Prof. zw. dr hab. inż. Jerzy Antoniak, Politechnika Śląska
Mgr inż. Andrzej Szkarłat, KW S.A. KWK Ziemowit
Inż. Krystian Boba, KW S.A. KWK Ziemowit

NOWOCZESNE ROZWIĄZANIE ODSTAWY UROBKU

ZE ŚCIANY WYSOKO WYDAJNEJ NR 903

W KW S.A. KWK ZIEMOWIT Z WYKORZYSTANIEM TAŚM GTP

We współczesnych kopalniach głębinowych wydobycie węgla kamiennego roz­

poczyna się w ścianach o średniej długości od 200 do 300 m. Eksploatację przewa­
żnie prowadzi się systemem ścianowym podłużnym z zawałem stropu. Ściany, w
zależności od warunków górniczo-geologicznych, wyposaża się w obudowy zme­
chanizowane, ścianowe przenośniki zgrzebłowe oraz w kombajny dwubębnowe.
Wydobycie dobowe z jednej ściany waha się od kilku do kilkudziesięciu tysięcy ton
urobku. Przykład ściany węglowej o dużej wydajności wraz z opisem wyposażenia
mechanicznego, uruchomionej w kopalni Ziemowit, pokazano na rys. 1.

Rys. 1. Techniczne wyposażenie ściany 903 w pokładzie 209 na poziomie 650 m, oddział GV

w kopalni Ziemowit, z uwzględnieniem przenośników taśmowych podścianowych

Jest to już trzecia ściana w pokładzie 209 na poziomie 650 m w oddziale GV w

KW S.A. KWK Ziemowit. Kopalnia Ziemowit zaplanowała wybieranie ścianą 903
(poprzednio 901, 902) na całą grubość pokładu od 3,9 do 4,5 m. Długość ściany
wynosi 185 m, wybieg całkowity 2375 m, nachylenie poprzeczne i podłużne od 2º
do 6º. Średnie wydobycie wynosi 8000 t/d. W ścianie pracuje kombajn KSW 1140E
o mocy całkowitej 1140 kW i napięciu zasilania 3,3 kV. Przy średnicy organów 2,5 m
zabiór wynosi 0,8 m, a siła uciągu na zębatce Eicotrack ma wartość 680 kN, przy
masie kombajnu 75 t. Prędkości manewrowania i robocza przyjmują wartości od 0
do 19,6 m/min. Urobek jest podawany na ścianowy przenośnik zgrzebłowy Rybnik
330/1100 o prędkości łańcucha 2x

φ

38x137 mm wynoszącej 1,42 m/s. Moc silników

wynosi 3x400 kW, a płynny rozruch przenośnika zgrzebłowego jest realizowany po­
przez trzy przepływowe sprzęgła wodne typu Voith 487DTPPWL.2.1.06. Wydajność
przenośnika dochodzi do 3000 t/h. Napięcie zasilania wynosi 1,0 kV. Na przeno­
śniku w pobliżu przesypu zabudowano kruszarkę ścianową KS-1 o mocy napędu 85
kW. Ściana wyposażona jest w obudowę zmechanizowaną typu Pioma 22/46 POz
sterowaną sterownikami hydraulicznymi 18 funkcyjnymi Tiefenbach. Sekcje obudo­
wy (122 szt.) są zasilane emulsją olejowo-wodną pod ciśnieniem 31,5 MPa. Przeno­
śnik zgrzebłowy podścianowy Glinik 1024 napędzają dwa silniki, każdy o mocy 200
kW, współpracujące ze sprzęgłami wodnymi o stałym napełnieniu 562 TWVVYE-X
firmy Voith. Prędkość łańcucha 2x

φ

30x108 wynosi 1,9 m/s. Wydajność przenośnika

jest rzędu 2000 t/h. Na przenośniku tym zabudowano drugą kruszarkę typu Glinik
1500 o mocy silnika 132 kW i masie 11 t. Napęd przenośnika zgrzebłowego
podścianowego spoczywa na przesuwnej płycie urządzenia zwrotno-przesuwnego
typu Waran (firmy Sigma). Do przesuwania naprzemiennego przenośnika Klinik
1024 oraz zwrotni przenośnia taśmowego Pioma 1200 służą dwa siłowniki hy­
drauliczne zasilane z ścianowej magistrali hydraulicznej. Pociąg aparaturowy jest
podwieszony na szynach jezdnych usytuowanych nad podścianowym przeno­
śnikiem taśmowym i ma własny napęd.

