Eksploatacja złóż - wykład - kolokwium.doc

(238 KB) Pobierz

WYKŁAD I

Minerał – ciało, może być związkiem chemicznym, pierwiastkiem. Buduje, tworzy skorupę ziemską.

Skała – duże nagromadzenie minerałów w skorupie ziemskiej.

Kopalina – duże nagromadzenie minerałów w skorupie ziemskiej, które przedstawia wartość gospodarczą.

Złoże – duże nagromadzenie minerałów w skorupie ziemskiej w postaci elementów geometrycznych.

Pokład – naturalne nagromadzenie minerałów w skorupie ziemskiej ograniczone płaszczyzną stropu i spągu.

Elementy pokładu:
- rozciągłość,
- kąt nachylenia pokładu,
- miąższość,

Rozciągłość – linia powstała z przecięcia płaszczyzny pokładu z płaszczyzną poziomą, a wyznaczona za pomocą stron świata bądź azymutu.

Kąt nachylenia pokładu – kąt zawarty między płaszczyzną pokładu, a płaszczyzną poziomą. Mierzony prostopadle do rozciągłości. Podawany w stopniach.

Miąższość pokładu – najkrótsza odległość między stropem, a spągiem. Mierzona prostopadle do stropu i spągu.

Podział pokładów względem miąższości:
- pokłady cienkie (do 1,5m; czasem do 1,8m),
- pokłady średnie (od 1,5m do 4m),
- pokłady grube (powyżej 4m),

Podział pokładów ze względu na nachylenie:
- poziome lub prawie poziome (do 5 st./10 st.),
- słabo nachylone (od 5st./10 st. do 30 st./35 st.),
- silnie nachylone (od 30 st./35 st. do 45 st.)
- strome (powyżej 45 st.),

Górotwór – część skorupy ziemskiej, w której odbywa się lub może się odbywać eksploatacja kopalniana.

Urabianie skał – odrywanie skały od calizny.

Urobek – produkt powstały wskutek urabiania skał.

Wyrobisko górnicze – pusta przestrzeń w górotworze powstała w wyniku urabiania i wybierania skały.

Elementy wyrobiska:
- strop,
- ocios,
- spąg,

Kopalnia zespół różnych wyrobisk górniczych połączonych ze sobą w sposób planowy wraz z budynkami i urządzeniami na powierzchni.

Podział kopalni:
- odkrywkowe,
- podziemne (w tym otworowe – za pomocą odwiertów),

Podział wyrobisk górniczych ze względu na przeznaczenie:
POSZUKIWAWCZE (wykonywane w celu znalezienia złoża):
- otwory wiertnicze,
- szybiki,
- sztolnie,
- rowy na powierzchni,
UDOSTĘPNIAJĄCE (wykonywane w celu dojścia do złoża i połączenia z powierzchnią):
- szyby,
- szybiki,
- sztolnie,
- przecznice,
- przekopy,
PRZYGOTOWAWCZE (wykonywane w celu podziału pokładu złoża na mniejsze jednostki eksploatacyjne umożliwiające planowe i ekonomiczne wybieranie złoża):
- chodniki,
- pochylnie,
- orty,
WYWIERTOWE (EKSPLOATACYJNE) (bezpośrednia eksploatacja kopaliny):
- ubierki,
- zabierki,
- komory,
SPECJALNE (służą do obsługi innych wyrobisk):
- różnego rodzaju komory,

Podział wyrobisk górniczych ze względu na kształt i wymiary:
KORYTARZOWE (mające mały przekrój poprzeczny w stosunku do długości):
- szyby,
- szybiki,
- sztolnie,
- przecznice,
- przekopy,
- chodniki,
- orty,
KOMOROWE (duży przekrój poprzeczny w stosunku do długości):
WYBIERKOWE (różny przekrój poprzeczny i wymiary w zależności od miąższości pokładu i przyjętego systemu eksploatacji):
- zabierki,
- ubierki,
- komory,
OTWORY WIERTNICZE (cylindryczne wydrążenia mające mały przekrój poprzeczny w stosunku do długości):
- otwory strzelnicze,
- poszukiwawcze,
- eksploatacyjne,

