ZASADY PROJEKTOWANIA

KOPALŃ PODZIEMNYCH

UPROSZCZONY PROJEKT KONCEPCYJNY

KOPALNI AC

1. Charakterystyka kopalni AC

1. Obszar górniczy

Obszar górniczy projektowanej kopalni ma kształt prostokąta o wymiarach:
2,4x4 [km]. Pole jego powierzchni to 9,6 km

2

. KWK AC położona jest na

Wyżynie Śląskiej, w północnej części Górnośląskiego Zagłębia Węglowego, a
znaczna jego część zlokalizowana jest w Lędzinach. Obecna i planowana
eksploatacja przebiega w zdecydowanej większości pod terenami rolniczymi i
leśnymi – ok. 85%, pozostałe 15% pod obrzeżem miasta.

2. Infrastruktura

Do obszaru górniczego doprowadzone są wszystkie potrzebne instalacje, media
oraz drogi dojazdowe. Dla odbiorców indywidualnych z transportem
samochodowym kopalnia posiada pomieszczenia socjalne z pełnymi węzłami
sanitarnymi dla kierowców oczekujących na odbiór węgla. Ponadto na
powierzchni znajduje się waga do ważenia załadunku. Oprócz tego kopalnia
posiada szatnie oraz pomieszczenia sanitarne dla pracowników, stołówkę,
magazyny surowca, warsztaty mechaniczne oraz elektryczne, laboratorium oraz
budynek biurowy. Na powierzchni znajduje się również część instalacji
znajdującej się także pod ziemią, a mianowicie taśmociąg, prowadzący do
płuczki i sortowni, gdzie węgiel poddawany jest przeróbce. Elementem
powierzchniowej infrastruktury są również budki strażnicze.

2. Opis warunków górniczo-geologicznych

1. Nadkład:

W budowie geologicznej obszaru górniczego i najbliższej okolicy wyróżniono
utwory karbonu, triasu, neogenu (miocenu) i czwartorzędu. Czwartorzęd jest
reprezentowany przez osady plejstoceńskie i holoceńskie. Plejstocen
wykształcony jest w postaci piasków i żwirów wodno-lodowcowych, które
wypełniają obniżenia terenu i doliny rzeczne. Holocen jest zbudowany z
piasków, mułów bagiennych, piasków zamulonych i torfów. Miejscami utwory
piaszczyste i żwirowe czwartorzędu rozdzielone są warstwą glin zwałowych i
iłów. Utwory neogenu (miocenu) występują w północnej części obszaru
górniczego. Głównie są to: iły i iło-łupki oraz piaski, piaskowce, pyły i zlepieńce.
Występują zwykle w obniżeniach tektonicznych. Miąższość osadów neogenu
jest zróżnicowana, waha się od 2 do 10 m. Utwory triasu reprezentowane są
przez osady triasu dolnego i środkowego: wapienia muszlowego oraz pstrego
piaskowca.

Utwory czwartorzędu, trzeciorzędu i triasu stanowią nadkład

węglonośnych warstw karbońskich, znajdujących się poniżej.

2. Opis warstw karbońskich:

Utwory karbonu górnego wykształcone są jako kompleksy piaskowcowo-
iłowcowe lub iłowcowo-piaskowcowe z pokładami węgla. Warstwy karbońskie
zapadają pod kątem 4°. Utwory karbonu górnego reprezentowane są przez
krakowską serię piaskowcową, zalegającą w północno-wschodniej części
miasta, serię mułowcową, górnośląską serię piaskowcową oraz serię paraliczną.
Udokumentowane złoża węgla kamiennego przeznaczone do eksploatacji
wynoszą 36873600Mg. Najwyższa kota górnego pokładu 1-305 znajduje się na
wysokości -20m, a sam pokład ma miąższość 3m. Drugi pokład 2-502 znajduje
się 25m pod pierwszym i jego miąższość wynosi 4,5m.

3. Tektonika:

Obszar górniczy jest przecięty uskokiem, którego zrzut wynosi 20m. Taka
tektonika powoduje anomalie zapadania warstw i sprawia, że część pokładu jest
położona 20m niżej od pierwszego. Kąt zalegania pokładu wynosi 4 stopnie.

