Spis treści
I. Obudowa ścianowa - wprowadzenie
2. Obudowa metalowa wyrobisk
ścianowych
3. Zestawy obudowy zmechanizowanej
Wyrobiska ścianowe charakteryzują się dużą powierzchnią odkrytego stropu oraz krótkim czasem istnienia. Ciśnienie w wyrobiskach ścianowych może wzrosnąć do rozmiarów nie spotykanych w wyrobiskach chodnikowych, zwłaszcza gdy prowadzi się wybieranie z zawałem stropu. Ten wzrost ciśnienia rozwija się jednak stopniowo w miarę tworzenia się nad wyrobiskiem strefy odprężonej wskutek spękania stropu. Należy, więc tak prowadzić wybieranie, aby można było zakończyć roboty i opuścić wyrobisko, zanim ciśnienie wzrośnie do takich rozmiarów, że utrzymanie stropu nad obudową stałoby się bardzo trudne, a nawet niemożliwe (rys. 1).
Rys. 1. Rozkład ciśnień w rejonie wyrobiska ścianowego.
W wyrobiskach ścianowych przez szybki postęp przodku uciekamy przed wzrostem ciśnienia, gdyż obudowa ścianowa potrafi utrzymać strop przez kilka dni. Po tym okresie w przypadku obudowy zmechanizowanej może nastąpić jej „zaciśnięcie”, a w przypadku obudowy indywidualnej jej zniszczenie.
Obudowa wyrobisk ścianowych powinna być wykonywana zgodnie z książką obudowy oraz dokumentacją ściany, w krótkim okresie czasu, tak aby strop nie zdążył popękać. Musi być ona zawsze doprowadzona do samego przodku, aby praca odbywała się pod zabudowanym stropem.
W obudowie ścian możemy wyróżnić:
▬ obudowę pola ściany, czyli obudowa właściwa ściany,
▬ obudowę wylotów ściany, a więc skrzyżowań chodników przyścianowych z wyrobiskiem ścianowym,
▬ obudowę wnęk.
Pole ściany można obudować obudową indywidualną albo sekcjami obudowy zmechanizowanej.
Obudowa indywidualna to odrzwia, które mogą być drewniane, metalowe lub mieszane.
Obudowę drewnianą stosowano wyłącznie w ścianach
niezagrożonych dużymi ciśnieniami i tąpaniami, a więc głównie przy wybieraniu
do głębokości
Obudowa ścianowa drewniana może być podłużna lub poprzeczna.
Obudowa podłużna. Obudowa podłużna może być stosowana przy
dostatecznie mocnych skałach stropowych. Polega ona na tym, że stropnice
długości 4 do
Rys. 2. Obudowa ściany podłużna drewniana na
udźwigach (podciągach) przed przesunięciem przenośnika, po urobieniu węgla i po
przesunięciu przenośnika
Obudowa poprzeczna. W obudowie poprzecznej zabudowuje się stropnice
prostopadle do linii czoła ściany. Stropnice mają długość 1,5
do
Rys.3 . Obudowa poprzeczna a — na styk, b — na zakładkę
Obudowa drewniana podłużna i poprzeczna jest stosowana w ścianach prowadzonych z podsadzką suchą i z podsadzką hydrauliczną. Natomiast w ścianach zawałowych stosujemy ja rzadko. Przyczyną ograniczania stosowania obudowy drewnianej w ścianach zawałowych jest jej duża podatność, a mała sztywność, która utrudnia wywołanie zawału. Wady tej jest pozbawiona obudowa oporowa.
Obudowa oporowa. Jako obudowę oporową w przypadku obudowy ścianowej
drewnianej stosuje się zawsze stosy przenośne ustawione na granicy pola
roboczego i zawału w linii prostej w odstępach przeważnie co
Rys.4. Stos drewniany
Głównymi elementami obudowy metalowej są stojaki i stropnice, wykonane najczęściej ze stali lub z lekkiego metalu o dużej wytrzymałości.
Stojaki metalowe dzielą się na dwa zasadnicze typy, tj. cierne i hydrauliczne. W stojakach ciernych nacisk stropu jest przejmowany przez zamek działający na zasadzie tarcia, zaś w stojakach hydraulicznych przez emulsję to jest mieszaninę wody z olejem.