Podział wyrobisk górniczych ze względu na usytuowanie w przestrzeni:
- wyrobiska pionowe,
- wyrobiska poziome,
- wyrobiska pochyłe,

Podział wyrobisk górniczych ze względu na kierunek prowadzenia frontu:
PROWADZONE PO ROZCIĄGŁOŚCI:
- po nachyleniu,
- po wzniosie (poprzeczne),
- przekątnie (diagonalna),

Szyb – główne wyrobisko udostępniające, mające połączenie bezpośrednie z powierzchnią, przeznaczone do obsługiwania innych podziemnych wyrobisk górniczych. Może być pionowy lub pochyły (>45 st.)

Funkcje szybu:
- wydobywcza – służąca do ciągnięcia urobku,
- materiałowa – służąca do opuszczania materiału na dół kopalni,
- zjazdowa – służąca do zjazdów i wyjazdów załogi,
- drzewna – służąca do opuszczania materiału drzewnego na dół kopalni,
- wodna – w których znajdują się rurociągi – odpompowywanie wody na powierzchnie
- podsadzkowa – służąca do opuszczania materiału podsadzkowego,
- wdechowe – którymi świeże powietrze dostaje się na dół kopalni,
- wydechowe – odprowadzają zużyte powietrze na powierzchnie.

Szyb zjazdowy i wydobywczy jest szybem wdechowym.

Szyb wydechowy (wentylacyjny) – płynie nim zużyte powietrze – jest często też podsadzkowym szybem, drzewnym, materiałowym, wodnym.

Kształt przekroju poprzecznego szybu:
- prostokątny,
- okrągły,
- kwadratowy,
- eliptyczny,
- beczułkowaty.

Obudowa szybu:
- drewniana,
- z cegły lub betonitów,
- żelbetowa,
- tubingowa.

Średnica szybu: 4,5m – 8,5m.

Szybik – do 12m kw. przekroju poprzecznego i długości do ok. 50m. Służy do połączenia rozerwanych skokiem części pokładu.

Dukla – cylindryczne wydrążenie o średnicy do ok. 1m i długości ok. 30m. Służy do wentylacji lub opuszczenia materiału.

Sztolnia – główne wyrobisko udostępniające mające połączenie bezpośrednie z powierzchnią i przeznaczone do obsługiwania innych wyrobisk górniczych. Spełnia podobne funkcje jak szyb, jest wykonywana w terenach górzystych, gdzie szyb jest nieekonomiczny lub niemożliwy do wydrążenia.

 

 

WYKŁAD II

Przecznica – poziome wyrobisko udostępniające, korytarzowe, wykonywane w skale płonnej, prostopadle do rozciągłości złoża.

Rodzaje przecznic:
- główna (wykonywana z szybu do złoża),
- polowa (wykonywana z przekopu do złoża).

Przekop – poziome wyrobisko udostępniające, korytarzowe, wykonywane w skale płonnej równolegle do rozciągłości złoża.

Wyrobisko przygotowawcze:
1) CHODNIK – poziome wyrobisko przygotowawcze, korytarzowe, wykonywane w złożu (pokładzie) wzdłuż jego rozciągłości.
2) POCHYLNIA – pochyłe wyrobisko przygotowawcze, korytarzowe, wykonywane w złożu mniej więcej prostopadle do rozciągłości .
3) ORT – poziome wyrobisko przygotowawcze, korytarzowe, łączące strop i spąg w grubym silnie nachylonym pokładzie.

Wyrobisko przygotowawcze – wykonywane jest w złożu, dzielą złoże na mniejsze jednostki eksploatacyjne, umożliwiające planowe i ekonomiczne wybieranie złoża.

Rodzaje pochylni:
- dowierzchnia (pochylnia, w której urobek transportowany jest z góry na dół, czyli jest opuszczany),
- upadowa (pochylnia, w której urobek jest transportowany z dołu do góry, czyli jest wciągany).

Model kopalni – przestrzenny podział złoża płaszczyznami poziomymi i pionowymi na poziomy wydobywcze i pomocnicze, piętra i skrzydła, pola eksploatacyjne i pola wybierania, a więc rozmieszczenie wyrobisk udostępniających w kamieniu i przygotowawczych w złożu oraz względem siebie. Model kopalni zależy od kształtu obszaru górniczego, od warunków zalegania złoża oraz od występujących zagrożeń naturalnych.

