Strona główna

Eksploatacja złóż

Maszyny
i
urządzenia górnicze

Miernictwo górnicze

Zajęcia praktyczne

Zmiany
w przepisach górniczych
 z dnia 01.07.2017

 

Stan prawny na dzień 30.06.2017

Drążenie wyrobisk przygotowawczych

I.        Cel i zasady prowadzenia robót przygotowawczych. 1

1.        Wprowadzenie. 1

2.        Podział wyrobisk przygotowawczych. 2

3.        Wymiary wyrobisk przygotowawczych. 3

4.        Czas użytkowania wyrobisk przygotowawczych. 3

II.       Drążenie poziomych wyrobisk korytarzowych w węglu. 3

1.        Charakterystyka drążenia chodników węglowych. 3

2.        Drążenie chodników węglowych sposobami zwykłymi 4

3.        Drążenie chodników węglowych sposobami zmechanizowanymi. 5

4.        Nachylenie i kierunek wyrobisk chodnikowych. 6

III.          Drążenie poziomych wyrobisk korytarzowych węglowo-kamiennych. 8

IV.           Drążenie nachylonych wyrobisk korytarzowych. 8

 

I.  Cel i zasady prowadzenia robót przygotowawczych

1.    Wprowadzenie

Celem robót przygotowawczych jest:

— podzielenie wyrobiskami udostępnionego złoża na odpowiednie części wg wcześniej wybranego systemu eksploatacji,

— zapewnienie dróg dla ruchu załogi, transportu urobku, materiałów, przewietrzania, odprowadzenia wody, doprowadzenia energii, środków łączności itd. między przodkami wybierkowymi a wyrobiskami udostępniającymi.

Udostępniony pokład węglowy dzieli się na pola eksploatacyjne, które z kolei dzielą się na pola wybierkowe.

Pole eksploatacyjne stanowi część pokładu zawartą w danym poziomie ograniczoną płaszczyznami poziomymi, górną i dolną, oraz płaszczyznami pionowymi przecinającymi pokład po linii nachylenia. Granice przecięcia pokładu przez płaszczyzny mogą być wyznaczone przez granice obszaru górniczego, uskoki, filary ochronne itp.

Pole wybierania jest to część pola eksploatacyjnego przygotowana do bezpośredniego wybierania lub w trakcie wybierania. Taki podział jest wystarczający do eksploatacji systemem ścianowym.

 

 

 

 

Przykładowy podział złoża na poziomy i piętra

Rys. 1.Przykładowy podział złoża na poziomy i piętra

 

2.    Podział wyrobisk przygotowawczych.

 

W górnictwie węglowym podzielono wyrobiska przygotowawcze wg znaczenia na wyrobiska I, II i III rzędu.

Wyrobiska I rzędu zwane są również wyrobiskami przygotowawczymi głównymi.

Do wyrobisk tych w modelu węglowym zalicza się:

-  chodniki podstawowe i piętrowe,

-  pochylnie działowe (łączące chodniki podstawowe w tym samym pokładzie położone na różnych poziomach) i pochylnie międzypiętrowe.

W modelu kamiennym roboty przygotowawcze ograniczają się do wykonania chodników piętrowych i pochylń śródpiętrowych.

Wyrobiska II rzędu.

Są to chodniki piętrowe i pochylnie polowe, a więc wyrobiska wyznaczające pole wybierania.

Wyrobiska III rzędu.

Przy wybieraniu złoża ubierkami, zabierkami lub komorami konieczny jest dalszy podział pola wybierania na filary, co wymaga wykonania dalszych wyrobisk korytarzowych, chodników filarowych i dowierzchni, z których prowadzone będą wyrobiska wybierkowe.

Wyrobiska przygotowawcze mogą być drążone w złożu lub częściowo w złożu, a częściowo poza złożem. W górnictwie węglowym wyrobiska takie nazywa się węglowo-kamiennymi lub kamienno-węglowymi w zależności od tego, której skały urabia się w przodku więcej. Drążenie takich wyrobisk może odbywać z przybierką stropu lub spągu albo częściowo z przybierką stropu, a częściowo spągu (rys. 2)

Niezależnie od w/w podziału wyrobiska przygotowawcze można sklasyfikować wg nachylenia i przeznaczenia, co zostało omówione wcześniej.

