Strona główna

Eksploatacja złóż

Maszyny
i
urządzenia górnicze

Miernictwo górnicze

Zajęcia praktyczne

Zmiany
w przepisach górniczych
 z dnia 01.07.2017

 

Eksploatacja w warunkach zagrożeń

Stan prawny na dzień 30.06.2017

I.        Wybieranie pokładów pod obiektami chronionymi 1

II.       Wybieranie pokładów w warunkach zagrożenia CH4. 2

III.          Wybieranie pokładów skłonnych do samozapalenia. 3

IV.           Wybieranie pokładów w warunkach zagrożeń tąpaniami 3

V.       Wybieranie pokładów w warunkach zagrożenia wodnego. 4

VI.           Wybieranie pokładów zagrożonych wyrzutami gazów i skał 5

 

I.  Wybieranie pokładów pod obiektami chronionymi

W polskim górnictwie stosuje się następujące podstawowe rozwiązania technologiczne eksploatacji filarów ochronnych:

   częściową eksploatację pokładów węgla,

   całkowitą eksploatację pokładów węgla systemem wybierania długimi przodkami z zastosowaniem podsadzki hydraulicznej lub pneumatycznej.

Częściową eksploatację pokładów węgla w filarze ochronnym prowadzi się systemem wybierania krótkimi przodkami — pasami (szerokości do kilkunastu metrów) z zastosowaniem filarów węglowych podtrzymujących warstwy skał stropowych między wybranymi pasami oraz podsadzki hydraulicznej do podsadzania przestrzeni poeksploatacyjnych. System ten pozwala na wybranie 50 do 60% złoża w filarze ochronnym. Jest on całkowicie bezpieczny dla podbieranych obiektów, gdyż współczynnik osiadania powierzchni utrzymuje się w granicach 2 do 5% grubości wybieranego pokładu. Obecnie metoda eksploatacji z ochroną stropu znajduje niewielkie zastosowanie.

Stosowanie tego systemu jest ekonomicznie uzasadnione jedynie do wybierania złóż o wysokiej wartości gospodarczej.

Obecnie stosuje się całkowitą eksploatację filara z zastosowaniem całkowitej podsadzki hydraulicznej lub suchej. Podsadzka hydrauliczna może powodować osiadanie terenu w granicach 10 do 20% grubości pokładu, a sucha 20 do 30% .

Przy eksploatacji filarów ochronnych stosuje się w polskim górnictwie dwie metody prowadzenia frontów wybierania:

    metodę wybierania jednofrontowego,

    metodę wybierania kilkoma frontami.

Metoda wybierania jednofrontowego. Przy metodzie tej eksploatację prowadzi się wzdłuż jednego frontu wybierania, utrzymując szeregowy układ poszczególnych przodków wybierkowych (ścian); prowadzi się ją w zasadzie w jednym pokładzie lub w jednej warstwie w przypadku wybierania pokładów grubych. Metodę tę stosuje się najczęściej do wybierania pokładów średniej grubości.

Metoda wybierania kilkoma frontami. Eksploatację prowadzi się równocześnie kilkoma równoległymi frontami w kilku pokładach, z zachowaniem optymalnych wyprzedzeń między frontami i granicami wybierania poszczególnych pokładów tak, aby ich wpływy nie sumowały się, a raczej częściowo się znosiły. Metodę tę stosuje się zwykle przy wybieraniu pokładów mniejszej grubości oraz w przypadku zalegania ich pod większym kątem nachylenia.

Metoda druga, umożliwiająca większą koncentrację wybierania złoża, wymaga dużej dyscypliny technicznego prowadzenia eksploatacji, w przeciwnym razie może spowodować nieprzewidziane większe ruchy terenu, wpływające szkodliwie na chronione obiekty.

W obu metodach wybieranie może być jedno- lub dwukierunkowe. W przypadku wybierania jednokierunkowego początkowy front wybierania sytuuje się przy granicy filaru i prowadzi się eksploatację w kierunku do przeciwległej granicy filaru — częściej stosowane przy eksploatacji filarów szybowych.

W przypadku wybierania dwukierunkowego początkowy front wybierania sytuuje się w środkowej części filarów (pod obiektem chronionym) i wybiera się dwoma frontami w dwu przeciwległych kierunkach do granic filaru, utrzymując równoległość obu frontów wybierania. Wybór metody zależy od sytuacji eksploatacyjnej poza filarem ochronnym, a także od innych technicznych i organizacyjnych czynników.