Nowoczesnemu wyposażeniu mechanicznemu ściany odpowiada w pełni no­

watorskie rozwiązanie odstawy urobku ze ściany. W celu zmniejszenia przerw w wy­
dobyciu spowodowanych dużymi bryłami urobku, w ścianie i w chodniku zabudowa­
no kruszarki. W chodniku podścianowym, obok przenośników taśmowych typu
Pioma 1200, zainstalowano kolejkę podwieszaną typu Scharf (rys. 2) z ciągnikiem
spalinowym DZ66-3.1 i silnikiem o mocy 69 kW. W skład kolejki wchodzą dwa ze­
stawy transportowe. Pierwszy zestawu składa się z 5 ław 10-osobowych (zestaw do
transportu załogi), a skład drugiego zestawu to trzy belki Vario 6 t (zestaw trans­
portowy).

Odstawa przenośnikowa urobku ze ściany 903 pracuje w ekstremalnie trud­

nych warunkach, ze względu na agresywność kopalnianych zasolonych wód wykra­
plających się ze stropu na przenośniki, dużą (95%) wilgotność atmosfery oraz trans­
portowanie urobku o dużej twardości – od 33 do 35 MPa. W urobku około 5% stano­
wi skała płonna. Jego gęstość usypowa wynosi około 1,1 t/m

3

. Ziarna urobku po

wyjściu z dynamicznej kruszki podścianowej mają od 5 do 300 mm. Niektóre zaś
bryły mają 700 mm długości i kształt nieregularny oraz ostre krawędzie.

Rys. 2. Przekrój poprzeczny chodnika podścianowego 063 w miejscu stacji osobowej SO-3

kolejki Scharf; poziom 650, rejon ściany 903 w kopalni Ziemowit

1 – przenośnik taśmowy Pioma 1200, 2 – lokomotywa spalinowa kolejki podwieszonej

Scharf, 3 – trasa kolejki podwieszonej, 4 – przejście na stacji osobowej, 5 – kable, 6 – ruroci­

ąg

przeciwpożarowy, 7 – rurociąg odwadniający, 8 – obudowa łukowa podatna trzyczęściowa

ŁP10/V29/A, ŁPP10/V29/A i czteroczęściowa ŁP13/V29/4/A

W chodniku podścianowym zainstalowano dwa przenośniki typu Pioma 1200,

wyposażone w napędy NPD 250 (rys. 3), charakteryzujące się umieszczeniem sil­
ników pod taśmą, co znacznie zmniejsza szerokość napędu. W skład tego napędu
wchodzą: dwustopniowa przekładnia zębata 1, rama pod silnik 2 i silnik o mocy
250 kW, sprzęgło elastyczne i hamulec bębnowy 3 ze zwalniakiem elektrohy­
draulicznym ExZEM, bęben napędowy 4 o średnicy 830 mm, tor łukowy 5, po
którym porusza się wózek silnika, służący do łatwego odsunięcia silnika od prze­
kładni, ściana boczna 6 połączona z podstawą napędu 8 i złączony z podstawą na­
pędu manipulator 7, przeznaczony do prac montażowych i demontażowych. Zaletą
napędu jest duża moc silników, typizacja, zwarta budowa (szerokość – 2,6 m, wy­
sokość – 1,53 m, długość dwóch jednostek napędowych – 5,3 m) i usytuowanie
części napędu pod taśmą, a ponadto ułatwienie prac montażowych oraz demonta­
żowych, dzięki zastosowaniu łukowego manipulatora, a także łatwość zdjęcia

ściany czołowej przekładni zębatej. Łagodny rozruch przenośnika zapewniają
sprzęgła hydrodynamiczne o stałym wypełnieniu firmy Voith (tabl. 1).