 

 

Rys. 2. Wyrobiska drążone z przybierką:  a) stropu  b) spągu  c) stropu i spągu

 

 

3.    Wymiary wyrobisk przygotowawczych.

Wymiary poprzeczne wyrobisk przygotowawczych ich kierunek oraz nachylenie powinny być tak zaprojektowane, aby zapewniały wymaganą funkcjonalność wyrobiska, a obudowa powinna być dostosowana do lokalnych warunków i czasu trwania danego wyrobiska. Kształty i wymiary wyrobisk przygotowawczych ustala się podobnie jak poziomych wyrobisk udostępniających.

W kopalniach węgla kamiennego wszystkie wyrobiska korytarzowe drążone są według specjalnie opracowanej dokumentacji określającej sposób drążenia, metrykę obudowy, sposób przewietrzania, wyposażenie i rozmieszczenie urządzeń energomaszynowych, urządzeń łączności i sygnalizacji oraz urządzeń przeciwpożarowych.

4.    Czas użytkowania wyrobisk przygotowawczych.

Związane bezpośrednio z przecznicą chodniki podstawowe mają okres użytkowania dłuższy, niekiedy równy okresowi użytkowania poziomu (10 do 30 lat). Pozostałe główne roboty przygotowawcze mają okresy użytkowania krótsze — zależne od okresu wybierania odcinka złoża, dla którego zostały wykonane. Czas użytkowania chodników piętrowych dochodzi do kilku lat, drugorzędnych robót przygotowawczych do kilku miesięcy.

Roboty przygotowawcze są najczęściej prowadzone ze znacznym wyprzedzeniem w stosunku do robót wybierkowych. Istnieją jednak systemy eksploatacyjne, w których część robót przygotowawczych jest drążona równocześnie z postępem przodków wybierkowych z niewielkim ich wyprzedzeniem.

 

II. Drążenie poziomych wyrobisk korytarzowych w węglu

1.    Charakterystyka drążenia chodników węglowych

W pokładach, których grubość jest większa od wysokości chodnika, prowadzi się chodniki w węglu, czyli chodniki węglowe. Prace w drążonych wyrobiskach sprowadzają się do czynności zasadniczych i pomocniczych, które w niewielkim stopniu różnią się od tych wykonywanych w wyrobiskach kamiennych.

Czynności zasadnicze podczas drążenia chodników węglowych to: urabianie, obrywka i obudowa tymczasowa, ładowanie urobku, odstawa i obudowa ostateczna.

Czynności pomocnicze stanowią: odstawa poza przodkiem, transport materiałów, przewietrzanie, odwadnianie itp.

 

Wyrobiska korytarzowe węglowe można drążyć sposobami:

zwykłymi, czyli niezmechanizowanymi, najczęściej za pomocą robót strzalowych;

częściowo zmechanizowanymi, w których pewne pracochłonne prace np. ładowanie urobku są zmechanizowane, ale urabianie prowadzone jest robotami strzałowymi;

zmechanizowanymi za pomocą kombajnów chodnikowych.

Sposób drążenia chodnika dobiera się w zależności od urabialności węgla, warunków geologicznych oraz danych dotyczących wybiegu i przekroju poprzecznego chodnika. W dążeniu do uzyskania możliwie maksymalnych postępów coraz szersze zastosowanie znajdują sposoby zmechanizowane za pomocą kombajnów chodnikowych.

W polskich kopalniach urabia się najczęściej kombajnami chodnikowymi produkowanymi w Polsce AM-50 (Alpine Miner). Rekordowe postępy miesięczne uzyskiwane za pomocą tych kombajnów dochodzą do 1500 m długości wyrobiska na miesiąc.

 

2.    Drążenie chodników węglowych sposobami zwykłymi

a.   Czynności zasadnicze

Urabianie. Jest wykonywane robotami strzałowymi, które wymagają wykonania następujących czynności:

— odwiercenia otworów strzałowych,

— załadowania otworów materiałem wybuchowym i odpalenie,

— przewietrzenie przodka po odpaleniu, kontrola przodka i obrywka.

Otwory strzałowe wierci się wiertarkami obrotowymi. Szybkość wiercenia jest znacznie większa niż przy wierceniu w kamieniu.