4. Hydrogeologia:

Zasadniczy wpływ na kształtowanie warunków hydrogeologicznych ośrodka
skalnego w rejonie obszaru górniczego kopalni AC ma drenaż wód podziemnych
towarzyszący eksploatacji górniczej. Naturalne warunki hydrogeologiczne w
obrębie miasta i okolicy zostały zmienione wskutek długotrwałej eksploatacji
złóż węgla kamiennego i piasków. W wyniku odwodnienia górotworu uległo
obniżeniu zwierciadło wód podziemnych w utworach karbonu oraz
czwartorzędu.
Wielkość wód słodkich dopływająca do kopalni AC to 11,49m3/min.

Poglądowy przekrój hydrogeologiczny obszaru górniczego.

5. Zagrożenia górnicze:

Kopalnia AC jest zakładem górniczym bezpiecznym ze względu na brak
zagrożeń skojarzonych oraz niski poziom tych zagrożeń. Potencjalne
zagrożenia oraz ich siłę przedstawia poniższa tabela:

Zagrożenie wybuchem pyłu
węglowego

klasa A

Zagrożenie pożarowe

generalnie grupa V

Zagrożenie tąpaniami

generalnie pokłady nietąpiące, stopień I w części
pokładów 305

Zagrożenie wodne

Obszar górniczy, w granicach którego prowadzi
eksploatację KWK AC, generalnie zaliczony jest
do I stopnia oraz fragmentarycznie do II stopnia.

Zagrożenie naturalnymi
substancjami
promieniotwórczymi

generalnie brak wyrobisk zagrożonych
radiacyjnie

Zagrożenie metanowe

zagrożenie metanowe nie występuje

Zagrożenie wyrzutami
gazów i skał

Zagrożenie to w kopalni nie występuje i nie
przewiduje się jego pojawienia w miarę dalszego
rozwoju robót górniczych w granicach
eksploatacji w KWK AC.

3. Obliczenie zasobów kopalni

1.

Współczynnik wykorzystania złoża

2.

Wskaźniki zasobności złoża

–

bezwzględne:

]

- względne:

Zu

1

=

*

=7,32

Zu

2

=

*

=5,58

Zu

3

=

*

= 3,841

Sprawdzenie poprawności obliczonych zasobów

Z

opI

– Z

opII

/ Z

opI

* 100 [%]

(36873600 – 36600000) / 36873600 *100 = 0,01 * 100 = 1 %

Obliczenia wykonane poprawnie, ponieważ granica błędu poniżej 3% została zachowana.

4. Model kopalni:

1. liczba szybów, lokalizacja i funkcja

W projektowanej kopalni AC, według zastosowanych obliczeń, będą znajdowały się

dwa szyby: jeden wydobywczo-zjazdowo-materiałowo-wdechowy, a drugi

wentylacyjny.

Lokalizacja centralna w obszarze górniczym.

2. Obliczenie wydobycia dobowego kopalni

Liczebność załogi:

1 zmiana: 40% A = 236

2 zmiana: 35% A = 207

3 zmiana: 25% A = 147

3. Opis wentylacji

W projektowanej kopalni znajduje się jeden szyb wdechowy i jeden wentylacyjny, które są

zlokalizowane centralnie. Szyby te mają za zadania umożliwienie przepływu powietrza

przez wyrobiska. Szyb wdechowy służy do doprowadzania świeżego powietrza, natomiast

wentylacyjny do odprowadzania zużytego.

Wentylacja pokładu 305 – część wisząca

Świeże powietrze wpada do szybu wydobywczo-zjazdowo-materiałowo-wdechowego,

następnie kieruje się przecznicą główną transportową (-100) i przekopem do chodnika

kierunkowego poziomu 1 pokładu 305 (-100). Zużyte powietrze jest odprowadzane

pochylnią 1 w pokładzie 305 do zbiorczego chodnika wentylacyjnego (-20) w pokładzie

305. Następnie jest przekopem wentylacyjnym (-20) odprowadzane do chodnika

wentylacyjnego poziomu 1 (-40) w pokładzie 305. Następnie trafia do głównej przecznicy

wentylacyjnej (-40), a następnie do szybu wentylacyjnego, skąd trafia na powierzchnię.