Przenośnik Pioma 1200 jest wyposażony w pętlice magazynującą odcinek

taśmy długości 100 m (długość pętlicy 50 m). O długość takiego odcinka skracana
jest taśma przenośnika usytuowanego najbliżej ściany w miarę postępu czoła
ściany. Skracania to odbywa się przez wpinanie lub wypinanie odcinaka taśmy dłu­

Rys. 3. Napęd NPD 250

(FMG Pioma S.A.)

gości 100 m tak, aby nie niszczyć 200-metrowych odcinków taśmy zainstalowanych
w przenośniku. Taśmy w tych przenośnikach są łączone mechanicznymi
połączeniami zawiasowymi typu Flexco-Rivet. Z tych też względów taśmy typu GTP
firmy FTT Stomil Wolbrom S.A. mają cztery przekładki tkaninowe. Czas wykonania
połączenia wynosi około 2 h.

W odstawie oddziałowej pracuje siedem przenośników, które tworzą taśmociąg

długości 3770 m. Dane techniczne przenośników taśmowych podano w tabl. 1.

Pozytywne doświadczenia nabyte w latach poprzednich przyczyniły się do za­

budowania w przenośnikach taśmowych podścianowych i oddziałowych taśm trud­
no palnych typu GTP 1200/4 i GTP 1600/4 firmy FTT Stomil Wolbrom S.A. Wyposa­
żenie mechaniczne ściany 903 i środki techniczne odstawy urobku można uznać za
modelowe i w pełni niezawodne przy około 20-godzinowym dniu roboczym.

Przenośniki taśmowe podścianowe typu Pioma 1200 w pełni odpowiadają ce­

chom nowoczesnych przenośników do wysoko wydajnych ścian węglowych, do
których zalicza się: zwartą budowę napędów, które są wyposażone w specjalne
układy rozruchowe, zapewniające łagodny rozruch przenośnika, oraz w przekładnie
zębate wąskiej budowy; odstawę urobku z dużą prędkością; silniki napędowe o du-
żych mocach, dzięki czemu zbędne są napędy pośrednie; możliwość instalowania
pętlicowego zasobnika taśmy do magazynowania taśmy dużej długości; nowo­
czesne rozwiązanie trasy przenośnika o specjalnym mocowaniu krążników; możli­
wość pokonywania łuków w płaszczyźnie poziomej i pionowej; specjalne rozwiąza­
nie stacji zwrotnej współpracującej z podścianowym przenośnikiem zgrzebłowym;
modułową konstrukcję wysięgnika i inne.

W kopalniach mogą wystąpić znaczne zróżnicowania typów zastosowanych

przenośników taśmowych w odstawie oddziałowej; z reguły stosuje się przenośniki
z taśmą 1000 lub 1200 mm. Przenośniki z taśmą szerokości 1200 mm mogą zapew­
nić wydajność od 1200 do 1500 t/h. Długości dróg odstawy podścianowej od­
powiadają wybiegowi ściany (kilkaset metrów do 3 km; w USA do 11 km). Długość
dróg odstawy oddziałowej, którą tworzy do 10 przenośników, dochodzi do kilku kilo­
metrów i jest zróżnicowana pod względem nachylenia – od poziomych do +15º lub –
14º. Konfiguracja dróg odstawy zmienia się dość często, w związku z tym kopalnie
wykorzystują różne przenośniki, będące już w ich posiadaniu. Do napędu tych
przenośników stosuje się silniki o mocach 55, 75, 90, 132 oraz 250 kW.