Zagrożenia naturalne – niekorzystne zjawiska zagrażające pracownikom, wynikające z właściwości górotworu.

Rodzaje zagrożeń naturalnych:
- sejsmiczne,
- samozapalanie się węgla,
- pożary endogeniczne,
- zagrożenie wodne,
- zagrożenie naturalnymi substancjami promieniotwórczymi.

Struktura kopalni – odnosi się zasadniczo do sposobu rozcięcia złoża na poziomie kopalnianym.

Rodzaje struktur:
- pokładowa (węglowa),
- geometryczna (kamienna),
- mieszana (złożona z pokładowej i geometrycznej).

Struktura pokładowa rozcięcie złoża polega na wykonaniu przecznicy głównej z szybu do złoża na każdym poziomie. Przecznice te wykonuje się w jednej płaszczyźnie pionowej celem zmniejszenia ilości i wielkości filarów ochronnych. Przecznice przecinają pokłady (złoża), w których wykonuje się chodniki podstawowe, a następnie inne wyrobiska przygotowawcze dzielące złoże na mniejsze jednostki eksploatacyjne. Struktura ta najbardziej nadaje się do obszarów górniczych o wymiarach większych po nachyleniu. W strukturze tej występuje jeden punkt udostępniania na każdym poziomie, co stwarza konieczność wykonywania dużej ilości i długości wyrobisk przygotowawczych w złożu, co jest niekorzystne, w przypadku eksploatacji pokładów węgla skłonnych do samozapalenia i zalegających na większej głębokości. Wykonuje się jednak mało robót kamiennych, krótszy jest okres udostępniania i ta struktura jest tańsza od struktury geometrycznej.

Struktura geometrycznaw tej strukturze wykonuje się krótką przecznicę łączącą z szybu, a następnie wykonuje się przekop kierunkowy drążony wzdłuż rozciągłości złoża, z którego wykonuje się przecznice polowe, przecznice polowe udostępniają pokłady (złoże), w których wykonuje się chodniki podstawowe oraz inne wyrobiska przygotowawcze dzielące złoże na mniejsze jednostki eksploatacyjne. Przecznice i przekopy powinny być wykonywane w jednej płaszczyźnie pionowej. Struktura ta najbardziej nadaje się do obszarów górniczych o dużych wymiarach po rozciągłości. W strukturze tej występuje kilka punktów udostępniających, co sprawia, że wykonuje się mniejszą ilość i długość wyrobisk przygotowawczych w złożu, krótszy jest okres ich istnienia, co jest korzystna w przypadku eksploatacji pokładów węgla skłonnych do samozapalenia i zalegających na większych głębokościach. Wykonuje się jednak dużo robót kamiennych, dłuższy jest okres udostępniania, a więc struktura ta jest droższa od struktury pokładowej.

WYKŁAD III

System eksploatacji – określa technikę prowadzenia robót wybierkowych sposobem przystosowanym do własności złoża i skał otaczających wzajemnym usytuowaniu pokładów względem siebie i ich głębokości, miąższości i kata ich nachylenia oraz występujących zagrożeń naturalnych.

Składniki systemu eksploatacji:
1) Sposób wybierania (określa sposób urabiania i likwidacji zrobów oraz kształt i wymiary wyrobiska wybierkowego):
- ubierkowy – gdy wybieranie odbywa się długim czołem przodka postępującym w głąb calizny, a zroby likwiduje się na bieżąco w ślad za postępującym frontem,
- zabierkowy – gdy wybieranie odbywa się wąskim czołem przodka zwanym zabierką, a zabierkę likwiduje się dopiero po jej całkowitym wybieraniu,
- pośredni (ubierkowo-zabierkowy) – gdy wybieranie odbywa się jak przy sposobie zabierkowym, a zroby likwiduje się na bieżąco.
2) Odmiana wybierania (określa kierunek postępu frontu w stosunku do rozciągłości bądź nachylenia):
- odmiana podłużna – gdy front wybierania posuwa się po rozciągłości,
- odmiana poprzeczna – gdy front posuwa się po wzniosie bądź upadzie,
- przekątna (diagonalna) – gdy front posuwa się skośnie w stosunku do rozciągłości bądź nachylenia.
3) Sposób likwidacji zrobu (sposób kierowania stropem):
- zawał całkowity,
- zawał częściowy,
- podsadzka sucha częściowa,
- posadzka sucha pełna,
- podsadzka hydrauliczna,
- posiadanie warstw stropowych,
- pozostawienie filarów oporowych przy komorowo-filarowych systemach eksploatacji,

