydzielenie się z substancji
węglowej części lotnych.
Metoda otworów generatorowych otwartych
Otwory otwarte wykonuje się między dwoma chodnikami. W otworach tych dokonuje się
zgazowania węgla powietrzem wzbogaconym w tlen doprowadzanym do strefy ognia
chodnikiem dolnym, a wytworzony gaz odpływa chodnikiem górnym.
W warunkach doświadczalnych uzyskano tym sposobem gaz o wartości opałowej
sięgającej 10000 kJ/kg.
Metoda otworów generatorowych ślepych
Polega ona na zgazowaniu węgla z ślepego otworu wykonanego z wyrobiska górniczego
podziemnego lub z powierzchni. Powietrze do strefy ognia doprowadza się przewodem
rurowym \aroodpornym uło\onym na spodzie otworu, gaz natomiast odprowadza się wolną
przestrzenią pomiędzy rurami i ścianą otworu. Ciepło odpływającego gazu podgrzewa
powietrze doprowadzane rurami, co wpływa pozytywnie na proces zgazowania.
Systemy eksploatacji złó\ węgla kamiennego w warunkach zagro\eń
Do zagro\eń, które bardzo utrudniają eksploatację złó\ węgla kamiennego mo\na
zaliczyć zagro\enia:
- wodne,
- metanowe,
- wyrzutami gazów i skał,
- tąpaniami,
- samozapaleniem się węgla,
- wybuchem pyłu węglowego,
- klimatyczne.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
33
W przypadku wystąpienia w/w zagro\eń w zło\u nale\y dobrać taki system eksploatacji
(w tym sposób kierowania stropem), który jest dostosowany do stopnia tego zagro\enia, by
jak najbardziej ograniczyć jego skutki.
Eksploatacja w warunkach zagro\enia wodnego
Zagro\eniem wodnym określamy zagro\enie wdarcia się wody lub wody z luznym
materiałem (kurzawki) do wyrobisk górniczych w sposób stwarzający niebezpieczeństwo dla
załogi lub ciągłości ruchu zakładu górniczego.
Powodem takiego zagro\enia mo\e być występowanie zbiorników i cieków wodnych na
powierzchni, zbiorników wodnych dołowych, poziomów wodonośnych, uskoków
wodonośnych itp.
Jeśli eksploatacja górnicza prowadzona jest pod zbiornikami wodnymi, ciekami wodnymi
lub silnie nawodnionym nadkładem na skutek powstania szczelin poeksploatacyjnych, albo na
skutek przecięcia szczeliny uskokowej mo\e nastąpić stopniowy lub nagły wpływ wody do
czynnych wyrobisk górniczych albo do zrobów.
Aby uniknąć takiego zagro\enia stosuje się systemy eksploatacji, przy których strop obni\ając
się do zrobów będzie uginał się bez tworzenia szczelin.
Aby prowadzenie eksploatacji pod du\ymi zbiornikami wodnymi powierzchniowymi lub
pod du\ymi ciekami wodnymi było w ogóle mo\liwe nie mo\na dopuścić do naruszenia
warstwy wodonieprzepuszczalnej.
Zapobieganie takim zagro\eniom wodnym opiera się głównie na prawidłowym doborze
sposobu kierowania stropem w celu przeciwdziałania powstaniu szczelin w warstwach
wodonieprzepuszczalnych.
W przypadku zagro\enia wdarciem do czynnych wyrobisk górniczych wody
nagromadzonej w zbiornikach podziemnych (głównie w starych zrobach i w starych
nieczynnych wyrobiskach) nale\y:
- zapobiec przenikaniu wody przez szczeliny, które mogą łączyć zroby z czynnymi
wyrobiskami (szczeliny te mogą przebiegać w odległości od 1 do kilku metrów między
wyrobiskiem czynnym a starym) poprzez wyznaczenie filara bezpieczeństwa (filar
wodny) o szerokości minimum 20 m od strony zródła zagro\enia, lub
- opró\nić zalany zbiornik co najmniej z zasobów statycznych; w przypadku przebijania
wyrobisk górniczych do zbiorników wodnych powy\szy warunek musi być spełniony co
najmniej do wysokości punktu przebicia.
Je\eli zbiornik nie został opró\niony nale\y pozostawić wokół niego nienaruszony filar
bezpieczeństwa o takiej szerokości, która uniemo\liwi wdarcie się wody ze zbiornika do
czynnych wyrobisk. Ewentualna infiltracja wody przez filar jest dopuszczalna tylko wtedy,
gdy dopływ wody nie spowoduje zagro\enia i umo\liwi prowadzenie ruchu górniczego oraz
gdy przesączająca się woda nie spowoduje rozszczelnienia filaru bezpieczeństwa.
Opró\nienie zbiorników wodnych mo\e być dokonane następującymi metodami:
- przez podebranie w ni\ej le\ącym pokładzie,
- przez spuszczenie wody odwiertami,
- przez odpompowanie.
W przypadku zbli\ania się czołem przodku do starego wyrobiska, podziemnego zbiornika
wodnego lub uskoku wodonośnego nale\y liczyć się z tym, \e mogą być one niewłaściwie
naniesione na mapę, więc w takich przypadkach konieczne jest zastosowanie kontrolnych
otworów wyprzedzających. Mają one na celu zabezpieczenie przed ewentualnością otwarcia
przodkiem szczeliny mającej połączenie ze zbiornikiem, starym wyrobiskiem czy uskokiem
wodonośnym.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
34
Eksploatacja pokładów węgla kamiennego zagro\onych tąpaniami
W zale\ności od przyczyn powstania tąpań wyró\nia się:
- Tąpania pokładowe (naprę\eniowe) będące wynikiem dynamicznego zniszczenia
przyociosowych części pokładu wskutek akumulowania energii sprę\ystej w strefach
występowania koncentracji naprę\eń w pokładzie,
- Tąpania stropowe (udarowe), których przyczyną jest dynamiczne pękanie
(rozwarstwienia, pękania poprzeczne) sztywnego kompleksu zwięzłych skał stropowych
naruszonych eksploatacją górniczą.
W praktyce górniczej rzadko są spotykane klasyczne tąpania pokładowe, równie\
sporadycznie występują tąpania wyłącznie stropowe, natomiast przewa\ają tąpania
o charakterze stropowo-pokładowym. Ten rodzaj tąpań jest spowodowany nało\eniem się
impulsu obcią\enia dynamicznego, wywołanego pękaniem sztywnych warstw, na ju\ silne
naprę\one przyociosowe części pokładu, powodując ich graniczne wytę\enie i gwałtowne
zniszczenie.
Prowadzenie eksploatacji pokładów węgla zagro\onych tąpaniami wymaga
maksymalnego ograniczenia wpływu czynników naturalnych powodujących to zagro\enie,
a przede wszystkim ograniczenia zagro\enia z przyczyn technicznych i organizacyjnych.
Aby zapobiec tąpaniom nale\y prowadzić eksploatację w sposób ciągły tak, by zapobiec
koncentracji naprę\eń oraz odprę\ać pokład zagro\ony tąpaniami.
W celu uniknięcia (lub zminimalizowania) koncentracji naprę\eń podczas prowadzenia
robót górniczych nale\y unikać:
- pozostawiania filarów granicznych i ochronnych,
- nadmiernego rozcinania pokładu wyrobiskami korytarzowymi,
- pozostawiania resztek pokładów,
- zbli\ania się frontów wybierania do siebie,
- prowadzenia wyrobisk w poprzek uławicenia pokładu.
Natomiast wskazane jest przestrzeganie zasad pasywnej profilaktyki tąpaniowej tj.:
- stosowanie systemów eksploatacji, sposobu kierowania stropem i technologii wybierania
dobranych odpowiednio do istniejącego stanu zagro\enia tąpaniami,
- dokładne wywołanie zawału skał stropowych, szczelne podsadzanie pustki
poeksploatacyjnej oraz likwidowanie zbędnych wyrobisk,
- zapewnienie właściwego sposobu zbli\ania się frontem eksploatacyjnym do zrobów, do
wyrobisk znajdujących się na wybiegu ścian, do zaburzeń geologicznych oraz do
obszarów znajdujących się w zasięgu wpływu krawędzi eksploatacji i resztek
w pokładach sąsiednich,
- właściwy dobór obudowy wyrobisk górniczych.
Odprę\anie górotworu
Odprę\enie górotworu powoduje obni\enie występujących w nim naprę\eń oraz pozwala
na stopniowe kontrolowane rozładowanie zakumulowanej w górotworze energii.
Pokłady zagro\one tąpaniami mo\na odprę\yć przez wcześniejsze wybranie pokładu
odprę\ającego.
Pokładem odprę\ającym jest ten pokład, który jest wybierany jako pierwszy w grupie
pokładów w danym obszarze górniczym. Pokładem odprę\onym natomiast jest pokład, który
znajduje się w zasięgu strefy odprę\enia spowodowanego eksploatacją innego pokładu lub
warstwy.
Odprę\enie eksploatacyjne przynosi pozytywne efekty tylko w przypadku czystego
wybierania pokładu, w przeciwnym razie zagro\enie tąpaniami zwiększa się.
Intensywne odprę\enie ma określony zasięg dla wybranego sposobu kierowania stropem:
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
35
- przy eksploatacji pokładu odprę\ającego z zawałem 50 m powy\ej i 20 m poni\ej
wybranego pokładu,
- przy eksploatacji pokładu odprę\ającego z podsadzką hydrauliczną 30 m powy\ej
i 15 m poni\ej wybranego pokładu.
Czas utrzymywania się intensywnego odprę\enia eksploatacyjnego wynosi
w przeciętnych warunkach ok. 3 lata przy wybieraniu pokładu odprę\ającego na zawał
i ok. 2 lata przy wybieraniu go z podsadzką hydrauliczną.
Intensywność odprę\enia zale\y tak\e od głębokości i wysokości prowadzenia
eksploatacji.
Drugim sposobem na odprę\enie skał otaczających pokładu zagro\onego tąpaniami jest
stosowanie aktywnych środków i metod zwalczania tąpań, które stosuję się tam, gdzie ju\
wcześniej nastąpiły koncentracje naprę\eń, a konieczności ruchowe wymagają ich
zlikwidowania lub zmniejszenia.
Najczęściej stosuje się:
- strzelanie wstrząsowo urabiające,
- strzelanie wstrząsowe,
- strzelanie zawałowe,
- strzelania torpedujące,
- ukierunkowane szczelinowanie strzelnicze i ukierunkowane hydroszczelinowanie skał,
- nawadnianie pokładu.
Strzelanie wstrząsowo-urabiające i wstrząsowe polega na odpaleniu du\ej ilości materiału
wybuchowego w otworach odprę\ających w taki sposób aby wywołać mo\liwie maksymalny
wstrząs górotworu. Ma to na celu wywołanie tąpnięcia wtedy, gdy załoga znajduje się
w bezpiecznym miejscu. W efekcie następuje rozładowanie naprę\eń
w górotworze.
Ponadto w strzelaniu wstrząsowo- urabiającym dodatkowo odpala się ładunki
materiału wybuchowego w otworach urabiających, co pozwala na urobienie węgla oraz
rozładowanie naprę\eń jednocześnie.
Strzelania zawałowe mają za zadanie zniszczenie skał stropowych w przestrzeni
zawałowej wyrobisk ścianowych za postępującym frontem eksploatacyjnym. Ich celem jest
likwidacja tworzących się wsporników stropu bezpośredniego lub spowodowanie zawału
warstw stropu zalegających wy\ej nad pokładem.
Strzelania torpedujące mają na celu prowokowanie wstrząsów górotworu i/lub destrukcję
grubych monolitycznych warstw skalnych o du\ej zwięzłości.
Ukierunkowane szczelinowanie strzelnicze (USS) polega ona na odwierceniu w warstwie
wstrząsogennej otworów i wykonaniu w nich szczelin, następnie zdetonowaniu materiału
wybuchowego. Ciśnienie gazów powoduje powstanie wysokich naprę\eń rozciągających
w wierzchołu szczeliny, która się rozprzestrzenia.
Ukierunkowane szczelinowanie hydrauliczne (UHS) polega wtłaczaniu wody o wysokim
ciśnieniu (25 40 MPa) do wykonanych wcześniej szczelin, co powoduje w nich wzrost
naprę\eń rozciągających, a tym samym zwiększenie zasięgu szczeliny.
Przez nawadnianie pokładu nale\y rozumieć wtłaczanie wody pod wysokim ciśnieniem
do calizny węglowej.
Nawadnianie mo\na prowadzić:
- przy du\ym ciśnieniu wynoszącym 10 do 30 MPa wtedy czas nawadniania ulega
znacznemu skróceniu,
- przy małym ciśnieniu wynoszącym 1 do 3 MPa wtedy czas nawadniania jest długi.
Nawadnianie pokładu zmniejsza wytrzymałość węgla na ściskanie i zmniejsza jego
skłonność do tąpań, a więc do akumulacji energii sprę\ystej.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
36
Skuteczność nawodnienia na ogół trwa nie dłu\ej ni\ 3 miesiące na skutek naturalnego
obsuszania się pokładu w rezultacie grawitacyjnego przemieszczania się wody do spągu
pokładu.
Przez nawodnienie calizny węglowej przed czołem ściany lub ubierki uzyskuje się
następujące efekty:
- poszerzenie strefy intensywnego zruszenia przed czołem przodku,
- odprę\enie przyczołowego pasa pokładu i przesunięcie strefy wzmo\onych naprę\eń od
czoła w głąb calizny,
- przejściowe zmniejszenie wytrzymałości węgla w nawodnionej części pokładu,
- osłabienie stropu bezpośredniego, w przypadku gdy jest on rozmywalny.
Eksploatacja pokładów w warunkach zagro\enia metanowego
Metan stanowi podstawową część gazów kopalnianych i jedno z największych zródeł
niebezpieczeństwa dla pracujących pod ziemią ludzi jak i dla samej kopalni.
