EKSPLOATACJA PODZIEMNA
POKA
ADÓW W
GLA KAMIENNEGO
 WSPÓA
CZESNE WYZWANIA. Część 7
dr hab. inż. MARIAN TUREK, prof. Politechniki Śląskiej
Główny Instytut Górnictwa, Katowice
Drążenie, pogłębianie, obudowa i utrzymywanie szybów
Artykuł opiniował dr hab. inż. Piotr Czaja, prof. Akademii Górniczo-Hutniczej
1. Wprowadzenie  szyb, jego funkcje " rura szybowa, zabezpieczona obudową szybową,
i główne elementy składowe, chroni przestrzeń roboczą szybu przed obciążeniami
podszybie, wyrobiska przyszybowe ze strony górotworu; na odpowiednich głębokościach
(poziomach) są w niej zlokalizowane wloty do pod-
Szyb jest to wyrobisko górnicze pionowe lub pochyłe szybi łączących szyb z wyrobiskami podziemnymi;
o nachyleniu większym niż 45�, łączące wyrobiska pod- " rząpie szybu  najniższy odcinek rury szybowej,
ziemne i samo złoże z powierzchnią. Szyby pionowe są zlokalizowany między ostatnim czynnym poziomem,
podstawowymi wyrobiskami udostępniającymi złoże. a dnem szybu, służący do gromadzenia dopływającej
Często są jedynym możliwym sposobem jego udostęp- wody i przepadów transportowanego szybem urobku;
nienia, zwłaszcza w pokładach zalegających na znacznych jego głębokość jest głównie uwarunkowana ilością
głębokościach. dopływającej wody oraz długością liny wyrównawczej
Najczęściej stanowią one jedynie połączenie podziemi i konstrukcją naczyń szybowych.
zakładu górniczego z powierzchnią, służące przez cały
czas jego istnienia jako wyrobiska do: Rysunek 1 przedstawia przekrój podłużny przez szyb
z zaznaczeniem jego głównych elementów, natomiast
" doprowadzenia świeżego powietrza do wyrobisk pod- rysunek 2 przekrój poprzeczny szybu nazywany tarczą
ziemnych i odprowadzenia powietrza zużytego, szybową, może on mieć kształt prostokątny, eliptyczny
" transportu ludzi, urobku i materiałów, lub okrągły.
" prowadzenia kabli oraz przewodów elektrycznych,
sygnalizacyjnych, telefonicznych itp.,
" prowadzenia rurociągów powietrznych, wodnych
i podsadzkowych.
W związku z tym, że doprowadzenie pod ziemię
świeżego powietrza i odprowadzenie powietrza zużyte-
go tym samym wyrobiskiem jest dopuszczalne tylko na
czas prowadzenia robót dla uzyskania połączenia dwoma
wyjściami na powierzchnię, zakład górniczy musi mieć
co najmniej dwa połączenia z powierzchnią, zdatne do
transportu ludzi, którymi najczęściej są dwa szyby.
Do głównych elementów szybu należą [4]:
" głowica szybowa (zwana też gardzielą)  stanowi górną
część szybu, sięgającą od zrębu do pierwszego wieńca
podstawowego, przeznaczona do usytuowania otwo-
rów wlotowych do kanałów kablowych i rurowych
oraz do umocowania trzonu wieży szybowej;
Rys. 1. Przekrój podłużny przez szyb,
z zaznaczeniem głównych elementów
Adres do korespondencji: 1  głowica (gardziel), 2  rura szybowa, 3  rząpie, 4  zrąb,
e-mail: [e-mail] 5  wieniec podstawowy, 6  wloty w podszybie, 7  stopy szybowe
WIADOMOŚCI GÓRNICZE 10/2009 619
a) b)
na oddziaływanie ciśnień, ale także są rzadko
wykonywane, ponieważ wykonanie wyłomu
o kształcie eliptycznym, a także jego obudowy,
przysparza dużo trudności technicznych. Z tych
względów, jedynym stosowanym w praktyce jest
przekrój kołowy szybu.
Wielkość tarczy szybowej zależy przede
wszystkim od funkcji wentylacyjnych, jakie
c)
spełniać ma szyb. Najczęściej szyby mają tarcze
okrągłe, ich średnice są znormalizowane i wahają
się od 4,0 do 9,5 m.
W tarczy szybowej wyróżnia się następujące
elementy (rys. 3):
" obudowa szybu,
" zbrojenie szybu:
 dz
wigary główne (belki szybowe)  do mo-
cowania prowadników (układ dz
wigarów
głównych wyznacza przedziały w szybie:
klatkowy, skipowy, drabinowy, rurociągo-
Rys. 2. Przekrój poprzeczny przez szyb,
z zaznaczeniem różnych kształtów wy, kablowy);
a  prostokątny, b  eliptyczny (zbliżony do elipsy), c  okrągły
 dz
wigary i konstrukcje wspornikowe
 do mocowania rurociągów,
 dz
wigary pomostów drabinowych
Pomimo tego, że szyby o przekroju prostokątnym (jeżeli szyb ma przedział drabinowy),
stwarzają możliwość najbardziej optymalnego wykorzy-  prowadniki  do prostoliniowego prowadze-
stania powierzchni przekroju poprzecznego, to z powodu nia naczyń szybowych w rurze szybowej,
stosunkowo małej wytrzymałości na ciśnienia boczne są  rozpory pomocnicze i wsporniki
one drążone bardzo rzadko. Wyrobiska szybowe o przekro-  do usztywniania i mocowania
ju eliptycznym charakteryzują się najlepszą odpornością dz
wigarów głównych,
Rys. 3. Przekrój poprzeczny przez szyb (tarcza), z zaznaczeniem głównych elementów
Tarcza szybowa szybu wydobywczo-zjazdowego lub materiałowego o średnicy 6,0 m.