Wentylacja chodnika transportowego poziomu 2 pokładu 305 (-188)

Świeże powietrza wpada do szybu wydobywczo-zjazdowo-materiałowo-wdechowego,

następnie trafia główną przecznicą transportową (-188) do zbiorczego chodnika

transportowego poziomu 2 (-188), następnie powietrze szybikiem wędruje do pochylni 1 w

pokładzie 305, a z niej jest odprowadzane do zbiorczego chodnika wentylacyjnego (-20),

skąd trafia przekopem wentylacyjnym (-20) do chodnika wentylacyjnego poziomu 1 (-40) w

pokładzie 305, a stamtąd trafia do głównej przecznicy wentylacyjnej (-40), a następnie na

powierzchnię.

Pokład 305 – część zrzucona

Wentylacja chodnika kierunkowego poziomu 1 pokładu 305 (-100) rozpoczyna się w

szybie wdechowym, gdzie wpada świeże powietrze, a następnie wędruje do głównej

przecznicy transportowej (-100), skąd trafia do chodnika kierunkowego poziomu 1 (-100) w

pokładzie 305. Zużyte powietrze jest odprowadzane pochylnią 2 w pokładzie 305 do

zbiorczego chodnika wentylacyjnego (-40) w pokładzie 305. Następnie trafia do głównej

przecznicy wentylacyjnej (-40), z której następnie do szybu wentylacyjnego, a stamtąd na

powierzchnię.

Wentylacja chodnika transportowego poziomu 2 pokładu 305 (-208) rozpoczyna się

wpadnięciem świeżego powietrza do szybu wydobywczo-zjazdowo-materiałowo-

wdechowego, skąd trafia główną przecznicą transportową (-188), następnie wędruje

chodnikiem (-188) w pokładzie 305 do przekopu wentylacyjnego (-208), a stamtąd trafia do

chodnika transportowego poziomu 2 pokładu 305 (-208). Zużyte powietrze jest

odprowadzane pochylnią wentylacyjną 2 w pokładzie 305 do zbiorczego chodnika

wentylacyjnego (-40) w pokładzie 305. Następnie trafia do głównej przecznicy

wentylacyjnej (-40), skąd trafia do szybu wentylacyjnego, a z niego na powierzchnię.

Pokład 502 – część wisząca

Wentylacja chodnika podstaowego poziomu 1 pokładu 502 – świeże powietrze wpada do

szybu wydobywczo-zjazdowo-materiałowo-wdechowego, następnie trafia główną

przecznicą transportową (-100) do przekopu (-100), stamtąd do chodnika podstawowego

(-100) poziomu 1 w pokładzie 502. Zużyte powietrze jest odprowadzane pochylnią 1 w

pokładzie 502 do zbiorczego chodnika wentylacyjnego (-45) w pokładzie 502, a stamtąd

do przekopu (-45). Następnie trafia do chodnika wentylacyjnego (-65) w pokładzie 502, a z

niego do głównej przecznicy wentylacyjnej (-65), skąd trafia do szybu wentylacyjnego, a z

niego na powierzchnię.

Wentylacja chodnika transportowego poziomu 2 pokładu 502 (-215) – powietrze wpada do

szybu wdechowego, skąd wędruje do przecznicy głównej transportowej (-215), a z niej

trafia do chodnika transportowego (-215) pokładu 502 poziomu 2. Następnie trafia do

pochylni 1 pokładu 502, a z niej do chodnika zbiorczego wentylacyjnego (-45) poziomu 2 w

pokładzie 502, po czym trafie do przekopu (-45). Z niego trafia do chodnika zbiorczego

wentylacyjnego(-65) poziomu 2 w pokładzie 502. Następnie zużyte powietrze trafia do

głównej przecznicy wentylacyjnej (-65), skąd trafia do szybu wentylacyjnego, a z niego na

powierzchnię.