Metanowym zakładem górniczym jest taki zakład, w którym przynajmniej w jednym
z wyrobisk górniczych stwierdzono w powietrzu występowanie metanu o koncentracji
przekraczającej 0,1%. Jednak największe zagro\enie występuje wtedy, gdy metan mieści się
w granicach 5 15% i tworzy mieszankę wybuchową z tlenem, którego zawartość w powietrzu
musi sięgać minimum 12%.
Jeśli w wyrobiskach występuje zagro\enie metanowe, nale\y podjąć się czynności, które
je zmniejszą lub wyeliminują. Czynności te polegają na:
- nale\ytym przewietrzaniu wyrobisk (maksymalny przewiew w ścianach wynosi 5 m/s),
- odmetanowaniu górotworu,
- usuwaniu mo\liwości zapłonu metanu lub mieszanki wybuchowej,
- kontroli stę\eń metanu w powietrzu w wyrobiskach.
Przy wybieraniu zło\a silnie metanowego nale\y wziąć pod uwagę następujące zasady:
- pokład powinien być wybierany z góry na dół,
- przy eksploatacji z zawałem stropu nale\y koniecznie odmetanować zło\e węglowe,
- nale\y przyjąć kierunek wybierania: do granicy pola,
- wskazane jest, aby w pierwszej kolejności urabiać węgiel strugami, jeśli zaś nie będzie to
mo\liwe, wtedy nale\y urabiać kombajnami, ale w taki sposób, by urobek nie uległ zbyt
du\emu rozdrobnieniu,
- by zmniejszyć wydzielanie się metanu, mo\na wtłaczać do pokładów wodę pod
odpowiednim ciśnieniem.
Eksploatacja pokładów skłonnych do samozapalenia
Po\ary podziemne spowodowane są przyczynami zewnętrznymi (po\ary egzogeniczne)
lub wewnętrznymi (po\ary endogeniczne).
Przyczyny zewnętrzne to m.in. nieostro\ne obchodzenie się z ogniem np. podczas
prowadzenia prac spawalniczych, zwarcia w sieci prądu elektrycznego, nagrzanie się części
maszyn i urządzeń.
Natomiast przyczynami po\arów endogenicznych mogą być:
- skłonność węgla do samozapalenia,
- stosowanie nieodpowiedniego systemu eksploatacji,
- nieodpowiedni sposób przewietrzania kopalń.
Skłonność węgla do samozapalenia jest najczęstszą przyczyną po\arów endogenicznych
w kopalni. W warunkach panujących w kopalni węgiel ma du\ą styczność z powietrzem,
w wyniku czego utlenia się i wydziela ciepło. Gdy w wyrobiskach nie ma odpowiedniej
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
37
wentylacji, ciepło to nie zostaje odprowadzone i w rezultacie temperatura wzrasta, co
przyśpiesza utlenianie, a\ do momentu, gdy zostanie osiągnięta temperatura zapłonu węgla
(350�C), przy której utlenianie przechodzi w otwarte palenie się.
Skłonność pokładów do samozapalenia wynika w znacznym stopniu z ich grubości.
Po\ary mogą zdarzać się w pokładach bardzo cienkich, ale jednak zdecydowanie większe
niebezpieczeństwo występuje w pokładach grubych i to właśnie je mo\na traktować jako
pokłady skłonne do samozapalenia.
Dobór systemu eksploatacji przy zagro\eniu samozapalenia się węgla
Sposób prowadzenia eksploatacji mo\e w decydujący sposób wpływać na mo\liwość
powstania po\aru.
Przy doborze odpowiedniego systemu eksploatacji pokładu skłonnego do samozapalenia
nale\y wziąć pod uwagę następujące czynniki:
- stopień czystości wybierania pokładu,
- czas trwania wybierania pokładu,
- występujące ciśnienie górotworu,
- wypełnianie zrobów,
- przewietrzanie wyrobisk.
Największe bezpieczeństwo przy omawianym zagro\eniu zapewnia eksploatacja
prowadzona od granic z wybieraniem systemem ścianowym z podsadzaniem ciągłym
szczelną podsadzką. W optymalny sposób spełnia w/w czynniki.
Ponadto wybieranie powinno odbywać się maszynami (co zapewni szybkość i ciągłość robót)
bez pozostawiania resztek niewybranego węgla.
W przypadku, gdy eksploatuje się pokłady o grubości do 2 m nale\y stosować system
ścianowy z zawałem stropu. Wa\ne jest, by urobek był odstawiany na bie\ąco ze ściany i aby
w strefie zawału stropu bezpośredniego nie występowały pokłady skłonne do samozapalenia.
Jeśli natomiast wybierane są pokłady o średniej grubości bezpieczniej jest zastosować
pasy podsadzkowe lub całkowite podsadzenie zrobów szczelną podsadzką.
Przy wybieraniu pokładów grubych stosuje się system ścianowy od granic obszaru, przy
czym wskazane jest, by podzielić pokład na warstwy równoległe do uwarstwienia i wybierać
je w kolejności od ni\szych ku wy\szym oraz na bie\ąco i szczelnie je podsadzać.
Wybieranie pokładów zagro\onych wyrzutami gazów i skał
Wyrzuty gazów i skał polegają na odrywaniu kawałków węgla lub innej skały od calizny
i na odrzucaniu ich oraz transporcie materiału skalnego strumieniem gazu wydzielonego
wskutek wyrzutu.
Wyrzuty gazu i skał mogą występować w miejscu, gdzie porowata, nasycona gazem
skała graniczy ze swobodnym gazem. Z takim układem mo\na stykać się podczas prac
górniczych, gdzie wyrobiska sąsiadują z pokładami węgla czy te\ innymi skałami.
Zjawisko wyrzutu często wią\e się z katastrofą, która przynosi powa\ne zagro\enie dla
\ycia ludzkiego i straty materialne. Dlatego bardzo wa\ne jest zapobieganie temu zjawisku.
Zwalczanie zagro\enia wyrzutu gazów i skał przy stosowaniu systemów ścianowych
z zawałem lub podsadzką suchą mo\e przyjmować dwojaki charakter postępowania: bierny
(zapobiegawczy) lub czynny (aktywny).
Postępowanie bierne polega na przestrzeganiu ni\ej wymienionych zasad.
Nale\y:
- prowadzić eksploatację pokładów odprę\ających,
- prowadzić eksploatację od granic (jeśli jest to mo\liwe),
- drą\yć chodniki po upadzie, a nie po wzniosie,
- prowadzić prostoliniowy front wybierania o małym postępie, ale w sposób ciągły,
- uwa\ać szczególnie na miejsca występowania zaburzeń tektonicznych,
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
38
- unikać stosowania narzędzi i maszyn o działaniu udarowym.
Postępowanie czynne natomiast polega na:
- systematycznym strzelaniu wstrząsowym w celu wywołania kontrolowanego wyrzutu
gazu i skał (pod nieobecność załogi),
- stosowanie w pobli\u przodku zasłon (krat, tam), które zahamują wyrzut,
- systematyczne pomiary aktywności sejsmicznej górotworu.
Zasady postępowania przy niebezpieczeństwie wybuchu pyłu węglowego
Pył węglowy wytwarzany jest w du\ych ilościach w wyrobiskach podziemnych
w wyniku: rozdrobnienia węgla w toku eksploatacji i transportu, tąpań, ciśnienia skał,
wyrzutów węgla i gazów itp.
Pył ten mo\e tworzyć z powietrzem mieszaninę wybuchową, co uzale\nione jest od
zawartości części lotnych (pył o zawartości części lotnych powy\ej 12% uwa\any jest za
niebezpieczny) oraz od rozdrobnienia pyłu (pył o średnicy ziaren poni\ej 0,01 mm jest
najbardziej wybuchowy).
Aby powstała wybuchowa mieszanina, pył węglowy osadzony w wyrobisku
i spoczywający na ociosach spągu, stropie, obudowie itp. musi unieść się w powietrze, co
mo\e nastąpić przy wstrząsie (np. wywołanym strzelaniem). Powstaje wtedy obłok pierwotny
o du\ej koncentracji pyłu węglowego, który w zetknięciu z iskrą wybucha.
Warunki, które sprzyjają wybuchowi pyłu węglowego, mogą powstać przy:
- wykonywaniu robót strzałowych,
- wybuchu metanu,
- wybuchu gazów po\arowych,
- pojawieniu się iskry elektrycznej lub mechanicznej w obecności obłoku pierwotnego.
Aby zwalczać niebezpieczeństwo wybuchu pyłu węglowego nale\y zapobiegać
powstaniu wybuchu poprzez:
- usuwanie pyłu węglowego z miejsc jego gromadzenia się,
- stosowanie prawidłowej techniki strzałowej i właściwych materiałów wybuchowych,
- prawidłowe zraszanie przy urabianiu, ładowaniu i transporcie urobku,
- prawidłowe przewietrzanie wyrobisk i zwalczanie zagro\enia metanowego,
oraz tłumić i zatrzymywać wybuch, aby nie dopuścić do jego rozprzestrzeniania poprzez:
- zraszanie, które pozbawia pyłu jego lotności
- opylanie pyłem kamiennym, które zmniejsza palność pyłu węglowego,
- zapory przeciwwybuchowe pyłowe lub wodne.
Zasady postępowania w warunkach zagro\enia klimatycznego
Klimatyczne warunki pracy, czyli czynniki decydujące o samopoczuciu człowieka i jego
wydajności pracy w kopalni, to:
- temperatura powietrza kopalnianego (nie powinna przekraczać 28�C),
- wilgotność powietrza kopalnianego,
- prędkość przepływu powietrza kopalnianego.
W związku z wyczerpywaniem się zasobów na mniejszych głębokościach, konieczne jest
prowadzenie eksploatacji na głębszych poziomach, gdzie temperatury pierwotne skał
niejednokrotnie przekraczają 40�C. Sytuacja taka nie pozwala na utrzymanie warunków
klimatycznych zgodnie z obowiązującymi przepisami.
Warunki klimatyczne mo\na poprawić przez:
- zwiększenie ilości powietrza przepływającego w wyrobiskach górniczych (np. poprzez
budowę wysoko wydajnych wentylatorów),
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
39
- zmniejszenie czynników powodujących zagrzanie i zawilgocenie powietrza (np. poprzez
skrócenie długości dróg doprowadzających powietrze świe\e, pokrycie ociosów i stropu
węglowego w chodnikach węglowych i węglowo-kamiennych warstwą izolacyjną,
usuwanie wody z wyrobisk korytarzowych doprowadzających powietrze świe\e),
- wprowadzenie instalacji klimatyzacyjnych, których praca polega na odprowadzeniu
z miejsca pracy ciepła poza przestrzeń chłodzoną.
4.1.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Jakie znasz rodzaje eksploatacji górniczej?
2. Jak klasyfikujemy skały stropowe?
3. Jakie znasz sposoby kierowania stropem?
4. Od jakich czynników zale\y dobór systemów wybierania?
5. W jakich warunkach stosuje się system ścianowy podłu\ny z zawałem stropu?
6. Jakie znasz rodzaje obudów pola ściany?
7. Na czym polega obudowa skrzy\owań chodników podścianowych z ścianą?
8. Czym ró\ni się system ścianowy z zawałem od systemu ścianowego z podsadzką suchą?
9. W jakich warunkach stosuje się system ścianowy z podsadzką hydrauliczną?
10. Jakie znasz rodzaje obudów ścian z podsadzką hydrauliczną?
11. Kiedy nale\y stosować systemy zabierkowe?
12. Jakie są sposoby wybierania pokładów grubych?
13. Jak nale\y postępować w przypadku zagro\enia wdarciem do czynnych wyrobisk
górniczych wody nagromadzonej w zbiornikach podziemnych?
14. Na czym polega odprę\anie górotworu i jakie znasz sposoby odprę\ania?
15. Jakie znasz zasady wybierania zło\a silnie metanowego?
16. Jakie są zasady postępowania w przypadku zagro\enia wybuchem pyłu węglowego
i zagro\enia klimatycznego?
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
40
4.1.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Dla określonych warunków geologiczno górniczych dobierz system wybierania wraz ze
sposobem kierowania stropem:
System
wybierania
Kryteria doboru systemu wybierania i sposobu kierowania stropem
i sposób
(warunki geologiczno górnicze)
kierowania
Lp.
stropem
Warunki Grubość Nachylenie Klasa Głębokość
zalegania pokładu pokładu skał zalegania Zagro\enia Inne
zło\a [m] [�] strop. pokładu [m]
Samozapa- Konieczna
1 Regularne 3,9 0 III 540 lenie się ochrona
pokładu powierzchni
Zło\e
Zagro\enie poprzecinane
2 Nieregular. 3,0 25 I, II 470
wodne wieloma
uskokami
Konieczna
Zagro\enie
3 Regularne 1,0 50 III 920 ochrona
tapaniami
powierzchni
4 Regularne 3,0 20 I 850
Samozapa- Konieczna
5 Regularne 3,6 15 III 690 lenie się ochrona
pokładu powierzchni
Zagro\enie
6 Regularne 2,0 8 I 720
metanowe
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zapoznać się materiałem teoretycznym o eksploatacji podziemnej złó\ węglowych,
2) dokonać dokładnej analizy danych i dobrać właściwy dla nich system eksploatacji,
3) zaprezentować wyniki doboru i uzasadnić je,
4) dokonać oceny poprawności wykonania ćwiczenia wraz z prowadzącym zajęcia.
Wyposa\enie stanowiska pracy:
- poradnik dla ucznia,
- kartki papieru,
- przybory do pisania.
Ćwiczenie 2
Na podstawie map górniczych określ:
- numer pokładu,
- numer ściany,
- głębokość zalegania pokładu,
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
41
- kąt zalegania pokładu,
- grubość pokładu (grubość wybieranej warstwy),
- system eksploatacji,
- kierunek eksploatacji,
- datę rozpoczęcia i zakończenia eksploatacji pokładu, oraz naszkicuj schematy
analizowanych systemów wybierania.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zapoznać się materiałem teoretycznym o eksploatacji podziemnej złó\ węglowych, ze
szczególnym uwzględnieniem systemów eksploatacji,
2) zapoznać się z mapą górniczą i odczytać z niej wymagane parametry,
3) naszkicować schematy analizowanych systemów wybierania,
4) zaprezentować wyniki,
5) dokonać oceny poprawności wykonania ćwiczenia wraz z prowadzącym zajęcia.