Klatki szybowe 2-, 3-, 4- piętrowe na prowadnikach linowych. Przedział drabinowy z pomostami co 6 lub 9 m.
Rozmieszczenie dz
wigarów w pionie co 3 lub 4,5 m.
620 WIADOMOŚCI GÓRNICZE 10/2009
" wyposażenie szybu: dwustronne z przelotem przez szyb i wyrobiskiem słu-
żącym do jego obejścia (podstawowy rodzaj podszybia)
 naczynia szybowe  klatkowe lub skipowe, [6].
 pomosty drabinowe, drabiny, przepierzenia Sposób wykonywania wlotu z szybu do podszybia jest
(jeżeli szyb ma przedział drabinowy), uzależniony od szerokości, wysokości, kształtu, konstruk-
 rurociągi, kable i przewody. cji i rodzaju obudowy, wytrzymałości skał otaczających.
Rozróżniamy:
W skład górniczego wyciągu szybowego (urządzenia
wyciągowego) wchodzą szyb z obudową, zbrojeniem " drążenie pełnym przekrojem  gdy szerokość i wyso-
i wyposażeniem oraz: kość wlotu nie przekraczają 4,5 m, a w stropie zalegają
skały zwięzłe,
- wieża szybowa  o konstrukcji stalowej " drążenie warstwami poziomymi:
lub żelbetowej,
- maszyna wyciągowa z układem sterowania i zabezpie-  w kierunku z góry w dół  gdy wysokość wlotu jest
czeń  obecnie coraz powszechniej z zastosowaniem większa niż 4,5 m i w jego górnej części zalegają
silników prądu stałego, z przekształtnikami tyrystoro- skały mniej wytrzymałe, niż w dolnej,
wymi lub sterowaniem z użyciem techniki mikropro-  w kierunku z dołu do góry  gdy wysokość wlotu
cesorowej, jest większa niż 4,5 m, a w jego dolnej części za-
- urządzenia sygnalizacji i łączności szybowej. legają słabe skały, nie zezwalające na zabudowę
sklepienia podszybia,
Podział urządzeń wyciągowych ze względu na  dwoma niezależnymi przodkami, z pozostawie-
parametry ruchowe lub wyposażenie, przedstawiono niem jądra  wlot podzielony na dwa mniejsze
w tablicy 1. wyrobiska, przy dużych wymiarach poprzecznych
W polskim górnictwie węglowym najczęściej jest i słabych skałach otaczających.
stosowana maszyna wyciągowa z kołem pędnym, dwu-
naczyniowa, z pojedynczą wyważoną liną wyrównawczą. Wyrobiska przyszybowe są najczęściej połączone
Należy jednak zauważyć, że stosowanie maszyn wy- z podszybiem i zwykle zalicza się do nich:
ciągowych z kołem pędnym, począwszy od głębokości
około 1 500 m, przestaje być ekonomicznie opłacalne, " chodniki z urządzeniami transportowymi podającymi uro-
ponieważ żywotność lin nośnych przy tych długościach bek z wozów lub zbiorników retencyjnych do skipów,
gwałtownie maleje. " dworce osobowe,
Wyrobisko zlokalizowane bezpośrednio przy szybie " zajezdnie (remizy) lokomotyw elektrycznych
(z wlotem do niego) jest nazywane podszybiem. W za- lub akumulatorowych,
leżności od wymiarów szybu i jego funkcji, może ono " komory napraw wozów,
mieć różne gabaryty. Może być jednostronne (na tzw. po- " główne poziomowe rozdzielnie średniego napięcia,
ziomach pomocniczych, bez ciągnienia urobku, ze spora- " komory pomp głównego odwadniania
dycznym prowadzeniem transportu ludzi i materiałów) lub z chodnikami wodnymi, osadnikami.
T a b l i c a 1
Podział urządzeń wyciągowych
Lp. Podział górniczych wyciągów szybowych
Duży  o prędkości ruchu powyżej 4 m/s i ciężarze użytecznym przekraczającym 50 kN.
Średni  o prędkości ruchu do 4 m/s i ciężarze użytecznym do 50 kN.
1.
Mały  do 10 osób w klatce, o prędkości ruchu do 2 m/s i ciężarze użytecznym do 20 kN.
Pomocniczy  awaryjno-rewizyjny, ratowniczy, mały wyciąg materiałowy.
Klasy I  liczba cykli pracy w ciągu doby przekracza 100.
2.
Klasy II  liczba cykli pracy w ciągu doby nie przekracza 100.
Posadowienie maszyny wyciągowej: z maszyną wyciągową zrębową (obok szybu, wieża szybowa stalowa) lub wieżową
3.
(nad szybem, wieża szybowa basztowa).
Rodzaj naczyń szybowych: klatka  normalna lub wielkogabarytowa, skip, skipoklatka, kubeł.
4.
Mogą być dwu- lub jednonaczyniowe (z przeciwwagą lub bez).