Pokład 502 – część zrzucona

Wentylacja chodnika podstawowego poziomu 1 pokładu 502 (-100) – świeże powietrze

wpada do szybu wydobywczo-zjazdowo-materiałowo-wechowego, skąd trafia przecznicą

główną transportową (-100) do chodnika podstawowego (-100) poziomu 1 w pokładzie

502. Zużyte powietrze zostaje odprowadzone pochylnią 2 pokładu 502 do zbiorczego

chodnika wentylacyjnego (-65) w pokładzie 502. Z niego trafia do głównej przecznicy

wentylacyjnej (-65), a z niej do szybu wentylacyjnego, z którego jest odprowadzane na

powierzchnię.

Wentylacja chodnika transportowego poziomu 2 w pokładzie 502 (-233) – świeże

powietrze wpada do szybu wydobywczo-zjazdowo-materiałowo-wdechowego, a z niego do

głównej przecznicy transportowej (-215), następnie do zbiorczego chodnika

transportowego (-218) poziomu 2 w pokładzie 502. Z niego z kolei trafia przekopem (-233)

do zbiorczego chodnika transportowego (-233) poziomu 2 pokładu 502. Zużyte powietrze

jest odprowadzane pochylnią 2 w pokładzie 502 do zbiorczego chodnika wentylacyjnego (-

65) w pokładzie 502. Z niego trafia do głównej przecznicy wentylacyjnej (-65), a z niej do

szybu wentylacyjnego, a następnie na powierzchnię.

5. Struktura udostępniania złoża

1. Opis struktury

W projektowanej kopalni została zastosowana złożowa struktura udostępniania złoża.

Struktura złożowa polega na wydzielaniu rejonów eksploatacyjnych upadowymi i

chodnikami głównymi; wyrobiska te są głównymi drogami transportowymi. Struktura ta

charakteryzuje się niskimi kosztami udostępniania i większą szybkością udostępniania i

rozcięcia złoża. Wadą tej struktury są wysokie koszty utrzymania wyrobisk górniczych.

2. Uzasadnienie wyboru struktury:

Struktura złożowa jest dobrym rozwiązaniem w projektowanej kopalni, ponieważ znajduje

zastosowanie w kopalniach słabo nachylonych (projektowana kopalnia – 4 stopnie), o

cienkich pokładach, zalegających równomiernie i w niewielkich odległościach od siebie.

Dodatkowo jest stosowana w małych kopalniach, których wydobycie dobowe nie

przekracza 6000 t (kopalnia AC – niecałe 3000 t/dobę), oraz w kopalniach

charakteryzujących się niewielkim obszarem górniczym (kopalnia AC – 9,6 km

2

).

3. Opis udostępniania

Udostępnianie złoża odbywa się za pomocą przecznicy transportowej, którą drąży się z

szybu z podszybia szybu wydobywczego i która przecina pokłady na każdym poziomie. W

miejscu przecięcia się przecznicy z pokładem wykonuje się chodnik podstawowy w złożu,

z którego prowadzi się w określonych odległościach oraz kierunkach pochylnie, z których

wykonuje się chodniki prowadzące do pól ścianowych.

6. Opis systemu eksploatacji

1. Przyjęty system

W kopalni AC został zastosowany system ścianowy.

8. Obliczenie głównych parametrów wentylacji

1.

Określenie ilości powietrza świeżego ze względu na liczbe załogi:

A

L

*q

z

2. Określenie ilości powietrza świeżego ze względu na wielkość wydobycia dobowego i

wydzielanie się metanu:

3. Ilość powietrza ze względu na głębokość eksploatacji i temperaturę pierwotną skały:

4. Ilość powietrza przepływająca przez szyb wdechowy:

2949,89 = 3097,38= 51,62 m

3

/s

5. Ilość powietrza przepływająca przez szyb wentylacyjny:

54,08 m

3

/s

6. Sprawdzanie prędkości powietrza w szybach:

V

went

= 51,08/ (0,8*28,5*1) = 2,37 m/s