Podział systemów eksploatacji:
1) Systemy ubierkowe:
- filarowe (ubierki) – gdy szerokość czoła przodka, czyli tzw. długość ubierki wynosi do 50m.,
- ścianowe (ściany) – gdy długość frontu wynosi powyżej 50m.,
2) Systemy zabierkowe:
- filarowe (krótkie zabierki) – gdy szerokość czoła przodka wynosi od 4 do 8m, a długość nie przekracza 40m.,
- długie zabierki – gdy szerokość czoła przodka wynosi od 4 do 8m, natomiast długość powyżej 40m,
- komorowe – gdy pokład jest wybierany na całą wysokość, a zabierki mają szerokość minimum 5m szerokości,
3) Systemy pośrednie ubierkowo-zabierkowe

Dobór systemu eksploatacji – dokonuje się go przez analizę czynników naturalnych oraz ekonomicznych i BHP.

Czynniki naturalne:
- miąższość pokładu i jego nachylenie,
- własności pokładu i skał otaczających,
- wzajemne rozmieszczenie pokładów względem siebie,
- występujące zagrożenia naturalne,

Systemy eksploatacji:
1) System ścianowy podłużny z zawałem stropu:
a) warunki stosowania: może być stosowany w pokładach o miąższości od 0,6m (1,2m) do 4m., o nachyleniu do ok. 35 st. lub więcej. Pod stropami klasy I lub II w przypadku, gdy w II klasie nie następuje zawał konieczne może być strzelanie w stropie materiałami wybuchowymi.
b) roboty przygotowawcze: w zakres tych robót dla danej ściany wchodzi: wykonanie pochylni wentylacyjno-transportowej, dwóch chodników w odległości równej długości ściany oraz łączącej ich przecinki ścianowej, z której rozpoczyna się wybieranie ścian. Do przecinki ścianowej wprowadza się i montuje maszyny i urządzenia i nazywa się to zbrojeniem ściany. Wprowadzane maszyny: obudowy, przenośnik, kombajn, transformatory, pompy.

Rodzaje wybierania:
- od granic,
- do granic,
Eksploatacja od granic: wykonuje się w pochylni dwa chodniki (nadścianowy i podścianowy) i na ich końcach wykonuje się przecinkę ścianową łączącą te chodniki. Urządzenia transportowe w chodnikach są w tym przypadku skracane wraz z postępem ściany.

Eksploatacja do granic: wykonuje się krótkie odcinki chodników i w odległości równej szerokości filara przy pochylni wykonuje się przecinkę ścianową, z której rozpoczyna się wybieranie. Urządzenia transportowane są w tym przypadku wydłużone wraz z postępem ściany.

Zbrojenie ściany – wprowadzenie do przecinki ścianowej i montowanie w niej maszyn i urządzeń.

Odległość między chodnikami – długość ściany (od 50 do 400m). W Polsce od 200 do 250m.

Cykl pracy w ścianie (czynności wykonywane w ścianie):
1 – urabianie,
2 – ładowanie,
3 – odstawa urobku,
4 – przekładka przenośnika (przesunięcie go w kierunku calizny),
5 – obudowa wybranej przestrzeni,
6 – wykonanie zawału,
7 – czynności pomocnicze,
8 – przebudowa skrzyżowania ściany z chodnikami,
9 – likwidacja lub utrzymanie chodników przyścianowych,
10 – utrzymanie w odpowiednim stanie technicznym maszyn i urządzeń.

Sposoby urabiania:
- za pomocą materiałów wybuchowych,
- mechanicznie kombajnami lub strugami,

Urabianie za pomocą kombajnu – kombajny urabiają pokład w jednym cyklu roboczym oraz ładują urobek na przenośnik ścianowy. Mają również możliwość samozarębiania się.

