Spis treści

1.0. Charakterystyka warunków górniczo-geologicznych eksploatowanego złoża

1,1 mapa pokładu węgla kamiennego

1,2 kategoria ochrony powierzchni

1,3 głębokość zalegania złoża, jego grubość i kąt nachylenia

1,4 rodzaj skał stropowych i spągowych w otoczeniu pokładu węgla

1,4 profil skał otaczających pokład węgla

1,5 klasyfikacja skał stropowych w/g GIG

1,6 parametry wytrzymałościowe skał w otoczeniu pokładu węgla

1,7 występujące zagrożenia naturalne i stopień ich intensywności

1,8 zaburzenia tektoniczne i sedymentacyjne

2.0. Dobór systemu eksploatacji złoża węgla kamiennego

2.1. Określenie sposobu likwidacji zrobów

2.1.1. Określenie wskaźników deformacji powierzchni

2.1.2. Określenie stateczności stropu zawałowego tzw. liczby „L”

2.2. Dobór systemu eksploatacji z uwagi na warunki górniczo -

geologiczne oraz klasyfikację systemów eksploatacji

w kopalniach węglowych oraz uzasadnienie jego wyboru

2.3. Sposób rozcięcia i udostępnienia złoża na mapie pokładu

3.0. Wyrobiska przygotowawcze - dobór obudowy oraz technologia

wykonania wyrobiska korytarzowego przyścianowego

3.1. Określenie wymiarów przekroju poprzecznego wyrobiska korytarzowego

wraz z doborem jego obudowy

3.2. Opis technologii drążenia wyrobiska korytarzowego

3.3. Sposób zabezpieczenia wyrobiska przyścianowego przed frontem

eksploatacji ściany i w jednostronnym otoczeniu zrobów

3.4. Sposób zabezpieczenia skrzyżowania ściana - wyrobisko przyścianowe

4.0. Określenie podstawowych parametrów systemu eksploatacji złoża

4.1. Opis technologii urabiania złoża

4.2. Określenie zasobów złoża w projektowanej ściany eksploatacyjnej

4.3. Określenie wielkości wydobycia dobowego, postępu dobowego

4.4. Kalendarz robót eksploatacyjnych

4.5. Określenie podporności obudowy zmechanizowanej ścianowej

4.6. Dobór kompleksu ścianowego (obudowy zmechanizowanej, przenośnika

zgrzebłowego ścianowego oraz kombajnu ścianowego (lub struga)

4.7. Charakterystyka dobranych maszyn i urządzeń ścianowych

4.8. Ustalenie okresu rozruchu ściany „R” i przystropowej ścieżki „s”

5. 0. Charakterystyka występujących zagrożeń naturalnych i ich zwalczanie

1.0. Charakterystyka warunków górniczo-geologicznych eksploatowanego złoża

1,1 mapa pokładu węgla kamiennego

1,2 kategoria ochrony powierzchni

Kateg.	Dopuszczalne deformacje			Rodzaje obiektów
		εmax [mm/m]	Tmax [mm/m]		Rmin [km]
I	1,5	2,5	20	Zabytkowe obiekty, ważne urządzenia przemysłowe, główne gazociągi, zbiorniki wodne.
II	3,0	5,0	12	Obiekty przemysłowe, piece hutnicze, szyby, duże miasta, główne szlaki, stacje kolejowe, mosty.
III	6,0	10,0	6	Główne drogi, mniej ważne budynki budowlane, rurociągi, kanalizacja, wysokie kominy.
IV	9,0	15,0	4	Stadiony sportowe, pojedyncze budynki mieszkalne, inne mało ważne budynki, obiekty.
V	>9,0	>15,0	<4	Występują poważne uszkodzenia oraz zniszczenia obiektów i terenów (łąki, lasy).

Rozpoznany obszar złoża został zaliczony do IV kategorii ochrony powierzchni.

1,3 głębokość zalegania złoża, jego grubość i kąt nachylenia

• złoże zalega na głębokości od 400 [m p.p.m.] do 760[m p.p.m.]

• średnia głębokość zalegania złoża wynosi 580 [m p.p.m.]

• miąższość złoża jest stała i wynosi 1,4 m.

• złoże jest nachylone w kierunku północno-wschodnim pod kątem 5°.

1,4 rodzaj skał stropowych i spągowych w otoczeniu pokładu węgla

W stropie pokładu zalega 3 warstwy. Pierwsza z nich to łupek piaszczysty o grubości 4 m powyżej zalegającą warstwą jest łupek ilasty o grubości 2 m a ostatnia warstwą jest piaskowiec o grubości 1 m, natomiast w spągu pokładu zalega warstwa łupka piaszczystego o grubości 4,2 m.