Ważną cechą charakteryzującą pracę stojaków metalowych jest ich podporność, czyli zdolność podpierania stropu. Rozróżniamy:
▬ podporność wstępną, którą osiąga stojak po rozparciu go pod stropnicą,
▬ podporność roboczą, czyli nominalną, którą osiąga stojak pod naciskiem stropu po zsunięciu się na pewną wielkość zależną od typu stojaka,
▬ podporność maksymalną (szczytową), po przekroczeniu której stojak wskutek wyboczenia może ulec uszkodzeniu. Podporność szczytowa jest z zasady o 50°/o większa od podporności roboczej.
Ze względu na zachowanie się stojaków pod ciśnieniem stropu rozróżnia się stojaki:
▬
późnopodporowe o zsuwie
80 do
▬
wczesnopodporowe o zsuwie
do
▬
natychmiast podporowe,
czyli sztywne o zsuwie do
Stojak cierny (rys. 5a) zbudowany jest ze spodnika 1, w który wchodzi rdzennik 2. Rdzennik jest blokowany przy pomocy zamka 3 poprzez kliny 6. Stojak stoi na stopie 4. Góra rdzennika jest zakończona głowicą 5, która współpracuje z stropnicą. Elementem decydującym o pracy i podporności stojaka ciernego jest zamek. Wartość podporności zależy od siły zakleszczenia zamka oraz od współczynnika tarcia materiału elementów zamka. Stojak zakleszcza się przez wepchnięcie (zabicie) jednego lub dwóch klinów poprzecznych w zamek, dzięki czemu uzyskuje on podporność.
Najpopularniejszy w polskim
górnictwie stojak cierny typu „VALENT” ma podporność wstępną 80 kN, a szczytową 600 kN. Aby
zabudować stojak cierny należy nastawić go w przybliżeniu na potrzebną wysokość
i ustalić przez lekkie wbicie klina. Następnie podciąga się go za pomocą
podciągników zębatkowych lub hydraulicznych, poczym uderzając młotem
Rys. 5. Stojaki metalowe a)
Stojak cierny typu „Valent” b) Stojak hydrauliczny typu SHC
Stojaki hydrauliczne z zasilaniem centralnym (rys. 5b) - są
wykonywane w wysokościach od 0,5 do
W celu przystosowania stojaków do pracy w pokładach o różnej grubości stosuje się przedłużacze, które mogą być zakładane na rdzennik lub spodnik.
Stropnice metalowe stosowane w obudowie ścianowej indywidualnej możemy podzielić na zwykłe i członowe.
Stropnica zwykła jest to
sztywna belka przeznaczona do podtrzymywania stropu wyrobiska górniczego,
nieprzystosowana do łączenia jej z innymi stropnicami. Obecnie jest to
najczęściej stropnica wykonana z prostego profilu korytkowego „V” o długości do
Stropnica członowa jest stropnicą przystosowaną do łączenia jej z innymi stropnicami tego samego typu w sposób umożliwiający wzajemne ich usztywnienia oraz mocowanie wysięgników. Stropnice członowe składają się z belki stropnicowej o profilu dwuteowym lub skrzynkowym. Usztywnienie stropnicy z sąsiednią stropnicą odbywa się przez założenie i zabicie strzemienia (rys. 6). Taki typ stropnicy członowej jest najpopularniejszy w polskich kopalniach. Istnieją również inne konstrukcje techniczne stropnic członowych, które maja zastosowanie w polskim i światowym górnictwie.
Rys. 6. Stropnica członowa o złączu strzemionowym. 1- belka stropnicowa, 2- strzemię, 3- kostka- miejsce podparcia
stojaka, 4- zasuwka.
Obudowa metalowa wyrobisk ścianowych w skład, której wchodzą stropnice członowe nazywana bywa obudową członową lub stalowo-członową.
Zabudowa obudowy metalowej indywidualnej w ścianie.
Odrzwia mogą być wykonane ze stropnic stalowych sztywnych lub członowych (rys.7), które to mogą być podparte stojakami ciernymi lub hydraulicznymi. Ustawia się je w wyrobisku ścianowym prostopadle (obudowa poprzeczna) do czoła ściany. Elementami pomocniczymi odrzwi ścianowych są okorki do zabezpieczenia stropu.