5. Liczba lin nośnych: jednolinowe, dwulinowe, czterolinowe.
6. Liczba lin wyrównawczych: z jedną, dwiema, trzema lub czterema linami.
Sposób nawijania lin nośnych: z bębnami cylindrycznymi (jedno- i dwubębnowe), z bębnami stożkowymi, z bębnami
7.
cylindryczno-stożkowymi, z bobinami, z kołem pędnym (Koepe) jedno- i wielolinowe, z tarczą paraboliczną.
WIADOMOŚCI GÓRNICZE 10/2009 621
2. Obudowa szybów drogą transportową, po której z dużą prędkością prze-
mieszczają się naczynia szybowe z ludz
mi, materiałem
Zadaniem obudowy szybowej jest zabezpieczenie lub urobkiem, niezwykle istotną sprawą jest kontrola stanu
szybu przed odrywaniem się i spadaniem kawałków skał, technicznego jego obudowy i wyposażenia.
wypływem wody, kurzawki lub gazów oraz zaciśnięciem Stan obudowy szybowej ulega ciągłym, niekorzystnym
przez górotwór. zmianom. Podlegają one procesowi starzenia, są eksplo-
Głównymi wymaganiami stawianymi obudowie szy- atowane przez bardzo długi czas, w trudnych warunkach
bowej są [5]: geologicznych, hydrogeologicznych (często w kontakcie
z zasoloną wodą), podlegają oddziaływaniu górotworu,
" odpowiednio duża stateczność pozwalająca na za- zmianom termicznym, wstrząsom dynamicznym wywo-
pobieganie przesunięciom elementów obudowy pod łanym szybkim ruchem naczyń szybowych.
wpływem nacisku sił górotworu,
" wytrzymałość i trwałość niedopuszczająca do defor- Zagrożenia dla obudowy szybowej stanowią następu-
macji poszczególnych elementów obudowy, jące czynniki [2]:
" odpowiednia szczelność.
" warunki geologiczne i hydrogeologiczne  możliwość
Ogólny podział obudów szybowych, opracowany wdarcia się do szybu wody lub kurzawki (wody
według różnych kryteriów, można przedstawić następu- z luz
nym materiałem), występowanie poziomów wo-
jąco: donośnych z agresywną, zasoloną wodą,
" oddziaływanie górotworu  ciśnienie górotworu nie-
" ze względu na okres stosowania: tymczasowa korzystnie oddziałujące na obudowę  znajomość war-
(podczas drążenia szybu) i stała, tości ciśnienia oraz aktualnego stanu i wytrzymałości
" ze względu na kształt: obudowy są podstawą określenia tzw. współczynnika
okrągła, eliptyczna, prostokątna, bezpieczeństwa, który decyduje o stanie zagrożenia
" ze względu na materiał, z którego wykonano elementy dla szybu,
obudowy: stalowa (staliwna), żeliwna, betonowa, " zmiany termiczne  znaczne różnice temperatur sezo-
prefabrykowana, murowa (ceglana lub betonitowa), nowych, zwłaszcza w szybach wdechowych,
rurowa, kombinowana, " drgania szybowe  wywoływane pracą różnych ma-
drewniana (obecnie już niestosowana), szyn na nadszybiu lub w bliskiej odległości od szybu,
" ze względu na liczbę stosowanych elementów mieszczą się w granicach określanych jako właściwe
nośnych: warunki pracy (przy szybkim przejez
dzie naczyń
szybowych, zwłaszcza obciążonych, występują krót-
 pojedyncza  wykonana z jednego nośnego ele- kotrwałe, lecz duże obciążenia dynamiczne).
mentu konstrukcyjnego,
 warstwowa  wykonana z co najmniej dwóch Wymienione czynniki są główną przyczyną tego, że
elementów konstrukcyjnych nośnych (może być stan obudowy szybowej ulega ciągłym niekorzystnym
zespolona, wykonana z dwóch nośnych elementów zmianom, którym  w celu zachowania bezpieczeństwa
konstrukcyjnych, sztywno ze sobą współpracują- ruchu  trzeba skutecznie przeciwdziałać.
cych lub rozdzielna, wykonana z kilku nośnych ele- Obudowę szybów i szybików, jak i innych głównych
mentów konstrukcyjnych, niezwiązanych sztywno wyrobisk (głównych dróg przewozowych oraz wentyla-
ze sobą, przegrodzonych najczęściej pierścieniami cyjnych), kontroluje co najmniej raz na kwartał osoba
hydroizolującymi), wyższego dozoru ruchu górniczego, wyznaczona przez
kierownika ruchu zakładu górniczego. Obudowa podlega
" ze względu na sposób łączenia elementów nośnych także oględzinom podczas codziennie przeprowadzanych
między sobą lub z górotworem: tzw. rewizji szybu. Jedną z metod są radarowe nieniszczące
monolityczna, warstwowa sztywna lub podatna, badania grubości obudowy szybowej [10]. Dokładne roze-
" ze względu na sposób współpracy z górotworem: znanie co do grubości obudowy szybowej jest niezbędne
podporowa, kotwiowa, kombinowana, przy prowadzeniu niezbędnych prac profilaktycznych,
" ze względu na kształt konstrukcyjny elementów szczególnie, gdy obudowa jest eksploatowana w trudnych
nośnych: prętowa, rurowa, pierścieniowa monolityczna warunkach hydrogeologicznych lub jest narażona na duży
lub dzielona, tubingowa, panelowa, płytowa, wpływ ciśnienia górotworu.