Ładowanie. Urobek może być ładowany ręcznie łopatami. Ładowanie jest znacznie ułatwione, jeżeli dokonywane jest z równego spągu. Dużym ułatwieniem jest stosowanie przenośników zgrzebłowych i zabudowa stacji zwrotnej jak najbliżej czoła przodka. W tym przypadku po odstrzale znaczna część urobku jest załadowana przez samozaładowanie. Resztę urobku można zgarniać na przenośnik łopatą. Pozostałość ładuje się ręcznie.

W przypadku gdy do ładowania urobku zastosujemy ładowarkę to wtedy będziemy mówić o drążeniu wyrobisk sposobem częściowo zmechanizowanym.

Obudowa. W wyrobiskach przygotowawczych stosuje się obecnie przeważnie obudowę stalową łukową (ŁP) lub kombinowaną kotwiowo-stalową. Obudowę górniczą przecinek ścianowych (dowierzchni ścianowych) dobiera się tak, aby po wykonaniu całej przecinki można łatwo manewrować zestawami obudowy zmechanizowanej - patrz rozdział poświęcony obudowie.

Obsada przodka. Obsada chodnika węglowego drążonego sposobem zwykłym zależy od wielkości poprzecznego przekroju wyrobiska i wynosi od trzech do pięciu ludzi.

b.   Czynności pomocnicze

Odstawa. Najczęściej stosowana jest obecnie odstawa ciągła przenośnikami zgrzebłowymi lekkimi lub przenośnikami zgrzebłowymi lekkimi i taśmowymi.

Transport materiału. Dobór środka transportu zależy od nachylenia wyrobiska i jego projektowanej długości. Najczęściej jest to kolejka podwieszana, którą w miarę postępu wyrobiska należy przedłużać.

Wentylacja. Wyrobisko jest przewietrzane za pomocą wentylatora i lutniociągu, który w miarę postępu należy przedłużać.

Przedłużanie środków odstawy. Co jeden cykl cieśla z pomocnikiem przedłuża przodkowy przenośnik zgrzebłowy tak, aby stacja zwrotna była zabudowana najbliżej przodka.

Przedłużanie rurociągów. W zależności od długości rur, co kilka metrów postępu przedłuża się rurociąg ppoż. i sprężonego powietrza.

Przedłużanie kabli. W miarę postępu przedłuża się kable energetyczne i teletechniczne.

Prace konserwacyjno-remontowe. Dotyczą maszyn i urządzeń będących na wyposażeniu wyrobiska.  Przeprowadzane są przez ślusarza i elektryka.

Obłożenie załogi do czynności pomocniczych.

-        cieśla i pomocnik cieśli – dwóch ludzi

-        obsługa kolejki – trzech ludzi

-        w przypadku większej ilości urządzeń odstawy dodatkowi ludzie do obsługi przenośników

-        elektryk i ślusarz.

 

3.    Drążenie chodników węglowych sposobami zmechanizowanymi.

 

 Zastosowanie kombajnów do drążenia chodników węglowych pozwoliło na całkowitą mechanizację urabiania i ładowania węgla oraz wprowadziło znaczne ułatwienia w wykonywaniu obudowy. Urabianie calizny węglowej kombajnem pozwala na uzyskanie żądanego kształtu wyrobiska bez naruszenia pozostałego górotworu.

Zastosowanie kombajnów chodnikowych ma istotny wpływ na czynności pomocnicze takie jak jak odstawa urobku, dostawa materiałów, przewietrzanie itp., które wymagają modernizacji i wprowadzania nowych urządzeń. Dlatego też dla zapewnienia dużych postępów chodnika stosuje się cały zestaw maszyn i urządzeń, na który składają się:

-         kombajn chodnikowy jako maszyna podstawowa

-        przenośnik mostowy lub podwieszany stanowiący ogniwo pośrednie między kombajnem a dalszymi środkami odstawy

-        przenośnik zgrzebłowy typu Skat

-        przenośniki taśmowe w ilości zależnej od długości odstawy

-        kolejka podwieszona lub spągowa

-        urządzenia wentylacyjne, odwadniające itp.

-        sprzęt pomocniczy i narzędzia.

Urządzenia te powinny zagwarantować ciągłość odstawy urobku, zapewnić dostawę koniecznych do prowadzenia robót materiałów i usprawnić wykonywanie czynności pomocniczych. Przykładowy harmonogram pracy i organizacji robót w przodku kombajnowym pokazano w tabeli - rysunek 3.