Rys. 7. Zestawy (odrzwia) obudowy ścianowej
metalowej
a— ze stropnicą zwykłą, b, c — ze stropnicami
członowymi
Bardzo ważną zaletą powyższej obudowy jest możność utrzymywania przenośnika ścianowego pod ociosem węglowym i przesuwania go w całości po wybraniu każdego zabioru. Umożliwia to właśnie obudowa członowa, w której zapięta na strzemieniu stropnica stanowi wysięgnik zabezpieczający strop w czasie ładowania i odstawy urobku bezpośrednio po urobieniu pasa calizny. Po wybraniu urobku oraz wyczyszczeniu urobionego pola można przenośnik przesunąć w całości i podbudować stojakami stropnice, będące dotychczas wysięgnikami.
Rozróżnia się następujące układy obudowy członowej ścian:
▬ w linię,
▬ w trójkąt,
▬ w zakos.
Rys. 8. Obudowa stropnicami członowymi w linię.
Obudowa w linię - końce stropnic zarówno od strony zawału, jak i od
strony czoła ściany tworzą linię prostą. Pole robocze zabezpieczone jest
odrzwiami zabudowanymi w odległości 0,6 do
W przypadku gdy w polu przyczołowym występują duże ciśnienia i utrzymanie stropu wysięgnikiem byłoby niebezpieczne podbudowuje się go stojakiem. Układ ten uniemożliwia przesuwanie przenośnika w całości, co utrudnia wybieranie ściany. W przypadku prowadzenia ściany zawałowej pole ściany od zawału zabezpiecza się linią dodatkowych stojaków (tzw. łamaczy).
Obudowa w trójkąt - głębokość jednorazowego zabioru równa się
połowie długości stropnicy (rys.9). Na przykład
przy stropnicach długości
Kolejne szeregi obudowy przesunięte są względem siebie o połowę długości stropnicy, w związku z czym końce stropnic zarówno od strony zawału, jak i od strony czoła ściany tworzą trójkąty równoramienne. Po urobieniu zabioru zapina się stropnice członowe na strzemionach w odrzwiach, których końce są dalej od aktualnego czoła ściany. Tym sposobem trójkąt zabezpieczający pierwsze pole (przyczołowe) przesuwa się do przodu i pod zabezpieczonym stropem można prowadzić dalsze czynności wybierania. Obudowa w trójkąt zapewnia dobre podparcie stropu i była najczęściej stosowanym układem obudowy indywidualnej przy urabianiu kombajnami.
Rys. 9. Obudowa stropnicami członowymi w
trójkąt.
Obudowa w zakos - przy układzie obudowy w zakos końce stropnic
zarówno od strony czoła ściany, jak i od strony zawału tworzą zakos, przy czym
liczba odrzwi w zakosie może wynosić trzy lub cztery. Wskutek takiego układu
szeregi stojaków są odległe od siebie o 0,3 lub
Rys.10. Obudowa stropnicami członowymi w
zakos.
Obudowę ścianową zmechanizowaną każdy autor dzieli inaczej. W tym przypadku najlepiej posłużyć się podziałem zgodnym z polską normą patrz rys.11.
Rys. 11 Uproszczony podział obudów
zmechanizowanych wg polskiej normy z roku 1988.
Z podziałem zmechanizowanych obudów ścianowych wiąże się również sposób ustalenia symbolu obudowy. W symbolu obudowy zawarte są informacje dotyczące obudowy, takie jak: producent obudowy, minimalna wysokość obudowy, maksymalna wysokość obudowy, rodzaj obudowy, sposób likwidacji wybranej przestrzeni za obudową.
Przykładem mogą być obudowy: FAZOS-17/36- POz lub FAZOS-18/32- Pp. Spróbuj rozszyfrować powyższe symbole.
Obudowa z układem lemniskatowym w całym zakresie pracy obudowy zapewnia prawie jednakową odległość końca stropnicy do czoła ściany, którą nazywamy potocznie ścieżką kombajnową. Nie zapewnia tego obudowa z przegubem centralnym, dlatego ten typ obudowy nie jest już produkowany. Rysunki 12, 13, 14 i 15 przedstawiają schematyczną budowę poszczególnych typów obudowy.