Wyposa\enie stanowiska pracy:
- poradnik dla ucznia,
- mapy górnicze (modele podstawowych systemów wybierania),
- kartki papieru,
- przybory do pisania i szkicowania.
4.1.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) rozró\nić metody eksploatacji złó\?
2) sklasyfikować systemy wybierania złó\ węgla?
3) omówić zasady wybierania złó\ węgla?
4) wymienić czynniki naturalne i techniczne wpływające na wybór
systemu wybierania?
5) przedstawić sposoby kierowania stropem w ścianach?
6) dobrać właściwy system eksploatacji?
7) dobrać właściwy system kierowania stropem?
8) naszkicować schematy systemów wybierania?
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
42
4.2. Klasyfikacja systemów eksploatacji złó\ rudy i soli
4.2.1. Materiał nauczania
Klasyfikacja systemów eksploatacji rud
Ze względu na sposób utrzymywania przestrzeni poeksploatacyjnej systemy eksploatacji
rud podzielić mo\na na 6 klas:
I systemy z wolną przestrzenią wybierania,
II systemy z magazynowaniem urobionej rudy w wybranej przestrzeni,
III systemy z podsadzaniem wybranej przestrzeni,
IV systemy z obudową wybranej przestrzeni,
V systemy z obudową i podsadzaniem wybranej przestrzeni,
VI systemy z zawałem skał stropowych do wybieranej przestrzeni.
Systemy klasy I
Systemy te stosuje się do wybierania stromych złó\ \ylnych o niewielkiej mią\szości.
Przestrzeń wybierana (wyrobisko lub zespół wyrobisk) pozostaje przez cały czas
wybierania otwarta i utrzymuje się zasadniczo bez obudowy i podsadzki. Jest to mo\liwe przy
du\ej wytrzymałości zarówno rudy tworzącej zło\e, jak i skał otaczających zło\e.
W przypadkach wyjątkowych dla utrzymania stropu pozostawia się filary rudne.
Systemy klasy II
Stosuje się je w zło\ach \ylnych o du\ym nachyleniu, o małych i średnich mią\szościach
oraz wytrzymałych skałach stropowych.
Ich charakterystyczną cechą jest magazynowanie części urobku potrzebnej do wypełnienia
wybranej przestrzeni podczas wybierania bloku rudnego.
Systemów z magazynowaniem urobku nie mo\na stosować w przypadkach, gdy ziarna
urobku wykazują tendencję do sklejania się lub samozapalności.
Systemy klasy III
Systemy te są stosowane przy du\ych ciśnieniach w niezbyt wytrzymałych skałach,
w stromo zalegających \yłach o małej i średniej mią\szości.
Charakterystyczną ich cechą jest wypełnienie wybranej przestrzeni podsadzką dostarczoną
z powierzchni ziemi lub uzyskiwaną na dole przez urobienie skały płonnej w specjalnych
kieszeniach (wyrobiskach).
Systemy klasy IV
Stosuje się je w zło\ach \ylnych o du\ym nachyleniu i nieregularnym kształcie, przy
wytrzymałych skałach stropowych i spągowych. Przestrzeń roboczą zabezpiecza się obudową
górniczą, która pozostaje w wybranej przestrzeni.
Wadą tych systemów jest du\e zu\ycie drewna do obudowy i niebezpieczeństwo
utrzymywania du\ych powierzchni obna\onego stropu.
Systemy klasy V
Znajdują one zastosowanie przy wybieraniu złó\ pokładowych zalegających poziomo
pod wytrzymałymi stropami oraz złó\ stromych otoczonych skałami mało wytrzymałymi.
Systemy te są takie same jak systemy eksploatacji złó\ węgla z podsadzką.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
43
Systemy klasy VI
Stosuje się je do eksploatacji regularnie zalegających złó\ pokładowych lub \yłowych
w przypadku występowania w stropie skał zdolnych do zawału.
Są takie same jak zawałowe systemy wybierania złó\ węglowych.
Systemy eksploatacji rud miedzi
Eksploatację pokładowych złó\ miedzi prowadzi się systemami:
- ścianowym z podsadzką hydrauliczną,
- ścianowym z zawałem stropu,
- ścianowym z ugięciem stropu,
- komorowo-filarowym z podsadzką hydrauliczną,
- komorowo-filarowym z podsadzką suchą,
- komorowo-filarowym z zawałem stropu,
- komorowo-filarowym z elastycznym ugięciem stropu,
- komorowo-filarowym z upodatnieniem zło\a.
Systemy ścianowe
System ścianowy z podsadzką hydrauliczną
Wybieranie tym systemem prowadzi się w dwóch ścianach z odstawą do dowierzchni
zbiorczej, z zachowaniem wyprzedzania ścian do 8 m. Długość ścian wynosi do 100 m.
Ściany urabiane są wyłącznie przy u\yciu materiałów wybuchowych przy zastosowaniu
wiertarek obrotowych i obrotowo-udarowych. Aadunki w otworach odpala się przy u\yciu
zapalarek elektrycznych. Aadowanie urobku odbywa się ręcznie lub ładowarkami
zgarniakowymi.
Do zabezpieczenia przodka stosuje się obudowę drewnianą podłu\ną.
Wyeksploatowane wyrobiska wypełnia się przez podsadzanie hydrauliczne podsadzkę
wykonuje się co osiem wybranych pól , czyli co 10 m.
System ścianowy podłu\ny z zawałem stropu
System ten stosowany jest w partiach zło\a z łatwo rabującym się stropem oraz
w miejscach, gdzie nie zachodzi konieczność utrzymywania stropu.
Długość ścian wynosi 50 do 100 m. Urabianie prowadzi się przy u\yciu materiałów
wybuchowych. Urobek ładowany jest ręcznie lub ładowarkami zgarniakowymi.
Przy tym systemie stosuje się stalowo-członową obudowę przodka.
System ścianowy z zawałem stropu, w porównaniu z systemem ścianowym z podsadzką
hydrauliczną, posiada więcej zalet: cechuje się mniejszym zu\yciem materiałów, mniejszą
pracochłonnością i lepszymi warunkami do mechanizacji robót w ścianie.
Systemy komorowo-filarowe
Systemy te mogą być stosowane w układzie systemu jednoetapowego lub dwuetapowego,
w odmianach podłu\nej lub poprzecznej, z podsadzką hydrauliczną lub na zawał.
System jednoetapowy z zawałem
Urabianie prowadzi się wyłącznie przy u\yciu materiałów wybuchowych. Wiercenie
otworów strzałowych wykonują samojezdne wozy wiertnicze, umo\liwiające odwiercenie od
36 do 49 otworów strzałowych w ciągu godziny.
Odstrzelony urobek ładowany jest ładowarkami łapowymi lub ły\kowymi do
samojezdnych wozów odstawczych, które następnie odstawiają urobek na przenośniki
taśmowe.
Najczęściej stosowaną obudową jest obudowa kotwowa.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
44
Front wybierania w systemie komorowo-filarowym zakłada się między chodnikami
piętrowymi (w systemie podłu\nym) lub między upadowymi (w systemie poprzecznym).
Front stanowią komory o szerokości ok. 6 m wybierane z pozostawieniem między nimi
filarów szerokości ok. 7 m. W fazie wyjściowej komory są wydrą\one na odległość 5 m
w głąb calizny i linia zawału znajduje się w odległości 25 m od czoła przodków komór
wybierania.
Wybieranie na froncie eksploatacyjnym rozpoczyna się dalszym drą\eniem komór,
jednocześnie drą\one są przecinki o szerokości 5 m, które odcinają od calizny filary
podporowe o wymiarach 5x7 m.
Maksymalna odległość linii zawału od frontu wybierania wynosi 35 m, tj. trzy komory
i trzy rzędy filarów podporowych. Wybiera się w takiej sytuacji pierwszy od zawału rząd
filarów podporowych, wywołuje się zawał i powraca się do fazy wyjściowej. Krok zawału
wynosi 10 m.
Cykl produkcyjny obejmuje następujące czynności:
- wiercenie otworów strzałowych,
- załadowanie otworów materiałem wybuchowym i odpalenie,
- kotwienie stropu,
- ładowanie i odstawa urobku.
Rys. 27. System filarowo-komorowy jednoetapowy podłu\ny z zawałem stropu + fazy wybierania
a) faza wyjściowa, b) drą\enie komór, c) sytuacja po wybraniu częściowym przyzawałowych filarów
podporowych i dokonaniu rabunku [2, s. 121]
System dwuetapowy z zawałem stropu
System ten ró\ni się od systemu jednoetapowego z zawałem stropu tym, \e pole
wybierania wybiera się w dwóch etapach:
I Rozcięcie pola komorami na bloki o wymiarach 25x25 m do 25x45 m,
II Wybieranie identyczne jak w systemie jednoetapowym.
System dwuetapowy z podsadzką hydrauliczną
W dwóch etapach systemu mo\na wyró\nić następujące czynności:
I Rozcięcie zło\a wyrobiskami szerokości 5 do 6 m na bloki o wymiarach 25x45 m.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
45
II Dalsze rozcinanie bloków z I etapu komorami o szerokości 5 m na filary o wymiarach
5x25 m (tzw. filary przypodsadzkowe), które wybiera się obok podsadzanego pola. Po
wybraniu filaru powstałą pustkę otamowuje się i podsadza.
Filar mo\na urabiać podłu\nie, zakładając otwory strzałowe po obu ociosach otamowanej
komory, lub czołowo, wiercąc otwory od strony komory równoległej do pasa podsadzki.
Strop wyrobisk zabezpiecza się obudową kotwową (wykonaną z łuków podatnych z opięciem
siatką MM). Przy likwidacji filarów przypodsadzkowych stosuje się kotwienie bez opięcia
stropu.
Rys. 28. System filarowo-komorowy z podsadzką hydrauliczną [2, s. 123]
Systemy eksploatacji rud cynku i ołowiu
Zło\a rud cynkowo-ołowiowych wykazują zmienny charakter zalegania, znaczne ró\nice
twardości i zwięzłości oraz zmienność stopnia okruszcowania, zró\nicowane są tak\e
własności skał otaczających zło\e. Ponadto znaczne ilości zasobów zalegają w filarach
ochronnych. Wszystkie te cechy stwarzają niekorzystne warunki eksploatacji, dlatego te\
występuje du\a ró\norodność stosowanych systemów eksploatacji.
W zło\ach o mią\szości do 6 m stosowane są systemy:
- zabierkowe,
- komorowo filarowe,
- ubierkowe.
Zło\e o mią\szości 6 do 10 m dzielone jest na warstwy i wybierane systemami:
- zabierkowymi,
- komorowo-filarowymi.
Zło\e grube o mią\szości 10 do 20 m wybierane jest systemami:
- komorowym,
- chodnikowo-podpółkowym.
Systemy zabierkowe
Systemy zabierkowe stosuje się tam, gdzie warunki geologiczne nie zezwalają na
wybieranie szerokim przodkiem.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
46
Eksploatacja systemami zabierkowymi mo\e być prowadzona:
- z zawałem stropu,
- z podsadzką hydrauliczną,
- z podsadzką utwardzoną.
System zabierkowy z zawałem stropu
Zabierki mogą być prowadzone z chodnika eksploatacyjnego jednostronnie lub
dwustronnie.
Zastosowanie wybierania jednostronnego zalecane jest przy niekorzystnych warunkach
stropowych, a obowiązuje w zło\u naruszonym.
Wymiary zabierek wynoszą:
- długość do 15 m (w zło\u naruszonym do 12 m),
- szerokość do 4 m ( w zło\u naruszonym do 3,5 m),
- wysokość do 4,5 m, lokalnie do 6,5 m (w zło\u naruszonym do 3,5 m).
Urabianie w caliznie prowadzi się materiałami wybuchowymi, a w zło\u naruszonym
młotkami pneumatycznymi.
Stosuje się obudowę drewnianą, a w górotworze naruszonym wbijana z odrzwiami
drewnianymi.
Pustki poeksploatacyjne likwiduje się przez zawał stropu. Przy wybieraniu trzeciej
kolejnej zabierki, dwie poprzednie likwiduje się razem przez wyrabowanie obudowy
i wywołanie zawału.
System zabierkowy z podsadzką hydrauliczną
System ten stosuje się w partiach zło\a zalegających pod obiektami chronionymi oraz
tam, gdzie skały stropowe są sztywne i nie ulegają załamaniu.
System mo\e byś stosowany jako jednostronny lub dwustronny.
Z jednego chodnika prowadzi się zwykle równocześnie dwie zabierki długości 50 m.
Zabierki mają obudowę drewnianą, a w korzystnych warunkach geologicznych nie daje
się w ogóle obudowy.
Po wybraniu zło\a z zabierki wypełnia się ją podsadzką hydrauliczną
Rys. 29. System zabierkowy z podsadzką hydrauliczną [6, s. 245]
System zabierkowy z podsadzką utwardzoną cementem
System ten stosuje się do eksploatacji złó\ w filarach ochronnych nawet pod najbardziej
czułymi obiektami.
Zabierki mo\na wybierać z chodnika jednostronnie lub dwustronnie.
Mogą mieć od 50 do 100 m długości, ok. 3 m szerokości i do 4,7 m wysokości. Kolejne
zabierki wybiera się , pozostawiając między nimi pasy calizny o szerokości 4 m.
Pustki poeksploatacyjne po wybraniu zabierek podsadza się betonem.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
47
Po ok. 28 dniach (okres twardnienia betonu) przystępuje się do wybierania pozostawionych
wcześniej pasów calizny, a pustki po ich wyeksploatowaniu wypełnia się podsadzką
hydrauliczną.
Rys. 30. System zabierkowy z podsadzką betonową i podsadzką hydrauliczną [2, s. 129]
Systemy komorowo-filarowe
Wybieranie tymi systemami prowadzi się szeregiem równoległych do siebie komór
z pozostawieniem między nimi filarów podporowych.