Rys. 3. Harmonogram pracy i organizacji robót w przodku kombajnowym.

 

Kombajn chodnikowy współpracuje z przenośnikiem mostowym, którego wysyp podwieszony jest przesuwnie nad przenośnikiem odstawy chodnikowej typu Skat, który podaje urobek na przenośnik taśmowy. Taki układ przenośników zapewnia ciągłość odstawy urobku.

Materiały potrzebne w czasie jednej zmiany dostarczane są kolejką podwieszoną podczas pracy kombajnu.

Uzupełniającym wyposażeniem przodka są: lutniociąg, pompa odwadniająca, rurociąg przeciwpożarowy, oświetlenie lampami podwieszonymi na obudowie.

Warunkiem dobrego wykorzystania kombajnu i czasu pracy powinno być możliwie całkowite wyeliminowanie przerw zbędnych oraz skrócenie do minimum przerw koniecznych i organizacyjnych, zwanych też technologicznymi.

Przerwy zbędne są to przerwy wywołane nieciągłością odstawy, nieprzewidzianymi uszkodzeniami urządzeń, brakiem energii elektrycznej itp. Zasadniczą drogą do wyeliminowania tego rodzaju przerw jest dobór maszyn gwarantujących dobrą pewność ruchową, utrzymanie ich w całkowitej sprawności eksploatacyjnej, częste przeglądy zapobiegawcze, fachowa obsługa oraz dokładne wypełnianie zaleceń ruchowych i konserwacyjnych maszyn.

Przerwy technologiczne to: przygotowanie kombajnu do pracy, konieczne zabiegi konserwacyjne, wykonanie obudowy przodka, przesuwanie lub wydłużanie przenośnika, wydłużanie lutniociągu, rur, szyn kolejki podwieszonej itp. Warunkiem skrócenia tych przerw do minimum jest ścisłe przestrzeganie terminowych dostaw materiałów, dokładne zaplanowanie ich ilości i jakości, dobra organizacja poszczególnych czynności oraz stosowanie urządzeń pomocniczych usprawniających pracę[i].

 

4.    Nachylenie i kierunek wyrobisk chodnikowych.

 

Bardzo ważną rzeczą w czasie drążenia wyrobisk jest kontrola ich kierunku i nachylenia. W przypadku drążenia wyrobiska chodnikowego w pokładzie kontrola nachylenia jest zbyteczna.  Ważny jest tylko kierunek, który należy sprawdzać na każdej zmianie.

Kierunek drążonego wyrobiska wyznacza się za pomocą czterech pionów zawieszonych pod stropem. Zawiesza się je bliżej jednego z ociosów, tzw. ociosu kierunkowego. Miejsca zawieszenia pionów wyznacza służba miernicza. Mogą być to haczyki wbite w stropnicę drewnianą lub nacięcia wykonane przecinakiem na odrzwiach obudowy ŁP. Na ociosie miernik pisze białą farbą wyznaczony domiar a (np. dom. 0,3 m). Zastosowanie trzeciego i czwartego pionu ma na celu kontrolę stałości zadanego kierunku. Stwierdzenie, że piony nie wiszą w jednej płaszczyźnie (nie pokrywają się), sygnalizuje ich wzajemne przesunięcie spowodowane pracą obudowy. Fakt ten należy zgłosić służbie mierniczej w celu dokonania korekty. Kierunek sprawdza górnik przodowy przed rozpoczęciem obwiertu przodka oraz przed postawieniem obudowy ostatecznej.  Sposób sprawdzenia kierunku przedstawiono na rysunku 4.

Sprawdzanie kierunku drążonego wyrobiska

Rys. 4. Sprawdzanie kierunku drążonego wyrobiska.

 

Sprawdzający opuszcza piony, oświetla je lampą i patrzy tak, aby sznurki pionów pokrywały się z sobą. Pion, który ma największe odchylenie od ustalonego kierunku odwiesza na bok.  Następnie sprawdzający naprowadza światło lampy trzymanej przez pomocnika w przodku. Lampa ta przesuwana jest wzdłuż przymiaru liniowego przyłożonego do stojaka. Gdy lampa znajdzie się w linii wyznaczonej przez piony to pomocnik odczytuje z przymiaru liniowego odległość. W przypadku, gdy odległość ta jest równa wyznaczonemu domiarowi a to wyrobisko jest prowadzone zgodnie z kierunkiem. W przypadku różnicy należy stojak zabudować tak, aby odległość w przodku była równa domiarowi. Górnicy do określenia kierunku używają nazwy godziny, która pochodzi stąd, że w dawniejszych czasach używano do wyznaczania kierunku kompasu górniczego, który miał podziałkę w godzinach, podobnie jak tarcza zegara.