Stosowanie dwukierunkowego wybierania daje dobre wyniki, jeżeli jest prawidłowo prowadzone i z możliwie dużym postępem. Przy tym sposobie wybierania podbierany obiekt nie jest narażony na działanie sił rozciągających, lecz tylko ściskających, które są mniej szkodliwe dla obiektu.

II. Wybieranie pokładów w warunkach zagrożenia CH4

Eksploatując złoża silnie metanowe napotyka się problem utrzymania zawartości metanu w powietrzu w granicach dopuszczalnych przepisami.

Obniżenie zawartości metanu w powietrzu uzyskuje się przez:

   intensyfikację przewietrzania, co jest ograniczone przepisami (ściany maksymalnie 5 m/s) oraz względami praktycznymi (unoszenie się pyłu),

   odmetanowanie złoża węglowego (odmetanowanie otworami drenażowymi, odmetanowanie pustek zostawionych w podsadzce suchej, odmetanowanie za pomocą wyrobisk leżących nad lub pod wybieranym pokładem, odmetanowanie zrobów.

 

Rys. 1. Odciąganie metanu otworami wiertniczymi z chodnika nadścianowego

 

Najczęściej stosuje się odmetanowanie za pomocą otworów drenażowych, polegające na odciąganiu gazu otworami wiertniczymi wierconymi z chodnika nadścianowego (rys. 1).

Wybierając złoża silnie metanowe należy stosować się do następujących zasad:

   porządek wybierania pokładów powinien być przyjęty z góry na dół,

   wybierając pokłady z zawałem stropu należy stosować odmetanowanie złoża węglowego,

   wtłaczanie wody do pokładów pod odpowiednim ciśnieniem zmniejsza wydzielanie się metanu,

   należy preferować urabianie strugami, w drugiej kolejności powinno się urabiać węgiel kombajnami nierozdrabniającymi nadmiernie urobku.

Gdy wybierzemy najbardziej bezpieczny i efektywny sposób wybierania węgla musimy zastosować szereg działań profilaktycznych. Np. stosowanie metanometrii stacjonarnej, urządzeń elektrycznych bezpiecznych wobec metanu itd.

 

III. Wybieranie pokładów skłonnych do samozapalenia

Pożary powstałe wskutek samozapalenia węgla nazywa się endogenicznymi lub wewnętrznymi. Przyczyną powstania pożaru endogenicznego w kopalni może być:

   skłonność węgla do samozapalenia,

   nieodpowiedni system eksploatacji,

   nieodpowiedni sposób przewietrzania kopalni.

Przewietrzanie kopalni można podporządkować systemowi eksploatacji, który w sposób decydujący wpływa na powstanie pożaru.

Dobierając właściwy system eksploatacji pokładu skłonnego do samozapalenia należy uwzględnić:

    sposób rozcięcia pokładu,

    schemat przewietrzania,

    czas trwania eksploatacji,

    czystość wybierania – nie wolno pozostawiać węgla w zrobach

    sposób kierowania stropem – korzystniejsza podsadzka hydrauliczna,

    zruszenie pokładu naokoło wyrobisk (czasem rezygnuje się z filarów oporowych przy pochylniach i chodnikach).

 

Podsumowując: Zagrożenie pożarowe przy wybieraniu pokładów skłonnych do samozapalenia będzie mniejsze oraz łatwiejsze do opanowania przy zastosowaniu systemów ścianowych od granic z podsadzaniem ciągłym szczelną podsadzką. Wybieranie powinno odbywać się maszynami w sposób możliwie szybki i ciągły bez pozostawiania resztek niewybranego węgla. Roboty przygotowawcze i wybierkowe prowadzić w sposób powodujący jak najmniejsze zruszenie pokładu.

 

IV.                Wybieranie pokładów w warunkach zagrożeń tąpaniami

Aby uniknąć tego zagrożenia należy:

   prowadzić eksploatację w sposób zapobiegający koncentracji naprężeń,

   odprężyć pokład zagrożony tąpaniami.