Wyżej wymienione skały otaczające pokład węgla kamiennego charakteryzują się następującymi parametrami fizykomechanicznymi:

• warstwy stropu (od pokładu):

1. łupek piaszczysty

• R_c=60 MPa

• R_r=4,62 MPa

• f=6

2. łupek ilasty:

• R_c=30 MPa

• R_r=2,31 MPa

• f=3

3. piaskowiec:

• R_c=85 MPa

• R_r=6,54 MPa

• f=8,5

• warstwy spągu:

1. łupek piaszczysty:

• R_c=50 MPa

• R_r=3,85 MPa

• f=5

gdzie:

• R_c- wytrzymałość doraźna na ściskanie [MPa],

• R_r- wytrzymałość na rozciąganie [MPa],

R_r=0,077 R_c

• f- wskaźnik zwięzłości skał [-],

f=1/10 R_c

• r- współczynnik rozmokłości skał [-],

• RQD- wskaźnik szczelinowatości górotworu [%].

1,5 klasyfikacja skał stropowych w/g GIG

Rodzaj skał		Wytrzymałość laboratoryjna na ściskanie Rc [MN/m^2]		Zwięzłość [f]
				Skały	Węgla	Skały	Węgla
A1	Bardzo kruche łupki ilaste gęsto uławicone	5-12	-	0,4-0,7	-
A	Łupki ilaste gęsto uławicone, względnie bardzo mało zwięzły węgiel	13-24	15-24	0,8-1,2	0,6-1,0
B	Łupki ilaste średnio uławicone, względnie zwięzły węgiel	25-39 śr 32	25-35 śr 30	1,3-2,0	1,1-1,4
C	Łupki piaszczyste lub piaskowce średnio uławicone, względnie zwięzły węgiel	40-54 śr 48	36-43 śr 40	2,1-3,0	1,5-1,7
D	Łupki piaszczyste lub piaskowce grubo uławicone, względnie bardzo zwięzły węgiel	55-74 śr 65	44-52 śr 48	3,1-4,0	1,8-2,0
E	Piaskowiec bardzo grubo uławicony	75-110 śr 90	-	4,1-6,0	-

Biorąc pod uwagę powyższą tabelę przyjęte warstwy skalne w stropie pokładu i jego spągu należą do następujących klas:

• Piaskowiec należy do klasy E,

• Łupek ilasty należy do klasy B,

• Łupek piaszczysty należy do klasy D.

1,6 parametry wytrzymałościowe skał w otoczeniu pokładu węgla

1,7 występujące zagrożenia naturalne i stopień ich intensywności

• Zagrożenia tąpaniami 2 stopnia

• zagrożenia wodne 3 stopnia

• zagrożenia metanowe 2 kategoria

1,8 zaburzenia tektoniczne i sedymentacyjne

Pokład jest jednolity, nie występują zaburzenia tektoniczne i sedymentacyjne.

2.0. Dobór systemu eksploatacji złoża węgla kamiennego

2.1. Określenie sposobu likwidacji zrobów

2.1.1. Określenie wskaźników deformacji powierzchni

Rys. Zasięg wpływów głównych wg W.Budryka-S.Knothego.

• Obliczanie maksymalnego przemieszczenia pionowego
  

gdzie:

a - współczynnik osiadania tzw. współczynnik eksploatacji.

a=0,7

g - miąższość pokładu

• Obliczanie promienia zasięgu wpływów głównych r

gdzie:

H - głębokość eksploatacji

H_śr = 580[m]

tgβ - kąt zasięgu wpływów głównych

tgβ = 5

• Określenie maksymalnych odkształceń poziomych ε_max

Wartość maksymalnych dopuszczalnych odkształceń jest wyższa od tych przewidzianych w IV kategorii ochrony dlatego należy zastosować podsadzkę hydrauliczną.

a - współczynnik osiadania tzw. współczynnik eksploatacji.

a=0,15

g - miąższość pokładu

2.1.2. Określenie stateczności stropu zawałowego tzw. liczby „L”

Na stateczność pakietu warstw skalnych stropu zawałowego ściany (tzw. liczbę L) mają wpływ następujące czynniki:

• rodzaj warstw,

• ich wzajemny układ,

• stopień zawilgocenia in situ,

• właściwości wytrzymałościowe,

• naturalna podzielność warstwowa.

Liczbę wskaźnikową „L”, dającą podstawę do prognozowania stateczności stropów oraz ich klasyfikację, określić można równaniem:

gdzie:

R_c ­- laboratoryjna wytrzymałość na ściskanie skał, [MPa]

k₁ - współczynnik efektywnego wykorzystania wytrzymałości w caliźnie,

k₂ - współczynnik reologicznych własności skał,

k₃ - współczynnik zmiany wytrzymałości wynikających z różnicy zawilgocenia skał w masywie i badanych próbek w odniesieniu do skał suchych.