kombinowana. Metoda jest oparta na zasadzie wysyłania w głąb ba-
danego niejednorodnego ośrodka, przez specjalną antenę
Najczęściej stosowaną obecnie obudową szybu jest nadawczo-odbiorczą, impulsów fal elektromagnetycznych
obudowa betonowa monolityczna. Charakteryzuje się dużą wysokiej częstotliwości i rejestrowaniu fal odbitych od
wytrzymałością, dobrą współpracą z górotworem i wodo- granic różnych warstw tego ośrodka. Materiał, z którego
szczelnością, mniejszą pracochłonnością wykonania i dużą jest wykonana obudowa (powinna być sucha, ponieważ
możliwością stosowania mechanizacji robót podczas jej woda może powodować intensywne odbijanie się fal od
wznoszenia. Ze względu na to, że szyb najczęściej jest mokrej powierzchni i tylko niewielka ich część będzie
622 WIADOMOŚCI GÓRNICZE 10/2009
penetrować badany ośrodek) oraz otaczający ją górotwór, Dwa podstawowe wymagania, dotyczące szybów
charakteryzują się różnymi wartościami stałej dielektrycz- kopalń głębinowych, to:
nej. Odbite impulsy odbierane przez antenę są wzmacniane
w tzw. jednostce sterującej, przetwarzane za pomocą pro- " niezawodność pracy od chwili uruchomienia do czasu
gramu komputerowego i wysyłane do plotera. Otrzymuje likwidacji  czasem nawet przez kilkadziesiąt lat,
się w ten sposób graficzny obraz rejestracji odbitych fal, " absolutne bezpieczeństwo ludzi obsługujących szyb
tzw. falogram. Metoda pozwala wyznaczyć zmieniającą się i w nim transportowanych.
lokalnie grubość obudowy szybowej oraz określać strefy
nieciągłości w obmurzu i lokalizować ich zasięg. Przed przystąpieniem do drążenia i ostatecznym wy-
braniem metody jego prowadzenia, należy najpierw wy-
Ze względu na kryterium, jakim jest sposób wykony- konać otwory badawcze, które pozwolą określić warunki
wania pomiarów, metody kontroli zbrojenia szybowego geologiczne, hydrologiczne, geotechniczne i gazowe,
i pionowości prowadników można podzielić ogólnie na w jakich szyb będzie głębiony, a zwłaszcza [8]:
[9]:
" szczegółowy profil geologiczny  litologię i stratygra-
" statyczne  wykonywane w czasie przejazdu przez fię skał, głębokość zalegania, miąższość i nachylenie
szyb, z zatrzymywaniem się na poszczególnych po- przewiercanych warstw skalnych,
ziomach zabudowy dz
wigarów lub przejazd z małą " właściwości geotechniczne skał,
prędkością, " liczba oraz głębokość występujących horyzontów
" dynamiczne  wykonywane podczas jazdy naczynia wodnych, ciśnienie hydrostatyczne i wielkość dopływu
szybowego z pełną prędkością. wody,
" występowanie horyzontów gazowych oraz ciśnienie
Metoda statyczna polega na ręcznym pomiarze i wielkość dopływu gazu.
odchyłek prowadników od tzw. pionów geodezyjnych
rozpiętych w szybie. W celu uniknięcia wykonywania Otwór badawczy powinien być odwiercony na całą
niebezpiecznych prac związanych z zabudową pionów projektowaną głębokość szybu, systemem obrotowym,
mechanicznych, może być stosowany promień lasera. z pełnym rdzeniowaniem. W przypadku trudnych wa-
Jednak, np. w przypadku występowania w szybie zmien- runków geologicznych, w celu dokładnego rozeznania
nych warunków termodynamicznych lub zanieczyszczenia górotworu, należy odwiercić większą liczbę otworów.
powietrza, występują ograniczenia w stosowaniu urządzeń Otworów badawczych można nie wiercić, jeżeli niezbędne
wykorzystujących promień lasera. rozpoznanie zostało dokonane wcześniej na podstawie
Wśród metod dynamicznych istnieje kilka sposobów innych otworów lub wyrobisk znajdujących się w bliskim
przeprowadzania pomiarów, najbardziej rozpowszechnioną sąsiedztwie projektowanego szybu.
jest kontrola poprzecznych drgań naczynia wyciągowego.
Liczba proponowanych rozwiązań i urządzeń jest spora, Ważnym elementem metody głębienia szybu jest za-
ale  ze względu na wymogi polskich przepisów co do stosowana technika drążenia, tzn. sposób wykonywania
rozwiązań technicznych stosowanych w wyciągach szy- wyłomu wyrobiska. Praktyczne zastosowanie mają dwie
bowych  nie wszystkie są możliwe do zastosowania. techniki drążenia [4]:
Jednym z najnowocześniejszych opracowanych " wiertniczo-strzelnicza  wymaga wycofywania ludzi
i stosowanych systemów, który umożliwia realizację na czas strzelania i przewietrzania przodka, co znacz-
badań geometrii szybów, jest system kontroli stabilności nie obniża efektywność postępu robót,
nadajnika laserowego w połączeniu z systemem automa- " mechanicznego urabiania (selektywne skrawanie
tycznego wyznaczania położenia środka plamki laserowej. calizny maszyną urabiającą lub urabianie techniką
Uzyskano przez to poprawę stabilności wiązki laserowej wiercenia całym przekrojem przy tzw. tarczowej me-
oraz ograniczenie wpływu zanieczyszczeń i turbulencji todzie głębienia szybu).
powietrza [9].