Koncentracji naprężeń można zapobiec, zachowując następujące podstawowe warunki prowadzenia robót górniczych:

  unikać pozostawiania niewybranych resztek pokładu,

  unikać zbliżania się frontów wybierania do siebie,

  przy zbliżaniu się frontów wybierania do starych zrobów, chodników albo do krawędzi eksploatacji wyżej lub niżej zalegających pokładów o kierunku zbliżonym do tego frontu, należy dostatecznie wcześnie, bo już 40 do 50 m przed starymi zrobami, przed chodnikiem lub krawędzią sąsiedniego pokładu usytuować front wybierania skośnie lub prostopadle do ich kierunków oraz do uskoków i do głównego kierunku łupności,

  unikać nadmiernego rozcinania pokładu wyrobiskami korytarzowymi w pokładach silnie tąpiących,

  stosować właściwy system eksploatacji, przy czym jeżeli to jest możliwe, eksploatację prowadzić z zawałem stropu;

  przy systemach eksploatacji z zawałem stropu przestrzegać regularnego i pełnego zawału skał stropowych, a przy systemach z podsadzką hydrauliczną lub suchą dokładnego oraz terminowego podsadzania zrobów i zbędnych wyrobisk;

  stosować wytrzymałą obudowę wyrobisk i prawidłowo ją wykonywać.

Odprężenie pokładu zagrożonego tąpaniami można dokonać przez:

  wcześniejsze wybieranie jednego z sąsiednich pokładów (tzw. pokładu odprężającego) zalegającego w niewielkiej odległości. Wskazane jest, aby pokład odprężający zalegał na głębokości nie większej niż 50 m pod pokładem zagrożonym tąpaniami lub do 20 m nad tym pokładem. W pokładzie grubym odprężenie może być dokonane przez czyste wybranie jednej warstwy,

  stosowanie aktywnych środków i metod zwalczania tąpań. Najczęściej stosuje się: strzelanie wstrząsowe, nawadnianie pokładu w celu zapobieżenia powstaniu tąpań.

Systematycznie prowadzone strzelanie wstrząsowo-urabiające i strzelanie wstrząsowe w stropie powodują rozładowanie koncentracji naprężeń w strefach zagrożonych.

Przez nawadnianie pokładu w celu zapobieżenia tąpaniom należy rozumieć wtłaczanie wody pod wysokim ciśnieniem do calizny węglowej dla obniżenia jej naturalnej skłonności do tąpań.

V. Wybieranie pokładów w warunkach zagrożenia wodnego

 

Na planie prowadzenia wyrobisk górniczych powinny być podane wielkości istniejących i spodziewanych dopływów wody do kopalni oraz istnienie zbiorników wodnych na powierzchni, w starych zrobach, a także istnienie zawodnionych utworów i uskoków. Prowadzenie wyrobisk w w/w rejonach wymaga szczególnej ostrożności. W takich wyrobiskach musi się prowadzić czterometrowe przedwierty, a usytuowanie wyrobisk musi być bieżąco kontrolowane przez mierniczego.

Przewidzieć należy środki zabezpieczające zarówno załogę takie jak:

  instrukcje o drogach ucieczki,

  oświetlenie tych dróg,

  sygnalizacja,

  otamowanie.

Niezależnie od tego należy szczególną uwagę zwrócić na staranną obudowę wyrobisk, obserwację ciśnienia, przecieków, a nawet zawilgoceń ścian wyrobiska.

VI.               Wybieranie pokładów zagrożonych wyrzutami gazów i skał

 

Wybierając pokłady skłonne do wyrzutów gazów i skał należy przestrzegać pewnych zasad zwalczania tego zagrożenia, które mogą mieć charakter postępowania biernego (zapobiegawczego) lub czynnego.

Postępowanie zapobiegawcze, czyli bierne, oparte jest na przestrzeganiu następujących zasad:

  prowadzić eksploatację pokładów odprężających, tam gdzie to jest możliwe,

  prowadzić eksploatację od granic,

  chodniki drążyć raczej po upadzie niż po wzniosie,

  prowadzić front wybierania prostoliniowy w sposób ciągły, o małym postępie,

  unikać stosowania narzędzi i maszyn o działaniu udarowym,

  miejsca zaburzeń tektonicznych traktować ze szczególną ostrożnością, zaznaczając je na mapach pokładowych.

Postępowanie czynne, czyli aktywne, polega na:

  systematycznym strzelaniu wstrząsowym, wywołującym wyrzut pod nieobecność ludzi w przodku,

  pomiarach sejsmicznej aktywności górotworu, dzięki którym uzyskuje się informacje o stopniu skłonności skał do wyrzutów i miejscach koncentracji naprężeń.

  Wykonywanie przedwiertów oraz pomiar ciśnienia i desorpcji skał.

 

 

Bibliografia:

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