EKSPLOATACJA W FILARACH OCHRONNYCH SZYBÓW

Obecnie w Polsce około 50% eksploatacji węgla kamiennego pochodzi z wybierania różnego rodzaju filarów ochronnych - obiektów, miast jak i szybów przeznaczonych do zmiany charakteru pracy lub ich likwidacji.

Najważniejszym wskaźnikiem deformacji charakteryzującym eksploatację filarów ochronnych szybów z punktu widzenia szkodliwości na obudowę szybu i jego infrastrukturę są pionowe odkształcenia właściwe rury szybowej, wychylenia rury szybowej od pionu oraz przemieszczenia pionowe.

RODZAJE EKSPLOATACJI FILARÓW OCHRONNYCH SZYBÓW

1. Eksploatacja dwuskrzydłowa

szyb

Filar ochronny szybu

• Zalety takiej eksploatacji to:

• łatwy sposób przygotowania i prowadzenia eksploatacji nie wymagający dużej koncentracji ludzi i sprzętu,

• małe wychylenia rury szybowej od pionu.

• Zasadnicze wady takiej eksploatacji to:

• występują tylko odkształcenia ściskające (-_z) szkodliwe dla obudowy szybu powodujące pękania i wypadania dużych fragmentów obudowy trudne do usunięcia.

Odkształcenie pionowe właściwe wyznacza się ze wzoru wg teorii Budryka-Knothego

gdzie: z - odległość od stropu pokładu do obliczanego poziomu rury szybowej

x - odległość od środka szybu do danego momentu eksploatacji dokonanej

W_max = ag

H -głębokość zalegania pokładu

2. Eksploatacja jednoskrzydłowa od granic filara

szyb

Filar ochronny szybu

• Zalety takiej eksploatacji to:

• łatwy sposób udostępnienia praktycznie bez prac przygotowawczych i prowadzenia eksploatacji nie wymagający dużej koncentracji ludzi i sprzętu,

• początkowo gdy front eksploatacyjny zbliża się do szybu występują odkształcenia ściskające (-_z) szkodliwe dla obudowy szybu powodujące pękania i wypadania dużych fragmentów obudowy trudne do usunięcia, następnie gdy front eksploatacyjny oddala się od szybu występują odkształcenia rozciągające (+_z) powodujące pęknięcia obudowy łatwe do usunięcia .

• Zasadnicze wady takiej eksploatacji to:

• znaczne wychylenia rury szybowej od pionu i skręcenia jej mające charakter okresowy (metodę tą stosuje się tylko przy eksploatacji mniej ważnych szybów i eksploatacji cienkich pokładów).

Odkształcenie pionowe właściwe wyznacza się ze wzoru wg teorii Budryka-Knothego

gdzie: z - odległość od stropu pokładu do obliczanego poziomu rury szybowej

x - odległość od środka szybu do danego momentu eksploatacji dokonanej

(-x) - gdy eksploatacja zbliża się do szybu

(+x) - gdy eksploatacja oddala się od szybu

(_z) - odkształcenie pionowe ma znak jak x

W_max = ag

H -głębokość zalegania pokładu

Maksymalne pionowe odkształcenie właściwe wystąpi na poziomie z_m i ma postać

3. Eksploatacja symetryczno - kołowa

szyb

Filar ochronny szybu

• Zalety takiej eksploatacji to:

• występują tylko odkształcenia rozciągające (+_z) powodujące pęknięcia obudowy łatwe do usunięcia .

• brak wychylenia rury szybowej od pionu.

• Zasadnicze wady takiej eksploatacji to:

• trudny sposób przygotowania i prowadzenia eksploatacji wymagający dużej koncentracji ludzi i sprzętu,

Odkształcenie pionowe właściwe wyznacza się ze wzoru wg teorii Budryka-Knothego

gdzie: z - odległość od stropu pokładu do obliczanego poziomu rury szybowej

R - odległość od środka szybu do danego momentu eksploatacji dokonanej

W_max = ag

Maksymalne pionowe odkształcenie właściwe wystąpi na poziomie z_m i ma postać

gdzie:

4. Metoda polska z kostką szybową

kostka szybowa

szyb

Filar ochronny szybu

W pierwszej kolejności wybieramy kostkę szybową o wymiarach 40m x 40m i w tym celu wykonujemy:

1 . Wykonanie chodnika okrężnego (o szerokości 1.5 2 m) i chodnika obserwacyjnego

2 . Wykonanie fundamentu ochronnego wokół szybu .

3. Rozcięcie szybu (wyłom w szybie)

Wysokość włomu w szybie obliczamy ze wzoru:

h = (a*g)/k

a - współczynnik eksploatacji zależny od sposobu kierowania stropem

g - miąższość eksploatowanego pokładu

k = 0.5 - współczynnik ściśliwości kasztu

4. Podsadzenie kasztem drewnianym na całą wysokość włomu.

Kaszty układa się promieniście wokół szybu jak przedstawiono na rysunku poniżej)

Rys. Sposób układania kasztu drewnianego.

5. Eksploatacja kostki (systemem zabierkowym symetrycznym)

Rys. Sposób prowadzenia eksploatacji w kostce (eksploatacja symetryczno - równoważna)

Po zakończeniu eksploatacji w kostce rozpoczynamy eksploatację w filarze (jednym frontem od granic filara).

• Zalety takiej eksploatacji to:

• Eksploatacja kostki spowoduje korzystne odkształcenia rury szybowej (jak w metodzie kołowo-symetrycznej), gdy front eksploatacyjny zbliża się do szybu występują odkształcenia ściskające (-_z), następnie gdy front eksploatacyjny oddala się od szybu występują odkształcenia rozciągające (+_z)

• minimalne wychylenia rury szybowej od pionu i skręcenia jej mające charakter okresowy (metodę tą stosuje się szczególnie przy eksploatacji grubych pokładów w filarach ważnych szybów).

• Zasadnicze wady takiej eksploatacji to:

• trudniejszy sposób udostępnienia praktycznie w pierwszej fazie prac przygotowawczych (kostka, kaszt, rozcięcie szybu.

Odkształcenie pionowe właściwe przy eksploatacji kostki szybowej (jak w metodzie kołowo-symetrycznej) wyznacza się ze wzoru wg teorii Budryka-Knothego

gdzie: z - odległość od stropu pokładu do obliczanego poziomu rury szybowej

R - wymiar kostki do danego momentu eksploatacji dokonanej

W_max = ag

Maksymalne pionowe odkształcenie właściwe wystąpi na poziomie z_m i ma postać

gdzie:

Następnie odkształcenia pionowe właściwe wyznaczamy jak dla metody (jednym frontem od granic filara) wg teorii Budryka-Knothego

gdzie: z - odległość od stropu pokładu do obliczanego poziomu rury szybowej

x - odległość od środka szybu do danego momentu eksploatacji dokonanej

(-x) - gdy eksploatacja zbliża się do szybu

(+x) - gdy eksploatacja oddala się od szybu

(_z) - odkształcenie pionowe ma znak jak x

W_max = ag

H -głębokość zalegania pokładu

Maksymalne pionowe odkształcenie właściwe wystąpi na poziomie z_m i ma postać

W metodzie polskiej w efekcie końcowym pionowe odkształcenia właściwe sumują się korzystnie ulegając minimalizacji

---