3. Metody głębienia szybów; otwory badawcze, Metody głębienia szybu dzielimy na dwie grupy:
urządzenia pomocnicze do głębienia
" metody zwykłe (tradycyjne)  stosowane w mało
Szyby z funkcjami transportowo-wentylacyjnymi, zawodnionych skałach, gdy dopływ wody na dno
decydującymi często o bezpieczeństwie ludzi przeby- drążonego szybu nie przekracza 0,5 m3/min, charak-
wających w podziemiach kopalni, a także ze względu na teryzujących się statecznością odpowiednią dla zabez-
długoletni czas ich istnienia, są niewątpliwie najważniej- pieczenia obudową odsłoniętych w czasie drążenia
szymi wyrobiskami kopalni. Z tego powodu, powinny odcinków szybu:
być głębione ze szczególną starannością, z zachowaniem
wszystkich, określonych na etapie projektowania, uwa-  sposób krótkich odcinków,
runkowań i wymogów.  sposób długich odcinków;
WIADOMOŚCI GÓRNICZE 10/2009 623
" metody specjalne  stosowane w skałach zawodnio- " przy obudowie betonowej (najczęściej stosowany typ
nych, skałach, gdy dopływ wody na dno drążonego obudowy szybowej), po wykonaniu obudowy ostatecz-
szybu przekracza 0,5 m3/min, charakteryzujących się nej wyższego odcinka, wybiera się warstwę urobku
statecznością utrudniającą zabezpieczenie obudową zalegającego na dnie, odsłaniając przez to ocios na
odsłoniętych w czasie drążenia odcinków szybu: wysokość kolejnego odcinka, opuszcza się szalunek
i wylewa kolejny odcinek obudowy ostatecznej.
 metoda obudowy wbijanej  stosowana do głęboko-
ści 15 m, a w przypadku skał słabo zawodnionych Przy wylewaniu betonu stosuje się przesuwne
do 30 m, osłony, współpracujące z pomostem wiszącym. Otrzy-
 metoda obudowy opuszczanej, muje się wtedy obudowę rury szybowej składającej się
 metoda kesonowa, z betonowych kręgów, oddzielonych od siebie złączami
 metoda sztucznego obniżania poziomu wody, technologicznymi.
 metoda mrożeniowa, Na rysunku 4 przedstawiono schemat głębienia szybu
 metoda petryfikacji (tamponażu) skał. sposobem krótkich odcinków, z zaznaczeniem ociosu,
obudowy ostatecznej, szalunku (z pierścieniem i butem)
Cykl technologiczny każdej metody drążenia szybu oraz warstwy urobku na dnie.
składa się z czterech podstawowych procesów:
3.1.2. Drążenie sposobem długich odcinków
" urabianie skał i ładowanie urobku,
" odstawa urobku, W przypadku, gdy skały  w których jest drążony
" wykonywanie obudowy (tymczasowej szyb  charakteryzują się dużą wytrzymałością, głębokość
i ostatecznej lub tylko ostatecznej), zabierek odsłaniających ocios może mieć wysokość od
" zakładanie zbrojenia szybu. 10 do 40 m [3].
Przy tak dużym odsłonięciu jest już wymagane wyko-
W przypadku drążenia szybu na głębokości, na której nywanie obudowy tymczasowej (np. łuki dwuteownikowe)
będzie wykonywane podszybie i budowany poziom wy- lub wstępnej (np. kotwie wklejane, siatki stalowe), a do-
dobywczy, cykl technologiczny jest poszerzony o wyko- piero po usunięciu całego zalegającego urobku, obudowy
nywanie wlotów do podszybia tego poziomu. ostatecznej. Obudowa tymczasowa lub wstępna są wyko-
nywane w kierunku z góry w dół. Obudowa ostateczna,
3.1. Głębienie szybu metodą zwykłą wykonywana z dołu do góry, powstaje podobnie jak przy
sposobie krótkich odcinków. Na kolejnych odcinkach łuki
Głębieniem szybu nazywamy jego wykonywanie do
określonego poziomu kopalni, na którym następnie będą
drążone korytarzowe wyrobiska udostępniające.
Jeżeli szyb już istnieje, a wykonuje się tylko jego
nowy odcinek do niżej położonego poziomu, to wówczas
mamy do czynienia z pogłębianiem szybu. Głębienie
szybu metodami zwykłymi jest zawsze prowadzone
z wykorzystaniem techniki wiertniczo-strzelniczej do
urabiania warstw skalnych.
3.1.1. Drążenie sposobem krótkich odcinków
Przy drążeniu szybu sposobem krótkich odcinków
wykonuje się zabierki odsłaniające ocios, których wyso-
kość wynosi:
" przy obudowie murowej z cegły lub betonitów
 od 2 do 6 m,
" przy obudowie betonowej  od 3 do 5 m.