 

III. Drążenie poziomych wyrobisk korytarzowych węglowo-kamiennych

Wszędzie tam, gdzie wysokość chodnika jest większa od grubości pokładu, występuje konieczność przybierania skał płonnych, a więc drążenia chodników węglowo-kamiennych. Przybierkę skał płonnych można wykonywać w stropie lub spągu pokładu albo równocześnie w stropie i w spągu rys. 2.

Decyzja o przybierce stropu lub spągu zależy od:

— rodzaju skał stropowych i spągowych,

— nachylenia pokładu,

— przeznaczenia chodnika.

Jeżeli w spągu pokładu występują skały miękkie i słabe, a w stropie skały mocne, to korzystniej jest pobierać spąg ze względu na łatwiejsze urabianie miękkich skał spągowych i łatwiejsze utrzymanie chodnika pod mocnym stropem. Jeśli natomiast w stropie pokładu zalegają skały mało wytrzymałe, np. łatwo opadająca warstwa skalna, to lepiej przybierać jest strop.

Dobór optymalnej technologii urabiania zależy głównie od grubości pokładu węgla i twardości skał występujących w przekroju poprzecznym wyrobiska. W przypadku gdy skałą urabianą z węglem będzie piaskowiec urabianie kombajnem chodnikowym węglowym będzie utrudnione. Wystąpi wtedy konieczność dodatkowego urabiania MW przed kombajnem lub drążenie wyrobiska sposobem zwykłym.

 

IV.               Drążenie nachylonych wyrobisk korytarzowych

 

Drążenie nachylonych wyrobisk korytarzowych — zarówno węglowych, jak i węglowo-kamiennych — złożone jest z tych samych czynności głównych, co drążenie analogicznych wyrobisk poziomych. Niemniej jednak nachylenie powoduje pewne utrudnienia w drążeniu wyrobiska, w szczególności zaś ogranicza możliwości stosowania maszyn do urabiania, ładowania i odstawy, np. kombajny chodnikowe: AM-50 do ± 16°.

W takim przypadku drążymy wyrobisko sposobem zwykłym. Nie bez znaczenia jest kierunek prowadzenia wyrobiska po linii nachylenia.

Jeżeli będzie prowadzone po wzniosie to przodek powinien być odgrodzony od reszty wyrobiska odbojem wykonanym z drewna, który zabezpiecza przemieszczanie się urobku z przodka w dół, a jednocześnie ułatwia samo załadowanie urobku. Przenośnik zgrzebłowy powinien być poprowadzony w osobnym przedziale ze względu na niebezpieczeństwo wypadających brył skalnych.

Gdy natomiast wyrobisko będzie prowadzone po upadzie występują problemy z ładowaniem urobku. W tym przypadku najlepsza będzie ładowarka zgarniakowa, która może mieć zastosowanie przy nachyleniu dochodzącym do 500.

Postępy uzyskiwane przy drążeniu korytarzowych wyrobisk nachylonych węglowych i węglowo-kamiennych są na ogół mniejsze od postępów analogicznych wyrobisk poziomych ze względu na trudności, jakie stwarza nachylenie.

 

Zebrał i opracował: Czesław Zając

 

 

 

 

Bibliografia:

- Bielewicz T., Prus B., Honysz J.; Górnictwo Część I Wydawnictwo ŚLĄSK 1993r.

- Chudek M., Wilczyński S., Żyliński R.; Podstawy górnictwa, Wydawnictwo Śląsk 1977 r.

- Korman J.; Górnictwo, Wydawnictwo Śląsk 1971 r

- Kozubski F.: Miernictwo górnicze, Katowice 1972

- A. Broen „Kombajny Chodnikowe” wydawnictwo Śląsk

 



[i] A. Broen „Kombajny Chodnikowe” wydawnictwo Śląsk