Ze względu na wytrzymałość skał stropowych i zło\a wprowadzony został podział
sposobów wybierania:
- z pozostawieniem słupów podporowych,
- z zawałem stropu i likwidacją słupów podporowych przez ich rozstrzeliwanie,
- z pozostawieniem słupów podporowych i wypełnieniem pustki poeksploatacyjnej
podsadzką hydrauliczną,
- z podsadzką hydrauliczną i likwidacją słupów podporowych.
System komorowo-filarowy z pozostawieniem słupów podporowych
W systemie tym pole wybierania rozcina się trzema równoległymi chodnikami
drą\onymi w odległościach ok. 70 m od siebie.
Z chodnika środkowego w kierunku chodników skrajnych (wentylacyjnych) drą\y się
chodniki wybierania o osiach nachylonych do osi chodnika przewozowego pod kątem 90 110�.
Chodniki te mają szerokość 4,6 m, a wysokość 4,5 m. Z chodnika wybierane są w tym samym
czasie dwie komory o szerokości 4,5 6 m, pomiędzy którymi pozostawia się pas calizny
o szerokości 3 m.
W pozostawionym pasie wykonuje się przecinki, pozostawiając słupy podporowe
Urabianie następuje za pomocą materiałów wybuchowych.
Obudowa wyrobisk jest drewniana lub kotwowa.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
48
Rys. 31. System komorowo-filarowy z pozostawianiem słupów podporowych, pole wybierania [2, s. 132]
System komorowo-filarowy wieloprzodkowy z podsadzką hydrauliczną
Wybieranie prowadzone jest komorami o szerokości 5 m z pozostawieniem słupów
podporowych o wymiarach 5x5 m.
Zło\e urabia się materiałami wybuchowymi. Do obudowy komór stosowane są kotwie
wklejane lub ekspansywne.
Pustki poeksploatacyjne wypełnia się podsadzką hydrauliczną. Tamy podsadzkowe buduje się
przy słupach podporowych.
Po podsadzeniu otamowanej przestrzeni słupy podporowe rozstrzeliwuje się, a uzyskany
urobek się wybiera.
System ten stosuje się do wybierania złó\ zalegających w filarach ochronnych.
System komorowo-filarowy na warstwy z podsadzką hydrauliczną
Wybieranie komór mo\na podzielić na 2 fazy:
I Chodnik osiowy (chodnik o wymiarach 3,5x3,5 m drą\ony pod stropem zło\a) rozszerza
się na obie strony do szerokości komory (do 12 m), między komorami pozostawia się pas
calizny o szerokości 3 m.
II Wybieranie dolnej części pokładu, urabianie odbywa się przy zastosowaniu długich
pionowych otworów strzałowych wierconych z góry w dół.
W I i II fazie między komorami wykonuje się co 10 m przecinki o szerokości 4 m.
Urobek ładuje się ładowarkami zgarniakowymi na przenośnik zgrzebłowy zabudowany
w chodniku odstawczym.
Strop zabezpiecza się kotwiami wklejanymi lub ekspansywnymi.
Puste komory podsadza się podsadzką hydrauliczną.
System ubierkowy z podsadzką hydrauliczną
Urabianie prowadzi się materiałami wybuchowymi.
Urobek ładuje się ładowarkami zgarniakowymi na przenośnik zgrzebłowy zabudowany
w chodniku odstawczym.
Stosuje się przewa\nie obudowę kotwową, a pustki poeksploatacyjne wypełnia się
podsadzką hydrauliczną.
System chodnikowo-podpółkowy z zawałem stropu
System ten mo\e być stosowany w przypadku zawodnionych zrobów w warstwach
wy\szych lub te\ występowania w nadkładzie zawodnionego iłu lub kurzawek.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
49
W systemie tym zło\e dzieli się na warstwy. Pierwsza warstwa wybierana jest systemem
zabierkowym z zawałem stropu, a kolejne warstwy wybierane są systemem chodnikowo
podpółkowym.
Do robót przygotowawczych mo\na zaliczyć: chodnik przewozowy główny drą\ony
pod zło\em, chodnik wentylacyjny główny drą\ony nad zło\em, chodniki przewozowe
w poszczególnych warstwach, chodniki wybierkowe drą\one w ka\dej warstwie
Po wydrą\eniu chodników w warstwie II do granicy pola, urabia się półkę rudy, która
znajduje się pomiędzy stropem chodników warstwy II a spodkiem warstwy I. Urabianie półki
rozpoczyna się od granicy pola. W tym celu w stropie chodnika wierci się otwory, które
załadowuje się materiałem wybuchowym i odpala.
Urobioną rudę ładuje się ładowarkami mechanicznymi.
Wyrobisko mo\na zabezpieczyć poprzez odeskowanie ociosu.
Rys. 32. System chodnikowo-podpółkowy z zawałem stropu, pole wybierania w warstwie II i III [2, s. 136]
System komorowy z zawałem stropu
System ten stosuje się do wybierania złó\ o du\ej mią\szości.
Polega na wybieraniu du\ych komór o szerokości ok. 10 m. Między komorami
pozostawia się filary o szerokości 7 9 m.
Urabianie prowadzi się z tzw. chodników nadkomorowych(zlokalizowanych pod stropem
komór), a urobek zsuwa się do lejów zsypnych wykonanych z chodników podkomorowych
(zlokalizowanych w skałach spągowych pod zło\em).
Wybieranie rozpoczyna się od granic pola.
Do urabiania rudy stosuje się materiały wybuchowe, które odpala się w długich otworach
wierconych wachlarzowo z chodnika nadkomorowego.
Urobek ładuje się za pomocą ładowarek zgarniakowych.
Po wybraniu kilku komór burzy się filary międzykomorowe przy u\yciu materiałów
wybuchowych.
Systemy eksploatacji złó\ soli
Metody eksploatacji złó\ soli mo\na podzielić na:
- suche, w których urabia się przez odspajanie;
- mokre, w których urabia się przez ługowanie lub rozpuszczanie wodą.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
50
Metody suche
Do systemów wybierania metodą suchą złó\ soli mo\na zaliczyć:
- systemy ubierkowe,
- systemy komorowe.
Eksploatacja mo\e być prowadzona na dwa sposoby:
- z ugięciem stropu i wypełnieniem pustek poeksploatacyjnych podsadzką suchą,
- z podtrzymaniem stropu filarami podporowymi i wypełnieniem pustych komór
rumoszem solnym.
System ubierkowy schodowo-stropowy z podsadzką suchą
W systemie tym pokład dzieli się chodnikami rozdzielczymi drą\onymi po rozciągłości
co 35 m i łączonymi ze sobą przecinkami w odstępach 50 m.
Urabianie prowadzi się materiałami wybuchowymi lub kombajnami chodnikowymi.
Urobek ładuje się ładowarkami zasięrzutnymi.
Biorąc pod uwagę du\ą wytrzymałość skał solnych chodniki drą\y się bez obudowy, jeśli
jednak napotka się skały mniej wytrzymałe stosuje się obudowę odrzwiami drewnianymi
z zamkiem niemieckim.
Przed przystąpieniem do wykonania obwiertu przodku prowadzi się wiercenia badawcze
wyprzedzające, w celu zapobiegania zagro\eniom wodnym. Wyprzedzają one o 1 m zabiór
chodnika.
Wybieranie prowadzi się pasami o szerokości 3 m, rozpoczynając z przecinki w obie
strony ze stropów chodników rozdzielczych. Wybieranie tych pasów prowadzi się na
odległość 25 m, a następnie rozpoczyna się wybieranie pasów o szerokości 5 m.
Wybieranie prowadzi się jednocześnie z kilku przecinek, zachowując ustępliwą linię
frontu schodowo-stropową.
Systemy komorowe
W systemie tym pokład wybiera się komorami szerokości 18 do 20 m, pozostawiając
między nimi filary oporowe o szerokości 8 do 9 m.
Wybieranie komory rozpoczyna się od wybierania warstwy przystropowej na wysokość
chodnika komorowego na całą szerokość komory.
Zło\e urabia się materiałami wybuchowymi, otwory strzałowe wierci się wiertarkami
elektrycznymi. Odstrzelony urobek pod własnym cię\arem zsypuje się pochylnią lub
szybikiem na chodnik, który jest chodnikiem przewozowym.
Przy zło\ach poziomych lub o małym kącie nachylenia, transport odbywa się w wozach
ładowanych zgarniarką.
Rys. 33. Wybieranie komorami soli [6, s. 262]
Metody mokre (metody ługowania)
Metoda ługowania polega na rozpuszczaniu soli wodą i wydobywaniu jej roztworu
w postaci solanki.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
51
Eksploatację ługowaniem mo\na stosować w kopalni podziemnej udostępnionej szybem
i wyrobiskami górniczymi lub z powierzchni za pomocą odwiertów.
Poprzez natrysk wodą calizny solnej, wypełnienie wodą komory w zło\u solnym
i wtłaczanie jej do otworów mo\na uzyskać solankę o ró\nym stopniu nasycenia (solanki
nasycone w temperaturze 20� C zawierają 0,32 kg soli/1 litr).
Nasyconą solankę mo\na uzyskać (oprócz w/w czynności) poprzez dodatkowe okresowe
napełnianie wodą i opró\nianie komór w zło\u solnym.
Uzyskanie solanki w komorach ługowniczych
Na proces ten składają się następujące czynności:
- napełnienie przygotowanej komory wstępnej wodą lub solanką nienasyconą z robót
natryskowych,
- nasycenie cieczy solą (rozpuszczalne składniki przechodzą do roztworu,
a nierozpuszczalne opadają na spód komory),
- opró\nianie komory z solanki,
- oczyszczanie komory z osadu i kontrola.
Wypompowaną na powierzchnię solankę przekazuje się do przeróbki, w wyniku której
uzyskuje się sól białą.
Sposób otworowy
Polega na pozyskaniu solanki za pomocą otworów wykonanych w zło\u solnym pod
ziemią.
Z chodnika głównego wierci się 3 do 5 otworów. W wylocie ka\dego z nich osadza się na
cemencie rurę obsadową, przez jej głowicę wierci się otwory. Następnie zapuszcza się do
otworów rurki, dzięki którym mo\liwe jest doprowadzenie wody do otworu. Woda ługuje sól,
a uzyskany z tego procesu roztwór odprowadza się rurą obsadową i kieruje do następnego
otworu, gdzie następuje jej dalsze nasycenie.
Eksploatacja polega na ciągłym przepływie cieczy przez wszystkie otwory, a\ do
zupełnego nasycenia solanki. Proces ten zachodzi pod ciśnieniem od 0,4 do 1 MPa.
4.2.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Jaki znasz podział systemów eksploatacji rud ze względu na sposób utrzymywania
przestrzeni poeksploatacyjnej?
2. Jakie są sposoby eksploatacji pokładowych złó\ miedzi?
3. Na czym polega wybieranie rud miedzi systemem ścianowym?
4. Na czym polega wybieranie rud miedzi systemem komorowo filarowym?
5. Czym ró\ni się system jednoetapowy od systemu dwuetapowego z zawałem stropu?
6. Jak przedstawia się podział systemów eksploatacji rud cynku i ołowiu ze względu na
mią\szość zło\a?
7. Czym ró\ni się system zabierkowy z zawałem i zabierkowy z podsadzką hydrauliczną
wybierania rud cynku i ołowiu?
8. Jakie znasz odmiany systemów komorowo filarowych wybierania rud cynku i ołowiu?
9. Na czym polega system ubierkowy z podsadzką hydrauliczną wybierania rud cynku
i ołowiu?
10. Na czym polega sucha metoda eksploatacji złó\ soli?
11. Na czym polega mokra metoda eksploatacji złó\ soli?
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
52
4.2.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Na podstawie danych dotyczących eksploatacji i charakterystycznych warunków
stosowania określ system eksploatacji rud miedzi, rud cynku i ołowiu oraz złó\ soli.
Lp. Sposób urabiania Sposób Rodzaj Charakterystyczne System
zło\a kierowania stosowanej warunki stosowania eksploatacji
stropem obudowy
Rudy miedzi
1 Materiałami Zawał stropu Stalowo- System stosowany
wybuchowymi -członowa przy łatwo rabującym
się stropie
2 Materiałami Podsadzka Kotwowa Konieczna ochrona
wybuchowymi, hydrauliczna powierzchni
wybieranie
2 etapowe
Rudy cynku i ołowiu
3 Młotkami Zawał stropu Wbijana System stosowany
pneumatycznymi z odrzwiami przy naruszonym
drewnianymi zło\u
4 Materiałami Podsadzka Kotwie Zło\e zalega w filarze
wybuchowymi hydrauliczna ekspansywne ochronnym
5 Materiałami Zawał stropu Odeskowanie System stosowany
wybuchowymi ociosu przy zawodnionym
nadkładzie
Zło\a soli
6 Materiałami Podsadzka Odrzwiami Mało wytrzymałe
wybuchowymi/ sucha drewnianymi skały otaczające
kombajnem
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zapoznać się materiałem teoretycznym o eksploatacji złó\ rud i soli,
2) dokonać dokładnej analizy danych dotyczących eksploatacji i na jej podstawie określić
właściwy system eksploatacji,
3) zaprezentować wyniki doboru i uzasadnić je,
4) dokonać oceny poprawności wykonania ćwiczenia wraz z prowadzącym zajęcia.
Wyposa\enie stanowiska pracy:
- poradnik dla ucznia,
- kartki papieru,
- przybory do pisania.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
53
Ćwiczenie 2
Na podstawie map górniczych określ system eksploatacji złó\ rud i soli oraz naszkicuj
schematy analizowanych systemów wybierania.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zapoznać się materiałem teoretycznym o eksploatacji złó\ rud i soli, ze szczególnym
uwzględnieniem systemów eksploatacji,
2) zapoznać się z mapą górniczą i prawidłowo określić system eksploatacji,
3) naszkicować schematy analizowanych systemów wybierania,
4) zaprezentować wyniki,
5) dokonać oceny poprawności wykonania ćwiczenia wraz z prowadzącym zajęcia.
Wyposa\enie stanowiska pracy:
poradnik dla ucznia,
- mapy górnicze (modele podstawowych systemów wybierania);
- kartki papieru,
- przybory do pisania i szkicowania.
4.2.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) sklasyfikować systemy wybierania złó\ rud?