W tym sposobie nie wykonuje się obudowy tymcza-
sowej, jest wymagana tylko staranne obrywanie ociosu,
a po wybraniu urobku z odsłoniętego odcinka wykonuje
się obudowę ostateczną:
Rys. 4. Schemat głębienia szybu sposobem krótkich odcinków
z zaznaczeniem ociosu, obudowy ostatecznej, szalunku
" przy obudowie murowej, najpierw na warstwie urob-
(z pierścieniem i butem), warstwy urobku na dnie
ku zalegającej na dnie, a następnie z rusztowania lub
1  pomost dwupiętrowy, 2  zawieszanie ładowarki kabinowej,
wiszącego pomostu roboczego, 3  chwytak ładowarki, 4  odeskowanie stalowe, 5  kubeł
624 WIADOMOŚCI GÓRNICZE 10/2009
obudowy tymczasowej są rozbierane, a elementy obudo- 3.2. Głębienie szybu metodami specjalnymi
wy wstępnej mogą być likwidowane lub stanowić część
obudowy ostatecznej (w przypadku wylewania obudowy Wymienione wcześniej metody specjalne głębienia
betonowej). szybu  obudowy wbijanej, obudowy opuszczanej, keso-
Na rysunku 5 przedstawiono schemat głębienia szybu nowa i sztucznego obniżania poziomu wody, są metodami
sposobem długich odcinków, z zaznaczeniem ociosu, bardzo rzadko już dziś stosowanymi. Mogą one mieć
obudowy ostatecznej, szalunku (z pierścieniem i butem) ewentualne zastosowanie przy wykonywaniu płytkich
oraz warstwy urobku na dnie. szybów lub na początkowych odcinkach głębokich szy-
bów (40�150 m) i to pod warunkiem występowania skał
a)
b)
o odpowiedniej, niezbyt twardej strukturze i małym lub
średnim zawodnieniu.
Obecnie najważniejsze w praktycznym zastosowaniu
są metody mrożeniowa i petryfikacji skał.
3.2.1. Metoda mrożeniowa
Metoda ta znajduje szerokie zastosowanie przy znacz-
nych dopływach wód, zarówno dla skał luz
nych, jak
i szczelinowatych, przy dowolnej głębokości ich zalega-
nia. Ma ona na celu wytworzenie wokół drążonego szybu
wodoszczelnego płaszcza zamrożonych skał o grubości
zależnej od rodzaju skał, temperatury mrożenia, średnicy
wyłomu szybu i wysokości ociosu odsłanianego w czasie
prowadzenia robót [7]. Schemat układu otworów mroże-
niowych szybu przedstawiono na rysunku 6.
Najczęściej jest stosowana przy mrożeniu prowadzo-
nym z powierzchni, czynnikiem mrożącym przepływają-
cym w rurach mrożeniowych o średnicy Ć150 mm z rura-
mi opadowymi o średnicy około Ć50 mm, wprowadzonych
do wywierconych otworów. Przez rury jest przetłaczany
Rys. 5. Schemat głębienia szybu sposobem długich odcinków
zimny roztwór chlorku wapnia CaCl2, schładzany zimnym
z zaznaczeniem ociosu, obudowy ostatecznej, szalunku
amoniakiem, który oziębia skały i powoduje wytworzenie
(z pierścieniem i butem), warstwy urobku na dnie
wokół każdego otworu (A) słupa zamrożonych skał (B).
a  głębienie przodku, b  wykonawstwo obudowy ostatecznej
Słupy wokół rur wzajemnie przenikają się i wytwarza się
(1  pomost wiszący, 2  obudowa tymczasowa, 3  stopa szybowa,
4  obudowa ostateczna)
wtedy wodoszczelny pierścień zmrożonej skały; o jego
Rys. 6. Schemat układu otworów mrożeniowych szybu
Głębienie szybu metodę mrożeniową: 1  pierścień rozdzielczy, 2  rury wlotowe (zasilające), 3  rury mrożeniowe,
4  rury odprowadzające ług ocieplony, 5  strop piwnicy mrożeniowej z warstwę izolacyjną, 6  przykrycie z bali drewnianych, 7  obudowa
WIADOMOŚCI GÓRNICZE 10/2009 625
grubości decyduje wielkość cięciwy przenikania (C), mo- Stosuje się dwa sposoby cementacji górotworu:
gący pełnić funkcję obudowy na czas głębienia szybu.
Po zamrożeniu górotworu na całej długości przekroju " cementację wyprzedzającą  prowadzoną najczęściej
poprzecznego projektowanego szybu, zamrożone skały z dna głębionego szybu, polegającą na odwierceniu
urabia się robotami strzałowymi lub mechanicznie poprzez układu otworów w układzie wachlarzowym, wycho-
zwiercanie. Na odcinku zamrożonych skał obudowę szybu dzących około 2,5 m poza obrys wyłomu szybu (w celu
stanowią obudowa wstępna i ostateczna, przedzielone hy- stwierdzenia, czy wodonośność wynosi co najmniej
droizolacją wykonaną ze specjalnej folii. Rodzaj i grubość 0,05 l/min/m, do otworów najpierw wtłacza się wodę,
poszczególnych obudów są dobierane w zależności od a następnie mieszaninę wodno-cementową);
ciśnienia hydrostatycznego wody zalegającej w skałach. " cementację uzupełniającą  prowadzoną w przypadku,
gdy przez obudowę szybu przesącza się woda (wtedy
3.2.2. Metoda petryfikacji skał obudowę i przylegające do niej zawodnione skały
uszczelnia się poprzez wcześniej pozostawione lub
Petryfikacja, inaczej zeskalanie, jest sztucznym odwiercone otwory cementacyjne).
wzmacnianiem i uszczelnianiem górotworu przy pomocy
wtłoczonych do niego różnych środków chemicznych, Liczbę otworów cementacyjnych ustala się najczęściej
żywic lub zawiesin cementowych. doświadczalnie, odwiercając (w miarę potrzeby) kolejne
otwory podczas prowadzenia procesu cementacji.