Zabiór kombajnu – wynosi w Polsce od 06, do 0,8m. Kombajn posuwa się po przenośniku ścianowym.

Ładowanie urobku na przenośnik – może odbywać się ręcznie oraz kombajnami lub strugami. Urobek, który nie został załadowany jest ładowany na przenośnik podczas jego przesuwania do ściany przez tzw. kliny ładujące.

Odstawa urobku od ściany – odbywa się za pomocą przenośnika ścianowego zgrzebłowego na przenośnik podścianowy zgrzebłowy, a następnie przenośnikami taśmowymi urobek jest odstawiany do punktu załadowczego w przecznicy, a następnie jest transportowany przenośnikami taśmowymi lub wozami kopalnianymi do zbiornika retencyjnego przy szybie wydobywczym, a następnie przenośnikami i urządzeniami dozującymi do skipów w szybie wydobywczym i transportowany na powierzchnie.

Rodzaje obudów:
- drewniana (na małych głębokościach),
- stalowa prosta lub stalowo-członowa
- obudowa zmechanizowana (osłonowa lub podporowo-osłonowa),

Wykonanie zawału – usuwa się starą obudowę. Przy obudowach zmechanizowanych zawał następuje po przesunięciu obudowy w kierunku frontu ściany. Likwidacja bądź utrzymanie chodników przyścianowych …

WYKŁAD IV

System ścianowy poprzeczny z podsadzką hydrauliczną:
WARUNKI STOSOWANIA: pokłady o miąższości 1,5 do 4m, nachylenie do ok. 25 st. lub więcej pod stopami klasy III lub innej w przypadku konieczności ochrony górotworu lub powierzchni przed szkodami górniczymi. Stosowanie podsadzki hydraulicznej umożliwia lokowanie na dole kopalni różnych odpadów przemysłowych, takich jak kamienie z rowów dołowych lub zakładu przeróbczego albo hałd, żużel z hut lub pyły lotne z elektrowni.
ROBOTY PRZYGOTOWAWCZE: zakres tych robót wchodzi wykonanie chodnika podścianowego i nadścianowego, dwóch pochylni w odległości równej długości ściany oraz przecinki ścianowej, z której rozpoczyna się wybieranie. Do przecinki ścianowej wprowadza się potrzebne urządzenia, takie jak obudowa, przenośnik, kombajn oraz urządzenia obsługujące. Prowadzenie ściany bliźniaczejwykonuje się trzy pochylnie, z których środkowa stanowi pochylnię transportową dla obydwu ścian. Celem uniknięcia konieczności budowy mocnych tam podsadzkowych przy chodniku podścianowym pozostawia się filar o szerokości od 20 do 30m. i przy tym filarze wykonuje się przecinkę ścianową. Celem lepszego spływu wody podsadzkowej ścianie nadaje się bieg ok. 5 st. od poziomu. Wybieg ścian podsadzkowych najczęściej jest równy długości pochyłej poziomu kopalnianego.

Obudowa drewniana – przy obudowie drewnianej pozostawia się ja w podsadce, a wykorzystuje jako ramę tamy podsadzkowej. Stosuje się ją na małych głębokościach.

Przekładka przenośnika ścianowego – przy obudowie drewnianej po wybraniu i odtransportowaniu urobku przenośnik był rozbierany, przenoszony do czoła ściany i powtórnie montowany. Przy obudowach stalowo-członowych przenośnik jest przesuwany do czoła ściany za pomocą siłowników hydraulicznych, po każdym zabiorze. W przypadku urabiania kombajnem, przenośnik przesuwany jest do czoła ściany sukcesywnie w ślad za urabiającym kombajnem w odległości kilkunastu metrów za kombajnem.

Czynności związane z wykonywaniem podsadzki hydraulicznej:
1 – pozyskanie materiału podsadzkowego,
2 – wykonanie mieszaniny podsadzkowej,
3 – transport mieszaniny podsadzkowej z powierzchni do wyrobiska,
4 – budowa tam podsadzkowych,
...

Zgłoś jeśli naruszono regulamin