2) omówić zasady eksploatacji rud miedzi?
3) omówić sposoby kierowania stropem?
4) naszkicować systemy eksploatacji rud miedzi?
5) omówić zasady eksploatacji rud cynku i ołowiu?
6) naszkicować systemy wybierania rud cynku i ołowiu?
7) omówić zasady eksploatacji złó\ soli?
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
54
4.3. Podsadzanie wyrobisk
4.3.1. Materiał nauczania
Podsadzanie wyrobisk jako sposób ich likwidacji polega na wypełnieniu wszelkich
pustych przestrzeni, powstałych w wyniku eksploatacji górniczej zło\a, materiałem płonnym
pochodzącym ze skał otaczających zło\e lub dostarczanym z powierzchni. Materiał ten zwany
materiałem podsadzkowym, ulokowany w wyrobisku górniczym i wypełniający je nazywa się
podsadzką.
Podsadzanie wyrobisk niesie ze sobą wiele korzyści:
- chroni powierzchnię lub wy\ej zalegające warstwy skalne przed nadmiernymi
deformacjami, powodującymi tzw. szkody górnicze,
- zwiększa bezpieczeństwo pracy przez podparcie stropu, zapobiegające jego nadmiernemu
ugięciu się lub załamaniu do wyrobisk,
- zmniejszenie strat eksploatacyjnych,
- umo\liwia wybieranie stromych i grubych pokładów,
- zmniejsza zagro\enie wybuchu metanu i samozapalenia się pokładu.
W zale\ności od stopnia wypełnienia zrobów rozró\nia się podsadzkę częściową i pełną,
natomiast w zale\ności od sposobu transportowania materiału podsadzkowego rozró\nia się
podsadzkę suchą (transport bez udziału wody) i hydrauliczną (transport za pomocą wody).
Podsadzka hydrauliczna
Podsadzka hydrauliczna polega na transportowaniu z powierzchni materiału
podsadzkowego rurociągami w postaci mieszaniny wodnej i na osadzeniu przez wodę tego
materiału w podsadzanym zrobie, z odpompowywaniem na powierzchnię wody odsączającej
się z mieszaniny podsadzkowej.
Proces podsadzania hydraulicznego składa się z następujących czynności:
- dostawa i odbiór materiałów podsadzkowych,
- doprowadzenie wody,
- wytworzenie płynnej mieszaniny podsadzkowej,
- doprowadzenie mieszaniny do rurociągów i transport jej rurociągami do likwidowanych
wyrobisk,
- tamowanie wyrobisk,
- podsadzanie,
- odprowadzenie i oczyszczenie wody odsączonej z podsadzki.
Rys. 34. Schemat procesu podsadzki hydraulicznej [2, s. 154]
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
55
Materiały podsadzkowe
Do podsadzki hydraulicznej stosuje się następujące materiały:
- piasek podsadzkowy,
- skały płonne z robót dołowych,
- odpady przeróbcze,
- popioły i \u\le,
- odpady z hut i kopalń rud cynku
- mieszaniny w/w odpadów.
Materiały podsadzkowe muszą spełniać określone kryteria, które decydują o ich
przydatności do udziału w podsadzce. Powinny charakteryzować się odpowiednim
uziarnieniem, niską rozmywalnością w wodzie i niską ściśliwością.
Wielkość ziaren występujących w materiale podsadzkowym (uziarnienie) powinna
mieścić się w przedziale: 0,1 40 mm. Jednak najlepszy materiał podsadzkowy wykazuje
następujący skład: klasy ziarnowe do 0,1 mm (do 10%), klasy 0,1 2 mm (do 90%) oraz klasy
2 40 mm (do 10%).
Procentowa zmiana objętości zajmowanej przez materiał podsadzkowy pod wpływem
ciśnienia górotworu (ściśliwość materiału podsadzkowego) nie powinna wynosić więcej ni\
15%.
Rozmywanie materiału podsadzkowego to proces, w którym rozkruszone ziarna skały
płonnej pod wpływem wody ulegają fizycznemu rozpadowi na elementy o bardzo małym
uziarnieniu. Materiał podsadzkowy, który wykazuje rozmywalność większą od 20% nie
powinien być stosowany do podsadzki hydraulicznej.
Materiały stosowane do podsadzki nie mogą wykazywać właściwości toksycznych, ani
nie mogą być palne
Zapotrzebowanie podsadzki na 1 tonę wybranego węgla wynosi średnio 0,8 m3.
Urabianie i transport materiału podsadzkowego
Urabianie du\ych ilości piasku do podsadzki hydraulicznej odbywa się w piaskowniach.
Piasek urabia się i ładuje za pomocą koparek ły\kowych lub wieloczerpakowych.
Transport materiału jest ułatwiony ze względu na połączenie piaskowni z kopalnią
specjalną siecią kolei piaskowych. Do przewozu piasku u\ywa się wagonów
samowyładowczych o pojemności 24 lub 34 m3. Wyładowanie piasku w kopalni następuje na
mostach samowyładowczych ustawionych nad zbiornikami piaskowymi.
Podsadzkownia
Podsadzkownię stanowią budynki i urządzenia, których zadaniem jest przyjęcie materiału
podsadzkowego, wytworzenie płynnej mieszaniny podsadzkowej oraz podawanie jej do
rurociągów.
W skład podsadzkowni wchodzą:
- zbiorniki podsadzkowe,
- zbiorniki wody podsadzkowej,
- urządzenia do wytwarzania mieszaniny podsadzkowej.
Zbiornik podsadzkowy słu\y do magazynowania materiału podsadzkowego.
Wielkość zbiorników podsadzkowych związana jest z wymaganą wydajnością instalacji
podsadzkowej. Jako minimum pojemności przyjmuje się zapotrzebowanie materiału
podsadzkowego na jedną zmianę +100% rezerwy. Obecnie buduje się zbiorniki o pojemności
od 1500 do 5000 m3.
Zbiorniki wody podsadzkowej mogą być naturalne lub sztuczne. W zbiornikach musi być
zawsze minimalny zapas wody podsadzkowej przynajmniej 500 m3, aby mo\na było z niej
skorzystać w razie awarii rurociągu podsadzkowego lub na wypadek po\aru.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
56
Urządzenia do wytworzenia mieszaniny podsadzkowej znajdują się w budynku
zmywczym.
Rodzaj dobieranych urządzeń zale\y od sposobu wytwarzania mieszaniny.
Znane są 2 sposoby:
- dozowanie hydrauliczne spłukiwanie materiałów podsadzkowych wodą,
- dozowanie mechaniczne maszyny i urządzenia podają materiał podsadzkowy w stanie
suchym, który następnie zostaje wymieszany z wodą tworząc mieszaninę podsadzkową.
Urządzenia słu\ące do dozowania hydraulicznego to przede wszystkim: pompy,
monitory, dysze, dozowniki kamienia, kraty zatrzymujące nadziarno i zanieczyszczenia (sita
podsadzkowe), urządzenia do odwozu lub dowozu oraz kruszenia nadziarna, skrzynia
podsadzkowa i lej zmywczy.
Natomiast zestaw urządzeń stosowanych przy dozowaniu mechanicznym zawiera:
dozowniki do materiałów podsadzkowych, sita podsadzkowe, skrzynię podsadzkową i lej
zmywczy.
Rurociągi podsadzkowe
Do budowy rurociągu podsadzkowego potrzebne są:
- rury podsadzkowe (znormalizowane), ze względu na materiał, z którego zostały
wykonane mo\na je podzielić na: stalowe, stalowo ceramiczne i gumowe;
- kształtki rurowe (rury łącznikowe, kolanka, trójniki);
- osprzęt (pierścienie regulacyjne, uszczelki, podpory, wieszaki i uchwyty słu\ące do
umocowania rurociągu podsadzkowego).
Prawidłowe wykonanie i utrzymanie instalacji podsadzkowej, a w tym tak\e
zabudowanie rurociągów ma zasadniczy wpływ na sprawne i bezawaryjne podsadzanie
wyrobisk.
Rurociąg podsadzkowy powinien być prowadzony prostoliniowo, bez zbędnych
zakrętów. Nachylenie rurociągu powinno być równomierne. Rury powinny być łączone
centrycznie tak, aby wewnętrzne ich powierzchnie nie były względem siebie przesunięte,
gdy\ powoduje to du\e ścieranie rur. Uszczelki nale\y zakładać tak\e centrycznie, aby nie
wystawały do środka rury, co mogłoby spowodować zatrzymanie przepływu mieszaniny
podsadzkowej. Wszystkie śruby powinny być mocno dokręcone, aby przepływająca
mieszanina nie wyrywała uszczelek i nie powodowała awarii.
Rurociąg nale\y uło\yć lub zawiesić tak, aby niemo\liwe było jego spadnięcie lub
przesunięcie.
Instalacja podsadzkowa powinna być stale obserwowana i okresowo kontrolowana.
Kontrole te dotyczą przede wszystkim dro\ności rurociągu, wytrzymałości na ciśnienie oraz
pomiarów grubości ścianek rur.
W celu sprawdzenia dro\ności rurociągu przepuszcza się przez niego drewnianą kulę
o średnicy 80 do 100 mm.
Wytrzymałość na ciśnienie kontroluje się po zabudowaniu rurociągu i po ka\dorazowym
przepuszczeniu przez niego ok. 50 000 m3 mieszaniny podsadzkowej. Kontrolę tą
przeprowadza się poprzez zaślepienie rurociągu na wylocie i napełnienie go wodą w celu
wykrycia słabszych elementów instalacji podsadzkowej i ich profilaktyczna wymianę.
Pomiar grubości ścianek rur wykonywany jest za pomocą śrub kontrolujących,
zakładanych w wybranych punktach rurociągu. Śruba ścierana jest równomiernie
z wewnętrzną powierzchnią rury, więc na podstawie ró\nicy długości początkowej śruby i jej
długości podczas pomiaru mo\emy mówić o wielkości zu\ycia rurociągu.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
57
Obliczanie wydajności podsadzania
Wydajnością rurociągu podsadzkowego nazywamy ilość materiału podsadzkowego, jaką
mo\na przetransportować danym rurociągiem w okresie godziny od zbiornika
podsadzkowego do podsadzanego wyrobiska.
W celu określenia podstawowych parametrów podsadzania dla konkretnych rurociągów
i przypadków podsadzania mo\na skorzystać z teorii przepływu mieszaniny podsadzkowej
opracowanej przez polskich uczonych: W. Budryka i R. Adamka.
W. Budryk określił najkorzystniejsze zagęszczenie mieszaniny podsadzkowej en,
najkorzystniejszą prędkość jej przepływu vopt, przy których zachowaniu otrzymuje się
maksymalną wydajność podsadzania Qp. Wielkości te mo\na wyliczyć ze wzorów:
2Is
en =
3As + Is
2
v0 v0 DIs
vopt = + +
3 9 12K
1 SIs DIs
Qpmax =
3 As + Is 3K
gdzie:
v0 prędkość względna materiału podsadzkowego i wody, m/s
Is spadek hydrauliczny przy przepływie mieszaniny podsadzkowej, m.sł. H2O,
D średnica rurociągu, m,
K= współczynnik oporu ruchu wody w przewodach,
0,00000647
wg. Darcy: K = 0,0002535 +
D
S powierzchnia przekroju strugi, m
en najkorzystniejszy objętościowy stosunek materiału podsadzkowego do wody,
As współczynnik oporu materiału podsadzkowgo,
As = (�0 -Ń)(siną + f cosą)
�0 przeciętny cię\ar właściwy materiału podsadzkowego, t/m3
f współczynnik tarcia materiału, dla piasku f= 0,12
Ń przeciętny cię\ar właściwy mieszaniny podsadzkowej, t/m3
ą- kąt tarcia wewnętrznego materiału, �
Dla ułatwienia stosowania tej metod w praktyce Budryk opracował nomogramy,
z których w łatwy sposób określić mo\na wydajność instalacji podsadzkowej.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
58
Rys. 35. Nomogram do określania wydajności instalacji podsadzki hydraulicznej
(dla rurociągu o średnicy 185mm) [6, s. 466]
Ze względu na to, \e technologia podsadzki hydraulicznej jest procesem bardzo
zło\onym, w którym występuje szereg parametrów zmiennych w stosunkowo szerokich
przedziałach, R. Adamek podał wyniki swoich prac w postaci nomogramów.
Zasada korzystania z nomogramu polega na wykonaniu następujących czynności:
L0
- odrzutowanie w ćwiartce I punktu = � = A (L0 ekwiwalentna długość instalacji
H
podsadzkowej, H ró\nica poziomów wlotu i wylotu instalacji podsadzkowej) na krzywą
charakteryzującą daną średnicę rozpatrywanego rurociągu; rzutując punkt A na tą
krzywą, otrzymujemy punkt B,
- rzut punktu B na oś rzędnych, wyznaczając punkt C, określający wydajność podsadzania
Qp,
- rzut punktu C na odnośną krzywą ciągłą, otrzymując punkt D,
- rzut punktu D w II ćwiartce na oś odciętych, otrzymując punkt F, wyznaczający wielkość
zasilania instalacji Qm,
- rzut punktu D na krzywą kreskowaną odpowiadającą średnicy rurociągu, otrzymując
punkt E,
- rzut punktu E na oś odciętych daje punkt G, określający roboczą prędkość mieszaniny
podsadzkowej vrb,
- rzut punktu F w ćwiartce III na linię pełną odpowiadającą średnicy rurociągu, otrzymując
punkt K,
- rzut punktu K na oś rzędnych, otrzymując punkt I, wyznaczający optymalne zagęszczenie
nadawy mieszaniny podsadzkowej łm,
- rzut punktu F na krzywą kreskowaną odpowiadającą średnicy rurociągu, otrzymując
punkt H,
- rzut punktu H na oś rzędnych z lewej strony daje punkt I, wyznaczający wielkość
wskaznika pewności ruchu instalacji,
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
59
- rzut otrzymanego na osi rzędnych punktu L na krzywą ciągłą w ćwiartce IV, otrzymując
punkt M,
- rzut punktu M ku górze na oś odciętych daje punkt N, wyznaczający koncentrację
objętościową materiału podsadzkowego w mieszaninie,
- rzut punktu L na krzywą kreskowaną w ćwiartce IV daje punkt S,
- rzut punktu S ku dołowi na oś odciętych daje punkt T, określający stosunek wody do
objętości nasypowej materiału podsadzkowego w mieszaninie woda-piasek.