Wyróżniamy następujące metody petryfikacji skał Do prowadzenia cementacji stosuje się cement port-
[5]: landzki, a przy wodach agresywnych cement hutniczy lub
glinowy. W wielu przypadkach jako środki uszczelniające
" chemicznego zeskalania  przy pomocy szkła wodne- wiążące typu mineralnego stosuje się mieszaniny gipsowo-
go i chlorku wapnia (stosuje się ją także do uszczel- anhydrytowe [4].
niania), Na początku cementacji należy stosować mieszani-
" elektrochemicznego zeskalania  przy pomocy wtła- nę o średniej gęstości. Jeżeli opory wtłaczania są duże,
czania szkła wodnego i chlorku wapnia, z jednoczes- gęstość należy zmniejszać do takiej wielkości, że jest
nym przepuszczaniem prądu elektrycznego stałego, możliwe jeszcze wiązanie cementu, a gdy są małe  zwięk-
" glinizacji  przy pomocy wtłaczania do górotworu za- szać do takiej wielkości, aby było możliwe przetłoczenie
wiesiny gliniastej, ilastej lub bentonitowej (stosowana mieszaniny przez pompę.
przede wszystkim dla uszczelnienia, a nie zwiększenia
wytrzymałości), 4. Pogłębianie szybów i szybików
" bitumizacji  przy pomocy wtłaczania bituminów,
podgrzanych wcześniej do stanu płynnego (stosuje się W miarę schodzenia z eksploatacją pokładów na coraz
ją także do uszczelniania), większą głębokość, w celu umożliwienia prowadzenia
" iniekcji  poprzez wtłaczanie żywic syntetycznych odstawy urobku i uniknięcia sprowadzania powietrza na
wraz utwardzaczem chemicznym (stosuje się ją także upad (tzw. wentylacji podpoziomowej), często zachodzi
do uszczelniania, nawet w skałach kurzawkowych) potrzeba pogłębienia istniejących szybów i szybików do
" cementacji skał górotworu  najpowszechniej sto- niższych poziomów wydobywczych. Pogłębianie może
sowana. być wykonywane:
Celem metody cementacji skał górotworu jest wytwo- " z góry w dół,
rzenie wokół projektowanego wyłomu szybu płaszcza za- " z dołu do góry  nadsięwłomem,
cementowanych skał, uszczelniającego i wzmacniającego " równocześnie z góry w dół i z dołu do góry.
skały na czas budowy i eksploatacji szybu. Stosuje się
ją w wysoko i średnio zawodnionych szczelinowatych W celu zapewnienia bezpieczeństwa, przy pogłębianiu
skałach zwięzłych (piaskowce, łupki, wapienie) oraz szybu z góry w dół, na czas prowadzenia robót w szybie
w żwirach i piaskach gruboziarnistych. Nie stosuje się jej montuje się pomosty ochronne, pozostawia się półkę skal-
w skałach kurzawkowych lub przy znacznych prędkoś- ną lub wykonuje się tzw. sztuczny korek, np. z rur, z lin
ciach przepływającej wody, która wymywałaby wtłaczaną stalowych lub kasztów drewnianych. Ich zadaniem jest od-
mieszaninę uszczelniająco-wzmacniającą. separowanie rury szybowej od rury nowo wykonywanej.
Metoda jest skuteczna, jeżeli wodochłonność otworu, Pogłębianie z dołu do góry (nadsięwłomem) można
tzn. ilość wody wtłaczanej do wywierconych w zawod- prowadzić:
nionej skale otworów nie jest mniejsza niż 0,05 l/min/m
otworu. Woda powinna być wtłaczana pod ciśnieniem " pełnym przekrojem w szybie lub szybiku o przekroju
około 10 % większym od ciśnienia hydrostatycznego poprzecznym nie większym niż 12 m2:
stwierdzonego w zawodnionej warstwie. Cementacja jest
uważana za skuteczną, jeżeli ilość wody dopływającej  z wykonywaniem obudowy tymczasowej i gro-
na dno drążonego szybu zostanie zmniejszona o 80 % madzeniem urobku, a następnie wykonywaniem
w stosunku do pierwotnego dopływu. obudowy ostatecznej z góry w dół,
626 WIADOMOŚCI GÓRNICZE 10/2009
 sposobem krótkich odcinków, z wykonywaniem z nich mają decydujące znaczenie przy wyborze sposobu
obudowy ostatecznej, głębienia i rodzaju zastosowanej obudowy szybowej, są
więc decydującymi czynnikami związanymi z kosztem
" małym przekrojem, z póz
niejszym jego poszerzaniem, wykonania szybu.
prowadzonym z góry w dół. Najczęściej mało prawdopodobne jest jednoczesne
optymalne spełnienie wszystkich przedstawionych uwa-
Droga dojścia załogi do przodka przedziałem dra- runkowań. Wtedy, po przeprowadzeniu niezbędnych analiz
binowym w szybach (szybikach) pogłębianych metodą technicznych i ekonomicznych, miejsce na lokalizację
nadsięwłomu nie może przekraczać 50 m. Szyb (szybik) szybu powinno zostać wybrane tak, aby koszt jego wy-
wykonywany metodą nadsięwłomu o wysokości powyżej drążenia był jak najniższy.