Rys. 12. Obudowa podporowa
Rys. 13. Obudowa podporowo- osłonowa
a- z układem lemniskatowym
jednoszeregowa, b)
z układem lemniskatowym wieloszeregowa, c- z
przegubem centralnym jednoszeregowa, d)
z przegubem centralnym wieloszeregowa.
Rys. 14. Obudowa osłonowo podporowa
a- z przegubem centralnym, b- z układem lemniskatowym
Rys. 15. Obudowa osłonowa
a- z przegubem centralnym, b- z układem lemniskatowym.
Uwzględniając historyczny rozwój obudowy zmechanizowanej to w pierwszym okresie produkowano i stosowano obudowy podporowe (lata sześćdziesiąte ubiegłego wieku), których zasadniczymi elementami były stropnice, spągnice i połączone z nimi stojaki hydrauliczne oraz przesuwniki sekcji obudowy. W latach siedemdziesiątych zaczęto wdrażać sekcje obudów osłonowych oraz osłonowo podporowych i podporowo osłonowych. Po latach doskonaleń opracowano sekcje obudowy zmechanizowanej, które dobrze pracują w trudnych warunkach geologicznych.
Obudowa zmechanizowana współpracuje także z kombajnem ścianowym lub strugiem oraz z przenośnikiem ścianowym. Właściwa współpraca wymienionych maszyn górniczych w jednym kompleksie ścianowym wymaga zapewnienia odpowiedniego przejścia dla ludzi.
Ze względu na sposób współpracy obudowy zmechanizowanej z kombajnem i przenośnikiem sekcje obudowy mogą być:
▬ dosunięte do przenośnika (tzw. praca „bez kroku wstecz”) rys. 16.
▬ odsunięte od przenośnika (tzw. praca „z krokiem wstecz”) rys. 17.
Praca „bez kroku wstecz” - praca obudowy w ścianie obejmuje następujące cykle:
▬ po urobieniu kombajnem zabioru następuje wysunięcie stropnicy i zabezpieczenie odkrytego stropu,
▬ przesunięcie przenośnika ścianowego do czoła calizny,
▬ poluzowanie sekcji i jej dosunięcie do przenośnika z jednoczesnym zsuwem stropnicy wysuwnej,
▬ korygowanie położenia sekcji,
▬ rozparcie sekcji obudowy.
Rys. 16. Sekcja obudowy zmechanizowanej „bez kroku wstecz”
Rys. 17. Sekcja obudowy zmechanizowanej „z
krokiem wstecz”
Praca „z krokiem wstecz” - obejmuje następujące cykle pracy obudowy:
▬ po urobieniu kombajnem zabioru następuje poluzowanie i przesunięcie zestawu do przenośnika,
▬ korygowanie położenia sekcji,
▬ rozparcie sekcji, co powoduje zabezpieczenie odkrytego stropu,
▬ przesunięcie przenośnika ścianowego.
Szczegółową budowę i zasadę działania obudowy zmechanizowanej poznamy na maszynach i urządzeniach górniczych.
Eksploatacja ściany powoduje występowanie zwiększonych ciśnień w rejonie skrzyżowań wyrobisk przyścianowych z wyrobiskiem ścianowym, czego efektem jest miedzy innymi deformacja obudowy i zaciskanie wyrobisk.
Na wielkość ciśnień w strefie skrzyżowania ma wpływ:
▬ sposób kierowania stropem,
▬ sposób obudowy skrzyżowania,
▬ wybieranie ściany z wnęką czy też bez wnęki (wnęka zwiększa rozpiętość skrzyżowania co powoduje zwiększenie ciśnień),
▬ to czy prowadzimy wyrobiska przyścianowe w węglu czy w zrobach ( np. przy ścianach wybieranych do pola),
▬ sposób obudowy strefy skrzyżowania.