Rys. 36. Nomogram siatkowy do wyznaczania optymalnych wielkości parametrów i maksymalnych wydajności
podsadzania piaskiem wg R. Adamka [6, s. 479]
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
60
Tamowanie i podsadzanie wyrobisk
Tamowanie zabierek
Tamy podsadzkowe buduje się w chodnikach wybierkowych, dowierzchniach, we
wcinkach i w samych zabierkach.
Tamy te budowane są przewa\nie z drewna. Konstrukcję nośną stanowi szereg stojaków
posadowionych w gniazdkach wykutych w spągu, zabudowanych pod strop w odległościach
wzajemnych 0,5 do 0,8 m. Konstrukcję tą wzmacnia się ryglami i zastrzałami.
Od strony podsadzanej przestrzeni tama jest obita deskami przybijanymi na styk
poziomo. Pod stropem uszczelnia się tamę, przybijając krótkie deseczki dopasowane do
nierówności stropu. Ociosy i spąg uszczelnia się płótnem podsadzkowym, wełną drzewną lub
zaprawą cementową.
Jeśli tama budowana jest na spągu z piasku nale\y wkopać stojaki w piasek na głębokość
0,5 do 1,0 m i oprzeć je na podkładach z połowic lub desek dwucalowych długości co
najmniej 0,5 m. Obicie deskami wykonuje się od posadowienia stojaków, a rozpory zagłębia
się do piasku i opiera na podkładach.
Rys. 37. Tama podsadzkowa w chodniku: a) na spągu twardym, b) na spągu z piasku [6, s. 488]
Podsadzanie zabierek
Przed przystąpieniem do podsadzania zabierki nale\y ją uprzednio otamować, zainstalować
rurociąg podsadzkowy oraz urządzenia do odprowadzenia wody.
Rurociąg podsadzkowy doprowadza się do zabierki przez tamę podsadzkową albo przez
kanał podsadzkowy. W zabierce podwiesza się go pod stropem na łańcuchach lub specjalnie
przygotowanych linkach.
Sposób podsadzania zabierki zale\y od jej nachylenia i jakości materiału
podsadzkowego.
W zabierce poziomej podsadza się najpierw jej odcinek przy tamie, mniej więcej do
połowy wysokości tamy, aby ją wzmocnić i uszczelnić. Następnie doprowadza się rurociąg do
końca zabierki i w miarę podsadzania skraca się go bez przerywania podsadzania.
W zabierkach pochyłych podsadzanie rozpoczyna się od pełnego podsadzania tamy.
W miarę podsadzania i podnoszenia się poziomu mieszaniny podsadzkowej skraca się
rurociąg podsadzkowy.
Osadzanie się materiału podsadzkowego i odpływ wody zale\y od jakości materiału.
Trudniej osadza się materiał zawierający du\ą ilość substancji ilastych, co powoduje
konieczność przerywania podsadzania a\ do kilkunastu godzin, aby mieć mo\liwość
odprowadzenia wody względnie oczyszczonej ze szlamu.
Wymaga się przede wszystkim, aby podsadzanie było szczelne, a więc takie, po którym
nie zostaje \adna pustka pod stropem podsadzanego wyrobiska. Jest to szczególnie wa\ne
przy wybieraniu pokładów węglowych zalegających pod wartościowymi obiektami na
powierzchni ziemi oraz przy wybieraniu na warstwy pokładów samozapalnych.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
61
Rys. 38. Podsadzanie zabierek: a) nachylonych, b) poziomych lub prawie poziomych
1 rurociąg podsadzkowy, 2 kanał do wprowadzenia rurociągu, 3 drewniana rynna [2, s. 174]
Tamowanie i podsadzanie ścian
W systemach ścianowych z podsadzką hydrauliczną przestrzeń poeksploatacyjną
przeznaczoną do likwidacji tamuje się za pomocą tam bocznych i tamy czołowej.
Tamy boczne wykonuje się głównie z tkanin syntetycznych, okorków lub desek opartych
na mocnej konstrukcji drewnianej lub obudowie stalowej wyrobisk korytarzowych.
W ścianach z obudową drewnianą do budowy tamy czołowej wykorzystuje się szereg
stojaków obudowy ścianowej. Między stojakami obudowy stawia się drewniane stojaki
pośrednie, zwykle nie sięgające stropnicy dla łatwiejszego ich wyjęcia. Tak zagęszczony
szereg stojaków podpiera się ryglami, które rozpiera się do stropu, spągu, czoła ściany lub
mocuje się cięgłami stalowymi do obudowy pozostawionej wewnątrz przestrzeni
przeznaczonej do podsadzania.
Rys. 39. Tama ścianowa czołowa [2, s. 176]
Obicie tamy stanowi tkanina podsadzkowa (płótno podsadzkowe) rozpostarta na deskach
umocowanych do tamy drewnianej od strony podsadzki lub na drutach stalowych (o średnicy
2 do 3 mm) napiętych na tamie równie\ od wewnątrz w odstępach od 20 do 25 cm.
Gdy tama podsadzkowa budowana jest na piasku, wówczas słupy stanowiące elementy
konstrukcji tamy powinny być zabezpieczone przed podmyciem przez wkopanie ich w piasek
na głębokość większą od 0,5 m i posadowione na podkładkach z okrąglaków lub połowic.
Obijanie płótnem rozpoczyna się od samego spodu, przy czym końce płótna zawija się
w kierunku podsadzanej ściany (tzw. fartuch).
W ścianach z obudową stalowo-członową tamę podsadzkową opiera się o szereg
stojaków drewnianych (stanowiących elementy bramek), zagęszczony stojakami pośrednimi.
W ścianach z obudową zmechanizowaną stosuje się albo tamy tradycyjne oparte o stojaki
drewniane bramek budowanych między sekcjami obudowy lub płótno podsadzkowe mocuje
się do łańcuchów rozpiętych między stropnicą sekcji obudowy zmechanizowanej i spągnicą.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
62
Rurociągi montuje się wzdłu\ tamy czołowej najczęściej od strony pola roboczego. Poza
tamę wprowadza się krótkie rury wylotowe, które są podłączone do trójników
wmontowanych w rurociąg w odstępach około 10 m.
Przy ka\dym trójniku (z wyjątkiem ostatniego) zabudowuje się po dwie zasuwy
okularowe jedną od strony wylotu, a drugą od strony poprzedzającego trójnika.
Podsadzanie prowadzi się w sposób ciągły przez kolejne otwieranie i zamykanie zasuw,
zaczynając od końca ściany.
W ścianach podłu\nych podsadzanie prowadzi się w kierunku wzniosu.
Odprowadzanie i wstępne oczyszczanie wód podsadzkowych
Zanieczyszczenie wody odpływającej z podsadzanego wyrobiska zale\y od rodzaju
materiału podsadzkowego. Woda ta mo\e być mniej lub bardziej zanieczyszczona szlamem
powstałym z rozmycia części gliniastych, więc wymaga wstępnego oczyszczenia.
Wodę oczyszcza się wstępnie w osadnikach polowych przewa\nie wykonuje się je jako
wąskie, długie zabierki.
Podsadzka sucha
Materiały podsadzkowe
Materiał podsadzkowy stanowią skały płonne urabiane pod ziemią, odpady z przeróbki
mechanicznej, \u\el lub popiół.
Ze względu na sposób podsadzania mo\na wyró\nić podsadzkę suchą:
- ręczną,
- częściowo zmechanizowaną,
- zmechanizowaną.
Podsadzka sucha mo\e być częściowa lub pełna. Podsadzka częściowa wykonywana jest
zazwyczaj pasami prostopadłymi do czoła przodku wyrobiska wybierkowego, układanymi
ręcznie z urobionego na miejscu materiału między pasami podsadzkowymi, w tzw. ślepych
chodnikach.
Podsadzka sucha ręczna
Podsadzkę suchą ręczną stosuje się głównie przy wybieraniu z częściową podsadzką
pasami prostopadłymi do czoła przodku i przy układaniu pasów podsadzkowych
zabezpieczających chodniki przyścianowe. Graniczna wysokość wyrobiska, do której mo\na
stosować tą podsadzkę nie przekracza 2 do 2,5 m.
Wykonuje się ją ze skały płonnej układanej lub narzucanej ręcznie w ten sposób, \e
najpierw na granicach w podsadzanej przestrzeni wykonuje się suche mury z większych brył
skał płonnych, następnie do przestrzeni między murami narzuca się łopatami drobniejszy
materiał podsadzkowy.
Przy większym upadzie (od 15�) podsadzkę się zabezpiecza przed obsunięciem od strony
upadu organami lub stosami drewnianymi wypełnionymi kamieniem.
Podsadzka sucha częściowa zmechanizowana
Do podsadzki częściowo zmechanizowanej mo\na zaliczyć:
1. Podsadzanie z dostawą materiału podsadzkowego przenośnikiem wstrząsanym, którego
wylot umieszcza się jak najwy\ej pod stropem, aby uzyskać najlepsze wypełnienie
wyrobiska. Dodatkowo wykonuje się prace ręczne: rozgarnianie materiału narzuconego
przez przenośnik, a w tym szczelne podsypanie kamienia pod strop.
2. Podsadzanie ze zsypywaniem się materiału podsadzkowego, stosowane w pokładach
o nachyleniu minimum 35�.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
63
Materiał wyładowany na wlocie stacza się samoczynnie w dół i układa się w ścianie, tworząc
stok zgodny z naturalnym kątem zsypu.
Podsadzanie prowadzi się odcinkami długości 10 do 20 m, rozpoczynając od chodnika
nadścianowego. Materiał podsadzkowy opiera się o tamę zabudowaną w dolnej granicy
odcinka. Następnie usuwa się tamę częściowo i przepuszcza kamień do następnego odcinka
i tak a\ do chodnika podścianowego.
Stok podsadzki w ścianie umacnia się drucianą siatką lub specjalnymi zastawkami.
Podsadzka sucha zmechanizowana
Mechanicznie podsadza się za pomocą tzw. podsadzarek i w zale\ności od ich rodzaju
rozró\nia się podsadzkę:
- dmuchaną (pneumatyczną),
- miotaną.
Do podsadzki suchej zmechanizowanej stosuje się kamienie o średnicy ziaren poni\ej
80 mm. Najlepszym materiałem jest kamień popłuczkowy o odpowiednim uziarnieniu.
Kamień ten jest wilgotny, co zapobiega zapyleniu wyrobisk w czasie podsadzania.
Kamień pochodzący z drą\enia wyrobisk oraz odpady przeróbcze o większych
wymiarach ziarn nale\y uprzednio skruszyć w kruszarniach, które są zainstalowane pod
ziemią lub na powierzchni.
Kruszarnia zainstalowana pod ziemią daje wiele korzyści przede wszystkim unika się
kosztów transportu kamienia.
Natomiast kamień kruszony na powierzchni opuszcza się szybem w wozach albo za
pomocą rurociągów zbudowanych z rur stalowych.
Podsadzka dmuchana (pneumatyczna)
Podsadzka ta charakteryzuje się tym, \e podsadzanie wykonuje się za pomocą
sprzę\onego powietrza.
Jako materiał podsadzkowy wykorzystuje się tu kamień o uziarnieniu od 10 do 80 mm.
Najczęściej stosowanymi podsadzarkami pneumatycznymi są podsadzarki komorowe
i sto\kowe.
Podsadzarkę ustawia się w chodniku nadścianowym w pobli\u podsadzanego wyrobiska.
Długość rurociągu nie powinna przekraczać 500 m.
Proces podsadzania jest podobny jak przy podsadzce dostarczanej za pomocą
przenośnika wstrząsanego, z tym \e odpada potrzeba ręcznego rozgarniania i podrzucania
materiału podsadzkowego. Od strony pola roboczego przodku zabudowuje się tamę z siatki
drucianej.
Podsadzka miotana
Do jej wykonania stosuje się podsadzarki miotające, których działanie polega na
wyrzucaniu materiału podsadzkowego za pomocą siły odśrodkowej tarcz obrotowych. Szufle,
w które są wyposa\one tarcze obrotowe, wyrzucają kamień z prędkością 10 do 30 m/s na
odległość ok. 25 m. Wydajność podsadzania wynosi 20 40 m3/h
Stosowane są równie\ podsadzarki miotające taśmowe, materiał podsadzkowy
wyrzucany jest z taśmy poruszającej się z prędkością 10 m/s. Wydajność podsadzania
dochodzi do 130 m3/h.
4.3.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. W jakim celu podsadza się wyrobiska?
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
64
2. Co nazywamy podsadzką hydrauliczną?
3. Jakie znasz materiały podsadzkowe?
4. Jakimi właściwościami powinien się charakteryzować dobry materiał podsadzkowy?
5. Z jakich elementów składa się podsadzkownia?
6. Jakie znasz metody wyznaczania wydajności rurociągu podsadzkowego?
7. Na czym polega podsadzanie i tamowanie zabierek?
8. Na czym polega podsadzanie i tamowanie ścian?
9. Jakie znasz odmiany podsadzki suchej?
4.3.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Na podstawie nomogramu określ dla danej instalacji podsadzkowej o średnicy
D optymalne parametry technologii oraz maksymalną wydajność podsadzania. przy
zastosowaniu piasku jako materiału podsadzkowego.
Do wykonania zadania będą potrzebne Ci dane:
Zastosowany materiał podsadzkowy: piasek o uziarnieniu 0,01 < d < 2 mm
Średnica rurociągu: D = 185 mm
Stosunek długości ekwiwalentnej rurociągu instalacji podsadzkowej do ró\nicy poziomów
L0
wlotu i wylotu instalacji podsadzkowej : = � = 10 ,
H
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zapoznać się materiałem teoretycznym o obliczaniu wydajności podsadzania ze
szczególnym uwzględnieniem zasad korzystania z nomogramu,
2) wykonać wszystkie odrzutowania punktów na nomogramie niezbędne dla określenia
szukanych parametrów, tj.:
- Qp wydajność podsadzania, m3/h,
- Qm ilość mieszaniny podsadzkowej, m3/h,
- vrb roboczą prędkość mieszaniny podsadzkowej, m/s,
- łm optymalne zagęszczenie mieszaniny podsadzkowej, t/m3,
- C koncentracja objętościowa materiału, %,
- W:P stosunek objętości wody do objętości nasypowej materiału podsadzkowego do
wytwarzania 1 m3 mieszaniny podsadzkowej.