20 m, wyposaża się w szczelne pomosty [8]: Mając na uwadze przedstawione w encyklopedycznym
skrócie rozważanie trzeba podkreślić, że od wielu lat
" roboczy  w przodku nadsięwłomu, w Polsce szybów w zasadzie się nie buduje, lecz użytkuje,
" bezpieczeństwa  w odległości 2�3 m pod pomostem czy też likwiduje. Likwidacja szybów wynika zarówno
roboczym, z potrzeby upraszczania modelu istniejących kopalń jak
" ochronny  zabudowany nie wyżej niż 6 m nad pozio- i ich likwidacji. Na ogół okres użytkowania szybów sięga
mem podszybia. dziesiątków lat i są one niezwykle kosztowne zarówno
w trakcie eksploatacji, jak również budowy. Stąd też de-
Otwory, w pomoście ochronnym i bezpieczeństwa, cyzje dotyczące ich usytuowania, doboru funkcji, zmiany
przeznaczone dla przejścia ludzi i ewentualnego ruchu ich parametrów oraz likwidacji są niezwykle ważne.
wyciągu, zabezpiecza się klapami otwieranymi tylko na Upraszczanie struktury kopalń w wyniku likwidacji
czas przejścia lub przejazdu. szybów miało istotny wpływ na zmniejszenie kosztów
produkcji górniczej. Proces likwidacji szybów jest za-
5. Podsumowanie gadnieniem równie skomplikowanym jak i ich budowa.
Powinien zatem być prowadzony na podstawie rzetelnie
W celu zminimalizowania kosztów udostępnienia przygotowanym projekcie i zrealizowany przez odpowied-
złoża, szyb powinien być usytuowany tak, aby liczba nio do tego przygotowane zespoły ludzkie [1]. Zmniejsze-
i długość koniecznych do wydrążenia wyrobisk udostęp- nie liczby szybów w kopalniach węgla kamiennego ma
niających były możliwie jak najmniejsze oraz długość ścisły związek z prowadzoną restrukturyzacją techniczną.
dróg transportowych do poszczególnych części kopalni Największa dynamika tego spadku miała miejsce w latach
była mniej więcej jednakowa. 1997-2001.
O ostatecznym wyborze miejsca na głębienie szybu
decydują warunki planowanej lokalizacji [6]:
Literatura
" hydrogeologiczne  zawodnienie (ilość wody do-
pływającej do drążonego wyrobiska), występowanie
1. Czaja P.: Wybrane zagadnienia projektowania likwidacji
uskoków wodonośnych i kurzawek,
szybów. Mat. Konf. SzEP Kraków 2000
" geomechaniczne  rodzaj i własności fizykomechanicz-
2. Chudzicki A.: Ocena stanu obudów szybowych w kopal-
ne urabianych warstw skalnych, szczególnie z określe-
niach PW. Przegląd Górniczy 1987, nr 10
niem zalegania warstw trudnych do przebicia,
3. Głuch P., Szczepaniak Z.: Głębienie szybów. Skrypt Poli-
" geologiczne  ilość, grubość, nachylenie pokładów, techniki Śląskiej nr 1130. Gliwice 1983
4. Głuch P., Szczepaniak Z.: Głębienie szybów. Skrypt Poli-
odległość między pokładami, występowanie zaburzeń
techniki Śląskiej nr 1365. Gliwice 1987
geologicznych, ilość oraz jakość kopaliny uwięzionej
5. Klich A. i in.: Maszyny i urządzenia dla inżynierów bu-
w filarze ochronnym ustanowionym dla szybu,
downictwa podziemnego. Wyrobiska korytarzowe i szybowe
" techniczne  długość dróg wentylacyjnych i transpor-
w górnictwie. Katowice 1999
towych,
6. Ostrihansky R.: Eksploatacja podziemna złóż węgla ka-
" technologiczne  możliwość pogłębienia szybu,
miennego. Wydaw.  Śląsk , Katowice 1996
w przypadku możliwości prowadzenia eksploatacji
7. Probierz K., Strzałkowski P.: Zarys podziemnego górni-
na niższych poziomach wydobywczych,
ctwa węgla kamiennego. Gliwice 2007.
" terenowe  ukształtowanie terenu, powierzchniowe 8. Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 28 czerwca
2002 roku w sprawie bezpieczeństwa i higieny pracy oraz specja-
zbiorniki wodne, możliwość doprowadzenia połączeń
listycznego zabezpieczenia przeciwpożarowego w podziemnych
komunikacyjnych, możliwość zlokalizowania niezbęd-
zakładach górniczych. DzU 02.139.1169
nych obiektów powierzchniowych, doprowadzenie
9. Szot M., Szade A., Bochenek W.: Nowatorski układ diag-
zasilania elektrycznego, odprowadzanie wypompo-
nozowania parametrów geometrycznych szybów górniczych
wanych wód dołowych.
z wykorzystaniem pionowników laserowych. Mat. Konf. I
Polskiego Kongresu Górniczego, Kraków 2007
Każdy z tych czynników może mieć wpływ na poziom
10. Śmietana K., Razowski M.: Zastosowanie metody
bezpieczeństwa pracy w wyrobiskach podziemnych oraz
radarowej do kontroli grubości obudów szybowych. Przegląd
na efektywność ekonomiczną kopalni. Pierwsze dwa Górniczy 1986, nr 5
WIADOMOŚCI GÓRNICZE 10/2009 627