Skrzyżowanie ściany z chodnikiem przemieszcza się z postępem ściany, co wymaga sukcesywnego przebudowywania obudowy w rejonie chodników przyścianowych. Zwiększone ciśnienie wymaga dodatkowego wzmocnienia obudowy. Obudowę chodnika wzmacniamy przez zabudowanie podciągów w jego osi (w przypadku zwiększonego ciśnienia dwa lub trzy rzędy podciągów). W strefie samego skrzyżowania buduje się dodatkowe dwa podciągi stalowe zamocowane do obudowy chodnikowej. W przypadku większych ciśnień podbudowuje się je stojakami.
Różne sposoby zabudowy skrzyżowań w zależności od stosowanej obudowy, stosowania wnęk, sposobu kierowania stropem, wielkości ciśnienia czy też innych warunków przedstawiają rysunki 18, 19, 20, 21. Musimy pamiętać, że nie ma uniwersalnego sposobu zabudowy skrzyżowania ściany, każde skrzyżowanie jest inne, co jest uwzględnione w książce obudowy oraz w dokumentacji ściany.
Rys18. Dwa różne sposoby zabudowy skrzyżowania, z ścianą bezwnękową.
Rys. 19. Inny sposób zabudowy skrzyżowania ściany przy bezwnękowym urabianiu w ścianie
1- odrzwia
obudowy łukowej, 2, 6, 7, 8 - podciągi, 3 - przenośnik podścianowy, 4 - napęd
przenośnika ścianowego, 5- przenośnik ścianowy, 9 - stropnice stalowo-członowe,
10 - stojaki indywidualne, 11- stojaki drewniane (organy) odgradzające gruzowisko
zawałowe, 12 - sekcje obudowy zmechanizowanej
Rys. 20. Zabudowa skrzyżowania ściany z chodnikiem przyscianowym
w przypadku wykonywania wnęk.
1, 4, 7, 9 —podciagi
2— odrzwia
obudowy łukowej,
3, 5, 8 —
stojaki SHC podpierające podciągi,
10 — obudowa
metalowa indywidualna,
11 —
przenośnik podścianowy
Rys. 21. Schemat skrzyżowania ściany z chodnikiem przyścianowym z
wykorzystaniem zmechanizowanych sekcji obudowy chodnikowej.
1— normalne sekcje obudowy zmechanizowanej,
2 — sekcje chodnikowe obudowy zmechanizowanej,
3- ściana,
4- chodnik przyścianowy
Najnowszym rozwiązaniem w
zakresie zabezpieczenia skrzyżowań są zmechanizowane sekcje obudowy chodnikowej
(rys. 21). Jest to zazwyczaj konstrukcja
ramowa, składająca się z stropnicy o długości do
Najczęściej jest to obudowa stalowa poprzeczna złożona ze stropnic członowych i stojaków natychmiastpodporowych ciernych lub hydraulicznych w układzie w trójkąt lub w linię. Zagęszczenie stojaków we wnęce zależy od rodzaju stojaków, od rozpiętości i wysokości wnęki oraz od tego, czy chodnik (wyrobisko) przyścianowy otoczony jest zrobami jednostronnie lub dwustronnie. W przypadku stosowania obudowy zmechanizowanej można obudować wnękę w sposób przedstawiony na rysunku 20. W miarę postępu ściany stojaki są rabowane i przesuwane do przodu.
ROZPORZĄDZENIE MINISTRA ENERGI
z dnia 23 listopada 2016r.
w sprawie szczegółowych wymagań dotyczących prowadzenia ruchu
podziemnych zakładów górniczych
Rozdział 2
Obudowy zmechanizowane i maszyny urabiające
§523. 1. Obudowę
zmechanizowaną przeznaczoną do pracy w:
1) ścianach
prowadzonych w rejonach występowania wstrząsów górotworu — przystosowuje się
przez upodatnienie do przejmowania obciążeń
dynamicznych;
2) wyrobiskach ścianowych
o wysokości większej niż 2,4 m —wyposaża się w
urządzenia chroniące osoby w nich przebywające przed uderzeniami brył węgla
spadających z czoła ściany;
3) ścianach o
nachyleniu podłużnym większym niż 180 i wysokości większej niż 1,7 m — wyposaża się w hydraulicznie sterowane osłony
oddzielające pole maszynowe od przejścia przeznaczonego dla osób.