3) zaprezentować wyniki,
4) dokonać oceny poprawności wykonania ćwiczenia wraz z prowadzącym zajęcia.
Wyposa\enie stanowiska pracy:
poradnik dla ucznia,
- nomogram siatkowy do wyznaczania optymalnych wielkości parametrów
i maksymalnych wydajności podsadzania piaskiem wg R. Adamka,
- kartki papieru,
- przybory do pisania i rzutowania.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
65
4.3.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) wyjaśnić na czym polega podsadzanie wyrobisk?
2) dobrać rodzaj podsadzki dla określonych warunków geologiczno
górniczych?
3) określić zasady tamowania i podsadzania zabierek?
4) określić zasady tamowania i podsadzania ścian?
5) omówić sposoby wykonywania podsadzki suchej?
6) określić wydajność podsadzania posługując się nomogramami?
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
66
4.4. Wpływ eksploatacji na zachowanie się górotworu
i powierzchni
4.4.1. Materiał nauczania
Eksploatacja górnicza powoduje naruszenie pierwotnej równowagi górotworu i liczne
przekształcenia geomechaniczne.
Przekształcenia te występują na powierzchni w postaci deformacji ciągłych lub
nieciągłych.
Deformacje ciągłe opisuje się za pomocą charakterystycznych wielkości zwanych
wskaznikami deformacji. Do najwa\niejszych z nich nale\ą: osiadania, nachylenia,
krzywizny, przemieszczenia i odkształcenia poziome. Deformacje te są najwa\niejszymi
formami oddziaływania eksploatacji górniczej na powierzchnię terenu ze względu na bardzo
du\y zakres ich występowania.
Deformacje ciągłe powstają w większej odległości od wyrobiska, które było przyczyną ruchu
mas skalnych, jest to tzw. strefa ugięcia, charakteryzująca się tym, \e warstwy skalne lub
powierzchnia ziemi wyginają się bez przerwania ich ciągłości.
Deformacje nieciągłe to takie deformacje, przy których zachodzi przerwanie ciągłości
i względne przemieszczenie się cząstek przypowierzchniowej warstwy górotworu. Występują
w mniejszej odległości od wyrobiska, które było przyczyną ruchów skał, są to tzw. strefy
zawału i bezpośrednio z nią sąsiadujące strefy spękań.
Deformacje nieciągłe występują na powierzchni w postaci zapadlisk, lejów, szczelin oraz
progów i są szczególnie szkodliwe dla środowiska przyrodniczego.
Deformacje górotworu i powierzchni ziemi mogą być przyczyną uszkodzenia lub
zniszczenia obiektów podziemnych, a tak\e obiektów powierzchniowych. Uszkodzenia lub
zniszczenia takich obiektów nazywa się szkodami górniczymi.
Niecka osiadania
Jeśli prowadzimy eksploatację poziomego pokładu, zalegającego na głębokości powy\ej
150 m, nad wyeksploatowaną częścią pokładu wytwarza się tzw. niecka osiadania, którą
przedstawia poni\szy rysunek.
Rys. 40. Niecka osiadania [2, s. 192]
Niecka osiadania obejmuje powierzchnię większą od powierzchni wyeksploatowanej
części (AB). Zasięg wpływów wyznaczają proste AH i BF, które poprowadzone są od
punktów A i B pod kątem � kątem zasięgu wpływów.
W niecce osiadania wyró\nia się trzy obszary:
1) Obszar środkowy (EG)
W obszarze tym obni\enia terenu osiągają największą wartość Wmax, są jednak równomierne
i w małym stopniu szkodliwe dla obiektów.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
67
2) Strefa brze\na wewnętrzna, poło\ona wzdłu\ frontu eksploatacji po jego stronie
1
wewnętrznej (EC, GD). Obni\enia terenu są tutaj mniejsze: Wmax < W < Wmax
2
Są one jednak nierównomierne i powodują uszkodzenia obiektów. Powierzchnia terenu staje
się wklęsła.
3) Strefa brze\na zewnętrzna, poło\ona wzdłu\ frontu eksploatacji po stronie zewnętrznej
1
(CF i DH). Obni\enia terenu są tutaj nieznaczne: 0 < W < Wmax lecz nierównomierne.
2
Powierzchnia terenu w tej strefie staje się wypukła.
Kształt i przebieg formowania się niecki osiadania zale\y przede wszystkim od
następujących czynników:
- głębokość eksploatacji,
- rodzaj skał zalegających nad wybieranymi pokładami,
- sposób likwidacji wybranych przestrzeni (podsadzka, zawał),
- nachylenie pokładów,
- grubość wybranych pokładów,
- kształt i wielkość wybranego pola,
- kierunek wybierania pola,
- stosunki wodne i ich zaburzenia w czasie eksploatacji,
- prędkość i kolejność wybierania pokładów.
Na wielkość deformacji terenu mają wpływ następujące wielkości:
- największe obni\enie terenu Wmax,
- największe nachylenie terenu Tmax,
- największe względne przesunięcie poziome Emax,
- największe krzywizny Kmax,
- minimalny promień krzywizny Rmin (1/Kmax).
Na podstawie wartości tych wielkości wyznaczono cztery kategorie ochrony obiektów:
Tabela 3. Dopuszczalne wartości wskazników odkształcenia dla kategorii ochrony obiektów wg Budryka
Kategoria Stopień ochrony Rodzaje obiektów Dopuszczalne Rmin
wartości [km]
[mm]
Tmax Emax
1 Dopuszczalne są Zabytkowe budowle, główne gazociągi, które 2,5 1,5 20
tylko bardzo małe wymagają szczególnej ochrony ze względu na
uszkodzenia np. niebezpieczeństwo wybuchów gazu przy ich
nieszkodliwe uszkodzeniu oraz inne obiekty, jak np. zbiorniki
zarysowania wodne i urządzenia przemysłowe uznane za
murów. szczególnie wa\ne lub szczególnie wra\liwe
z punktu widzenia bezpieczeństwa \ycia.
2 Dopuszczalne są Wa\niejsze obiekty zakładów przemysłowych tj.: 5 3 12
uszkodzenia, wielkie i martenowskie piece hutnicze,
które mo\na koksownie, szyby kopalniane i maszyny
łatwo naprawić. wyciągowe, budynki przemysłowe konstrukcji
\elbetowej monolitycznej lub z suwnicami,
kościoły o stropach sklepionych i inne du\e
budowle u\yteczności publicznej, koryta rzek,
główne szlaki kolejowe i du\e stacje kolejowe,
tunele i mosty sklepione, niezabezpieczone na
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
68
ruchy terenu, magistrale wodociągowe oraz
niezabezpieczone profilaktycznie długie budynki
mieszkalne o długości większej od 20 m w rzucie
poziomym.
3 Dopuszczalne są Główne drogi kołowe, szlaki kolejowe i małe 10 6 6
uszkodzenia stacje, mosty belkowe, mniej wra\liwe na ruchy
powa\ne, które podło\a budynki przemysłowe murowane, stalowe
nie gro\ą jednak i drewniane bez suwnic, chłodnie kominowe,
zniszczeniem wysokie kominy, wie\e wodne, kościoły
budowli lub o stropach belkowych, budynki mieszkalne
przerwą w jej o długości 10- 20 m w rzucie poziomym, budynki
u\ytkowaniu. mieszkalne o długości ponad 20 m profilaktycznie
Konieczny jest zabezpieczone, oczyszczalnie miejskie, główne
wzmo\ony kolektory kanalizacji, lotniska, rurociągi gazowe
nadzór. stalowe i \eliwne
4 Konieczne jest Du\e stadiony sportowe, budynki mieszkalne o 15 9 4
odpowiednie wymiarach do 10 m, budynki mieszkalne o
zabezpieczenie wymiarach 10 20 m profilaktycznie
budowli lub zabezpieczone i inne mało wa\ne obiekty.
zastosowanie
środków
ostrzegawczych.
Znanych jest wiele teorii prognozowania deformacji powierzchni terenu pod wpływem
eksploatacji górniczej: W. Budryka S. Knothego, T. Kochmańskiego, J. Zycha,
A. Sałustowicza, J. Litwiniszyna, M. Chudka i B. Drzęzli.
Najbardziej rozpowszechnioną teorią jest jednak teoria W. Budryka S. Knothego.
Na podstawie tej teorii mo\na wyliczyć maksymalne wartości wskazników odkształceń
ze wzorów:
Maksymalne obni\enia terenu
Wmax = a �"g
gdzie:
g grubość wybieranego pokładu, m,
a współczynnik osiadania, zale\ny od systemu eksploatacji np.:
dla eksploatacji z zawałem a= 0,7,
dla eksploatacji z podsadzką hydrauliczną a= 0,15.
Zasięg wpływów głównych
H
r =
tg�
Maksymalne nachylenie
Wmax
Tmax = �" tg�
H
gdzie:
H głębokość eksploatacji, m,
Wartość tg � zale\na jest od rodzaju górotworu, w polskim górnictwie tg �: 1,5 3
Maksymalne odkształcenie poziome
� = ą0,6�"Tmax
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
69
Największa krzywizna
Tmaxtg� Wmax
K = ą1,52�" =
H r2
Najmniejszy promień krzywizny
1 H r2
R = = 0,65 = 0,65
min
Kmax T* tg� Wmax
Rys. 41. Elementy krzywych osiadań i odkształceń według teorii W. Budryka-S. Knothego [6, s. 220]
Profilaktyka górnicza
Profilaktyka górnicza polega na minimalizacji wpływów eksploatacji, co mo\na uzyskać
poprzez:
- podsadzanie wyrobisk poeksploatacyjnych najlepiej przy zastosowaniu podsadzki
hydraulicznej,
- eksploatacja z ochroną stropu wybieranie częściowe pasami przy jednoczesnym
pozostawieniu między nimi filarów węglowych,
- kolejne wybieranie pokładów w taki sposób, by nie spowodować sumowania się
wpływów, tzn. wybierać kolejne pokłady dopiero wtedy, gdy ruchy terenu spowodowane
wybieraniem poprzedniego pokładu, ulegną uspokojeniu,
- odpowiednie rozmieszczenie frontów eksploatacyjnych względem chronionych obiektów,
- jednoczesna eksploatacja kilku warstw lub pokładów tak, aby ich wpływy na
powierzchnię wzajemnie się znosiły; krawędzie pokładów muszą być tak przesunięte, by
strefa ściskań pokładu pierwszego nakładała się na strefę rozciągań pokładu drugiego.
Filary ochronne i oporowe
Mając na uwadze ochronę obiektów powierzchniowych eksploatacja zło\a prowadzona
jest w taki sposób, by pozostawić:
- resztki pokładu (tworząc w pokładzie filar),
- niewybraną część pokładu między dwoma chodnikami (filar oporowy),
- części pokładów przy starych zrobach (filar oporowy),
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
70
- niewybrane pokłady przy ich wychodniach pod poziomami wodonośnymi (filar
bezpieczeństwa),
- niewybrane pokłady w filarach bezpieczeństwa.
Filary ochronne
Filarem ochronnym nazywamy część obszaru górniczego, w granicach której, ze względu
na ochronę oznaczonych dóbr, wydobywanie kopalin nie mo\e być prowadzone, albo mo\e
być dozwolone tylko w sposób zapewniający ochronę tych dóbr.
Eksploatacja w rejonie filaru ochronnego mo\e być prowadzona w przypadkach
uzasadnionych bezpieczeństwem u\ytkowania obiektów i względami racjonalnej gospodarki
zło\em. Mo\e ona być podjęta tylko na podstawie zezwolenia Okręgowego Urzędu
Górniczego.
Zasady eksploatacji w filarach ochronnych
Aby zapewnić jak największe bezpieczeństwo chronionych obiektów podczas
prowadzenia eksploatacji w filarach ochronnych nale\y:
- opracować program koordynacji przebiegu eksploatacji w czasie i w przestrzeni,
- przed przystąpieniem do eksploatacji w zasięgu jej wpływów sporządzić inwentaryzację
wszystkich obiektów i urządzeń zlokalizowanych na chronionej powierzchni, w celu
ustalenia ich odporności na wpływy eksploatacji,
- zlokalizować i zlikwidować płytko zalegające zroby, które stanowią szczególne
zagro\enie dla obiektów powierzchniowych,
- przeprowadzić analizę spodziewanych deformacji terenu i na jej podstawie wybrać
odpowiedni sposób kierowania stropem,
- jeśli tylko jest taka mo\liwość stosować dominujący system eksploatacji w filarze
ochronnym: system ścianowy z podsadzką hydrauliczną,
- prowadzić roboty wybierkowe równomiernie postępującym frontem, rozwiniętym na
znacznej długości, obejmującym w miarę mo\liwości całą powierzchnię filara
ochronnego,
- zachować odpowiednie wyprzedzanie frontów wybierkowych w przypadku jednoczesnej
eksploatacji kilku pokładów,
- dą\yć do tego, by linia postępującego frontu eksploatacyjnego była równoległa do osi
obiektów, wzdłu\ których ich odporność na deformacje terenu jest najmniejsza,
- objąć eksploatacją kolejno wszystkie pola usytuowane w filarze ochronnym, przy czym
front robót wybierkowych powinien w sposób ciągły przemieszczać się w jednym
kierunku przez całą powierzchnię filara ochronnego,
- prowadzić obserwacje i pomiary deformacji podło\a i obiektów, aby stwierdzić
rzeczywiste wielkości i rozkłady odkształceń podło\a oraz ich wpływ na powierzchnię
i obiekty.
Wyznaczanie filarów ochronnych
Sposoby wyznaczania filarów ochronnych określone zostały w instrukcji GIG nr 3 z 1996 r.