Rodzaj skały	k1	k2	k3
piaskowiec	0,33	0,7	0,7 lub 0,8
mułowiec (łp. piaszczysty)	0,42	0,6
iłowiec (łp. ilasty)	0,5	0,6

Obliczenia liczby wskaźnikowej -dokonujemy dla wszystkich warstw stropu, tzw. „L_śr”, w/g profilu skał stropowych.

gdzie:

m_i - grubość kolejnej warstwy stropu,

L_i - liczba wskaźnikowa stropu kolejnej warstwy nad pokładem

Liczba wskaźnikowa dla piaskowca:

Liczba wskaźnikowa dla łupka piaszczystego:

Liczba wskaźnikowa dla łupka piaszczystego:

Liczba wskaźnikowa L dla wszystkich warstw stropu L_śr:

Tablica 1

Klasyfikacja skał stropowych pod względem tworzenia zawału stropu

Klasa stropu zawałowego	Liczba wskaźnikowa stropu zawałowego	Charakterystyka stropu zawałowego
I	0<L≤18	Stropy bezpośrednie, najsłabsze, odpadające natychmiast po odsłonięciu (przy dolnych wartościach wskaźnika), lub z pewnym opóźnieniem. Dla utrzymania tego stropu niezbędne jest przypinanie łaty węgla
II	18<L≤35	Stropy bezpośrednie bardzo trudne i trudne do utrzymania, stropy rozpadające się (do L=30), pełne dziur, obwałów i spękań. Stropy wiszące na obudowie, bardzo zawalające się, kruche, niebezpieczne.
III	35<L≤60	Stropy przy dolnej wartości L spękane z lokalnie występującymi obławami, słabe, stopniowo przechodzące w coraz mocniejsze. Przy górnej granicy L - dość mocne, łatwo przechodzące w stan zawału.
IV	60<L≤130	Stropy przy dolnej wartości L dobre, stopniowo coraz trwalsze, następnie bardzo dobre, stwarzające dobre warunki pracy, typowo zawałowe. W pobliżu górnej granicy L - przechodzą jednak w stan zawału.
Va	130<L≤250	Stropu bardzo mocne i trwałe. Prowadzenie ścian z zawałem stropu wymaga stosowania odpowiednich technik powodowania zawału (np. strzelanie).
VB	L>250	Stropy wybitnie mocne i trwałe. W obecnych warunkach technicznych nie przewiduje się przy takich stropach prowadzenia ścian z zawałem.

Liczba wskaźnikowa stropu L wyniosła 43,64, tak więc korzystając z tablicy mieści się ona w przedziale trzecim 35-69 bliżej dolnej granicy, można więc powiedzieć, iż strop będzie spękany z lokalnymi obławami i słaby.

2.2. Dobór systemu eksploatacji z uwagi na warunki górniczo -

geologiczne oraz klasyfikację systemów eksploatacji

w kopalniach węglowych oraz uzasadnienie jego wyboru

Podział ze względu na:	Grupy	Kryteria podziału na podgrupy	Podgrupy
Rodzaj wyrobiska eksploatacyjnego	1.ubierkowe	długość przodka	a.)ścianowe b.)filarowo-ubierkowe c.)ubierkowe pasami
		2.zabierkowe	długość zabierki	a.)długich zabierek b.)filarowo-zabierkowe
		3.komorowe	sposób wybierania złoża	a.)komorowe właściwe b.)komorowo-filarowe c.)ubierkowo-komorowe
		4.blokowe	sposób wypuszczania urobku	a.)z czołowym wypuszczaniem urobku b.)z wypuszczaniem urobku przez otwory wysypowe
	Sposób kierowania stropem	1.z ochroną stropu	sposób utrzymania stropu	a.)utrzymanie przestrzeni poeksploatacyjnej(systemy komorowe) b.)z podsadzką(hydrauliczną suchą, utwardzaną) c.)z magazynowaniem urobku
		1.z zawałem	grubość stropu bezpośredniego	a.)zawał pełny b.)zawał częściowy
		3.z ugięciem stropu	własności skał stropowych i grubość złoża	a.)ugięcie całkowite b.)ugięcie częściowe
	Kierunek wybierania	1.podłużne	-	-
		2.poprzeczne	-	-
		3.przekątne	-	-
	Grubość złoża	1.na całą grubość złoża	-	-
		2.eksploatacja warstwami	Sposób podziału na warstwy	a.)warstwami równoległymi do uławicenia b.)warstwami poziomymi

Z uwagi na występujące zagrożenia naturalne w/w wymienione, wymogi czwartej kategorii ochrony powierzchni i otrzymaną liczbę wskaźnikową L=43,64 kwalifikującą strop do trzeciej klasy, wybieram system eksploatacji z z podsadzką hydrauliczną suchą, utwardzaną prowadzony od granic.

2.3. Sposób rozcięcia i udostępnienia złoża na mapie pokładu

---