2. Szerokość przejścia
wzdłuż ściany w obudowach zmechanizowanych wynosi nie mniej niż 0,6m.
3. Przedział obudowy
zmechanizowanej przeznaczony do przejścia pracowników w ścianach o nachyleniu
podłużnym większym niż 25° wyposaża się w przegrody, stopnie i uchwyty. Odstęp
między przegrodami jest nie większy niż 10 m.
4. Wymagania w
zakresie bezpieczeństwa użytkowania oraz oceny stanu technicznego sekcji obudowy
zmechanizowanej określa załącznik nr 4 do rozporządzenia.
§524. 1. W ścianach o
nachyleniu podłużnym większym niż 15° kombajny zabezpiecza się przed zsuwaniem
się przez za stosowanie dwóch niezależnych układów hamulcowych, z których każdy
umożliwia zatrzymanie maszyny.
2. W wyrobiskach
ścianowych przy nachyleniu podłużnym większym niż 18° oraz w ścianach
prowadzonych w pokładach zaliczonych do II stopnia zagrożenia tąpaniami stosuje
się kombajny, które po załączeniu zasilania są sterowane zdalnie bezprzewodowo.
3. Kombajn stosuje się
w ścianach, których nachylenie poprzeczne gwarantuje zachowanie stateczności
kombajnu prowadzonego po przenośniku zgrzebłowym w każdych warunkach
użytkowania.
4. Przemieszczanie
kombajnu ścianowego przy użyciu łańcucha jest niedopuszczalne.
§525. 1. Kombajn
wyposaża się w urządzenia ograniczające zapylenie powietrza a, jeżeli w
układzie hydraulicznym nie za stosowano oleju spełniającego warunki
trudnopalności również w urządzenia gaśnicze.
2. W ścianach o
wysokości większej niż 2 m kombajn wyposaża się w nastawne osłony ochraniające
stanowisko kombajnisty przed bryłami spadającymi z czoła ściany.
3. Kombajny
przeznaczone do pracy w ścianach wyposaża się w wyłącznik awaryjny, dostępny z
każdego miejsca wzdłuż kombajnu od strony obsługi, powodujący wyłączenie
kombajnu oraz współpracujących z nim urządzeń. Odblokowanie wyłącznika
awaryjnego następuje po wykonaniu dodatkowych czynności.
4. Układ hydrauliczny
zmiany położenia organu urabiającego kombajnu wyposaża się w urządzenie zabezpieczające
ten organ przed opadaniem w przypadku zaniku zasilania.
5. Załączenie
zasilania nie powoduje posuwu kombajnu.
§526. Stosowanie
kombajnu chodnikowego przy nachyleniu podłużnym i poprzecznym wyrobiska
umożliwiającym zsunięcie się kombajnu jest niedopuszczalne.
§527. 1. Urządzenia
strugowe wyposaża się w urządzenia:
1) umożliwiające
zatrzymanie i zablokowanie napędów urządzenia strugowego i przenośnika z miejsc
odległych od siebie nie więcej niż 10 m wzdłuż ściany;
2) zapobiegające
wjechaniu głowicy strugowej na napęd;
3) zraszające,
umieszczone wzdłuż trasy przenośnika.
2. Urządzeń
strugowych, których głowice poruszają się ruchem innym niż posuwisto-zwrotny,
nie wyposaża się w urządzenia, o których mowa w ust. 1.
Zebrał i opracował: Czesław Zając luty 2004, październik 2008, styczeń 2018
Bibliografia:
- Bielewicz. T, Prus B., Honysz J.:Górnictwo część II, Wydawnictwo Śląsk 1994 r.
- Chudek M., Wilczyński S., Żyliński R.,: Podstawy
górnictwa, Wydawnictwo Śląsk 1977 r.
- Ostrihansky R.: Eksploatacja
podziemna złóż węgla kamiennego Katowice 1996 r.
- Dzienniki Ustaw
- Piechota S.: Technika podziemnej eksploatacji złóż. Część I Kraków 2004
- ROZPORZĄDZENIE MINISTRA ENERGI z dnia 23 listopada
2016r. w sprawie szczegółowych wymagań dotyczących prowadzenia ruchu
podziemnych zakładów górniczych