Poni\ej został przedstawiony sposób wyznaczania filarów ochronnych, który nale\y
stosować wówczas, gdy nie ma pełnego rozeznania zło\a, warunki rozchodzenia się wpływów
są typowe, a odporność obiektów określona jest kategorią odporności.
Przykład konstrukcji filara ochronnego wg instrukcji GIG nr 3 z 1996 r. (sposób 1)
Ka\dej kategorii odporności obiektów przypisany jest kąt zasięgu ujemnych wpływów �:
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
71
Tabela 3. Wartości kąta zasięgu ujemnych wpływów dla poszczególnych kategorii odporności
Kąt zasięgu ujemnych
Kategoria odporności
wpływów �
0 50
1 54
2 56
3 58
4 60
Rys. 42. Filar ochronny dla obiektu o 3 kategorii odporności
Filary oporowe
Filarem oporowym nazywa się nie wyeksploatowany pas węgla pozostawiony dla
ochrony wyrobisk górniczych w sąsiedztwie uskoków starych zrobów itp.
Szerokość filaru oporowego zale\y od jego przeznaczenia, od czasu istnienia wyrobiska
chronionego oraz od sposobu wybierania (przy systemie z zawałem nawet do 100 m).
Usuwanie szkód górniczych
Szkodą górniczą jest szkoda powstała wskutek robót górniczych w nieruchomości,
budynku lub innej części składowej nieruchomości, a tak\e w urządzeniach słu\ących do
doprowadzenia lub odprowadzenia wody, gazu opałowego, prądu elektrycznego oraz
w liniach komunikacyjnych i innych podobnych urządzeniach.
Naprawienie szkody górniczej polega na przywróceniu uszkodzonych obiektów do stanu
pierwotnej u\yteczności, pod warunkiem, \e Prawo geologiczne i górnicze nie przewiduje
inaczej.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
72
Je\eli nie jest mo\liwe przywrócenie stanu poprzedniego lub koszty tego przywrócenia
ra\ąco przekraczałyby wielkość poniesionej szkody, naprawienie szkody następuje przez
zapłatę odszkodowania.
Je\eli wskutek robót górniczych nastąpi trwały zanik wody albo utrata jej przydatności
do u\ytku ludności, to naprawienie szkody górniczej polega na budowie urządzeń
zapewniających trwałe zaopatrzenie ludności w wodę.
Koszty naprawienia szkody górniczej ponosi przedsiębiorstwo górnicze eksploatujące
w dniu ujawnienia się szkody zło\e w granicach obszaru górniczego, w obrębie którego
prowadzone są lub były prowadzone roboty górnicze powodujące szkodę.
4.4.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Co to są deformacje ciągłe?
2. Co to są deformacje nieciągłe, jakie znasz ich rodzaje?
3. Jakie znasz deformacje nieciągłe?
4. Jakie znasz obszary niecki osiadania?
5. Jakie czynniki decydują o kształcie niecki osiadania?
6. Jakie znasz metody prognozowania deformacji powierzchni terenu pod wpływem
eksploatacji górniczej?
7. Od jakich wskazników zale\y kategoria ochrony obiektów?
8. Na czym polega profilaktyka górnicza?
9. Co to jest filar ochronny a co filar oporowy?
10. Jakie są zasady prowadzenia bezpiecznej eksploatacji w filarach ochronnych?
11. Co nazywamy szkodami górniczymi?
12. Jakie są zasady usuwania szkód górniczych?
4.4.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Wykonaj na papierze milimetrowym konstrukcję filara ochronnego (wg instrukcji GIG
z 1996 r) dla pokładów zalegających na głębokościach 500, 700 i 900 m dla kategorii
2 ochrony obiektów, w skali 1:5000.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zapoznać się materiałem teoretycznym,
2) dobrać do kategorii odporności obiektu odpowiedni kąt zasięgu ujemnych wpływów �,
3) zaprezentować konstrukcję,
4) dokonać oceny poprawności wykonania ćwiczenia wraz z prowadzącym zajęcia.
Wyposa\enie stanowiska pracy:
- Instrukcja GIG nr 3 z 1996 r.,
- kartki papieru milimetrowego,
- przybory do szkicowania.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
73
Ćwiczenie 2
Korzystając z teorii Budryka Knothego oblicz prognozowane maksymalne wartości
odkształceń spowodowane podziemną eksploatacją pokładu węgla o mią\szości 2,1 m.
Przyjmujemy kąt tg � = 2,5 a eksploatacja prowadzona była:
a) z podsadzką hydrauliczną,
b) z zawałem stropu.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zapoznać się materiałem teoretycznym,
2) wyliczyć wartości szukanych wskazników: Wmax, Tmax, �max, Kmax, Rmin,
3) zaprezentować wyniki dla eksploatacji z podsadzką hydrauliczną i dla eksploatacji
z zawałem i porównać je,
4) dokonać oceny poprawności wykonania ćwiczenia wraz z prowadzącym zajęcia.
Wyposa\enie stanowiska pracy:
- kalkulator,
- kartki papieru,
- przybory do pisania.
4.4.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) sklasyfikować przekształcenia powierzchni spowodowane
działalnością górniczą?
2) scharakteryzować poszczególne kategorie ochrony obiektów?
3) wymienić wskazniki odkształceń?
4) określić zasady minimalizacji wpływów eksploatacji na powierzchnię?
5) wyznaczyć zasięg filara ochronnego?
6) obliczyć prognozowane deformacje terenu?
7) określić zasady usuwania szkód górniczych?
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
74
5. SPRAWDZIAN OSIGNIĆ
INSTRUKCJA DLA UCZNIA
1. Przeczytaj uwa\nie instrukcję.
2. Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.
3. Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.
4. Test zawiera 20 zadań wielokrotnego wyboru tylko jedna odpowiedz jest prawidłowa.
5. Udzielaj odpowiedzi tylko na załączonej karcie odpowiedzi.
6. Zaznacz prawidłową odpowiedz znakiem X (w przypadku pomyłki nale\y błędną
odpowiedz zaznaczyć kółkiem, a następnie ponownie zakreślić odpowiedz prawidłową).
7. Kiedy udzielenie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłó\ jego
rozwiązanie na pózniej i wróć do niego, gdy zostanie Ci czas wolny.
8. Na rozwiązanie testu masz 30 min.
Powodzenia!
ZESTAW ZADAC TESTOWYCH
1. Stop bezpośredni zbudowany ze skał sztywnych, który trudno ulega zawałowi to
a) strop klasy I.
b) strop klasy II.
c) strop klasy III.
d) strop klasy IV.
2. Sposób likwidacji zrobów stosowany dla stropów klasy I to
a) zawał całkowity.
b) zawał częściowy.
c) uginanie się stropu.
d) podsadzka sucha pełna.
3. Eksploatacja z ugięciem stropu mo\e być stosowana w systemach
a) krótkich zabierek.
b) długich zabierek.
c) komorowych.
d) ścianowych.
4. Przez pojęcie rabowanie rozumiemy
a) zawał skał stropowych.
b) urabianie skał za pomocą materiałów wybuchowych.
c) usunięcie obudowy kopalnianej z wyrobiska w celu spowodowania zawału skał
stropowych.
d) rozruch ściany zawałowej.
5. System ścianowy poprzeczny z podsadzką hydrauliczną mo\e być stosowany dla
pokładów
a) o nachyleniu do 60�.
b) o nachyleniu do 45�.
c) o nachyleniu do 20�.
d) tylko poziomych.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
75
6. Przy nachyleniu pokładu większym ni\ 20� zabierek nie mo\na prowadzić
a) po rozciągłości.
b) po upadzie.
c) po wzniosie.
d) w ogóle nie mo\na prowadzić.
7. Kolejność wybierania warstw pokładów grubych (w systemie wybierania
wielowarstwowego) zale\y od
a) grubości warstwy.
b) nachylenia pokładu.
c) wybranego sposobu urabiania.
d) sposobu kierowania stropem.
8. Minimalna szerokość, jaką powinien posiadać filar wodny (od strony zródła zagro\enia
do czynnego wyrobiska) to
a) 10 m.
b) 20 m.
c) 50 m.
d) 100 m.
9. Aby zapobiegać koncentracjom naprę\eń w pokładzie zagro\onym tąpaniami nale\y
a) pozostawić filary ochronne.
b) pozostawić resztki niewybranych pokładów.
c) szczelnie podsadzać pustki poeksploatacyjne.
d) prowadzić wyrobiska w poprzek uławicenia pokładu.
10. Urabianie miedzi w systemie ścianowym odbywa się
a) ręcznie za pomocą kilofów.
b) ręcznie za pomocą młotków pneumatycznych.
c) kombajnami.
d) robotami strzałowymi.
11. System eksploatacji rudy cynkowo ołowiowej stosowany w zło\ach o mią\szości
6 10 m to system
a) zabierkowy.
b) ubierkowy.
c) chodnikowo podpółkowy.
d) komorowy.
12. Eksploatacja złó\ soli metodą suchą mo\e być prowadzona z
a) pełnym zawałem stropu.
b) częściowym zawałem stropu.
c) podsadzką suchą.
d) podsadzką hydrauliczną.
13. Zapotrzebowanie podsadzki na 1 tonę wybranego węgla wynosi
a) 0,8 m3.
b) 1,0 m3.
c) 1,3 m3.
d) 1,5 m3.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
76
14. Dobry materiał podsadzkowy odznacza się
a) małą ściśliwością.
b) du\ą ściśliwością.
c) du\ą rozmywalnością.
d) małą toksycznością.
15. Największe obni\enia terenu występują w strefie niecki osiadania
a) środkowej.
b) brze\nej wewnętrznej.
c) brze\nej zewnętrznej.
d) brze\nej wewnętrznej i zewnętrznej.
16. W ścianach silnie nachylonych i stromych stosuje się obudowę
a) zmechanizowaną.
b) metalową indywidualną.
c) drewnianą.
d) osłonowo podporową.
17. Przeprowadzenie bezpiecznej eksploatacji w warunkach zagro\enia wybuchem metanu
wymaga
a) stosowania kierunku wybierania: od granicy pola.
b) wybierania pokładu z góry na dół.
c) rozdrabniania węgla przy urabianiu do jak najmniejszych frakcji.
d) urabiania materiałami wybuchowymi.
18. System eksploatacji rud stosowany przy du\ych ciśnieniach w skałach o małej
wytrzymałości, w stromo zalegających \yłach to systemy z
a) magazynowaniem urobionej rudy w wybranej przestrzeni.
b) podsadzaniem wybranej przestrzeni.
c) obudową i podsadzaniem wybranej przestrzeni.
d) zawałem skał stropowych do wybieranej przestrzeni.
19. System eksploatacji rudy cynkowo-ołowiowej stosowany w przypadku zawodnionych
zrobów to
a) system zabierkowy z zawałem stropu.
b) system ubierkowy z podsadzką hydrauliczną.
c) system komorowy z zawałem stropu.
d) system chodnikowo-podpółkowy z zawałem stropu.
20. Która z wartości parametru Emax [mm/m] odpowiada dopuszczalnej wartości dla
III kategorii ochrony obiektów
a) 3,0.
b) 4,5.
c) 6,0.
d) 9,0.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
77
KARTA ODPOWIEDZI
Imię i nazwisko................................................................................................
Klasyfikowanie systemów eksploatacji złó\
Zakreśl poprawną odpowiedz
Nr
Odpowiedz Punkty
zadania
1. a b c d
2. a b c d
3. a b c d
4. a b c d
5. a b c d
6. a b c d
7. a b c d
8. a b c d
9. a b c d
10. a b c d
11. a b c d
12. a b c d
13. a b c d
14. a b c d
15. a b c d
16. a b c d
17. a b c d
18. a b c d
19. a b c d
20. a b c d
Razem:
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
78
6. LITERATURA
1. Adamek R.: Podsadzanie wyrobisk górniczych, skrypt Politechniki Śląskiej nr 1088,
Gliwice, 1983
2. Bielewicz T., Prus B., Honysz J.: Górnictwo, cz. II, Śląskie Wydawnictwo Techniczne,
Katowice, 1994
3. Chudek M, Wilczyński S, śyliński R.: Podstawy górnictwa, Wyd. Śląsk , Katowice,
1979
4. Chudek M., Sapicki K.F.: Ochrona środowiska w Górnośląskim i Donieckim Zagłębiu
Węglowym, Wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice, 2004
5. Ostrihansky R.: Eksploatacja podziemna złó\ węgla kamiennego, skrypt Politechniki
Śląskiej nr 1725, Gliwice, 1993
6. Rabsztyn J.: Podstawowe elementy eksploatacji górniczej, Wyd. Śląsk , Katowice, 1970
7. Staroń T.: Górnictwo ogólne, Wyd. Politechniki Lubelskiej, Lublin, 1995
8. Zych J., Drzęzla B., Strzałkowski P.: Prognozowanie deformacji powierzchni terenu pod
wpływem eksploatacji górniczej , skrypt Politechniki Śląskiej nr 1684, Gliwice, 1993
9. Poradnik górnika. Praca zbiorowa. Wydawnictwo Śląsk, Katowice, 1982
10. Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej: Seria Górnictwo. Gliwice
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
79

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
311[15] Z4 01 Przygotowywanie złoża do eksploatacji
311[15] Z4 04 Przewietrzanie kopalń
311[15] Z4 06 Prowadzenie procesu wzbogacania kopalin
311[15] Z4 05 Uzytkowanie środków strzałowych
311[15] Z1 02 Wykonywanie podstawowych zabiegów obróbki i spajania materiałów
311[15] Z2 02 Użytkowanie urządzeń transportowych
311[15] Z2 04 Eksploatowanie układów sterowania, sygnalizacji i łączności
311[15] Z1 01 Wykonywanie pomiarów warsztatowych
712[06] S1 02 Montowanie systemów ścian działowych
02 klasyfikacja przewodow
3 Systemy Operacyjne 19 10 2010 Klasyfikacja Systemów Operacyjnych2
technik rolnik21[05] z4 02 u
Luźna rozmowa Ani i Leszeka 15 11 02

więcej podobnych podstron