Tablica 1

Przenośniki taśmowe podścianowe w ścianie 903 i oddziałowe w oddziale GV

w KW S.A. KWK Ziemowit

Numer
ciągu
taśmow
ego

Typ

przeno­

śnika

Długość

trasy, m

nachylenie

stopnie

Szerok

ość

taśmy

mm

Pręd­

kość

taśmy

m/s

Wydaj­

ność

t/h

Liczba x moc

jednostek na­

pędowych

Rodzaj roz­

ruchu

2

Pioma

1200

1186

+1

1200

3,15

1200

2x250

+2x15 pętlica

Voith 562

TWVVYE*

1

Pioma

1250

1200

3,15

1200

2x250

Voith 562

1200

+1

+45 pętlica

TWVVYE

7

Gwarek

1200

340

+3

1200

3,0

1200

2x100

+15 pętlica

RTSE

200**

6

Gwarek

1200

770

+3

1200

3,0

1200

3x100

+15 pętlica

RTO-

400/1/24**

5

Gwarek

1200

510

+9

1200

3,0

1200

2x100+2x132

+2x15 pętlica

RTO-

400/1/24

4

Gwarek

1200

770

+1

1200

3,0

1200

2x132

+15 pętlica

OWD***

1202K

3

Gwarek

1200

790

+1

1200

3,0

1200

2x132

+15 pętlica

RTO-400/1

2

Gwarek

1400

460

+1

1400

3,15

2000

2x250

+15 pętlica

OW-1484

WR/II/***

1

Gwarek

1400

130

+1

1400

3,0

2000

2x90

OWD

1202K

* wodne sprzęgło hydrodynamiczne o stałym napełnieniu
** rozrusznik tyrystorowy, *** wyłącznik stycznikowy

Jednak, z uwagi na wzrastające wydobycie z jednej ściany, dążność do zwięk­

szenia długości pojedynczego przenośnika oraz na odstawę dużych brył urobku,
coraz częściej stosuje się długie przenośniki z taśmą szerokości 1400 mm wyposa­
żone w napędy z silnikami o mocy 250 lub 500 kW, sterowanymi przemiennikami
częstotliwości. W uzasadnionych przypadkach przenośniki te mogą być wyposażo­
ne w napędy pośrednie, np. typu taśma-taśma lub typu bębnowego.

WNIOSKI

Pozytywne doświadczenia ruchowe potwierdziły słuszność przyjętej koncepcji

ujętej w projekcie i realizacji systemu transportu przenośnikami taśmowymi urobku
z wysoko wydajnej ściany węglowej 903 w kopalni Ziemowit. System ten okazał się
w pełni nowoczesny o wysokiej gotowości eksploatacyjnej. Odstawa jest
wspomagana kruszeniem urobku przez dwie kruszarki, ścianową i podścianową, a
także prawidłowym załadunkiem urobku na przenośnik taśmowy z przenośnika
zgrzebłowego podścianowego. Poprawna odstawa urobku jest także wynikiem za­
stosowania w przenośnikach taśm tkaninowo-gumowych trudno palnych produkcji
FTT Stomil Wolbrom S.A. Okresowe graniczne obciążenia przenośników
taśmowych z taśmą szerokości 1200 mm, poruszającą się z prędkością 3,15 m/s
będą zmuszały kopalnie w przyszłości do zastosowania taśm szerokości 1400 mm.

Literatura
[1] Antoniak J.: Przenośniki taśmowe – Wprowadzenie do teorii i obliczenia. Wy­

dawn. Politechniki Śląskiej Gliwice 2004.

[2]

Kroker G.: High – Performance Operations at Great Deph at the „Ost” Mine with a Spe­
cial Focus on the Infrastructure of the „Wilhelm” Seam. RWTH Aachen 2003.

[3] Prospekty taśm przenośnikowych. FTT Stomil Wolbrom S.A. Wobrom 2004.

[4] Pyrcek H., Kuska J., Wójcicki W.: Przenośniki taśmowe pracujące w wy­

robiskach upadowych. XI Międzynarodowe Sympozjum „Nowe kierunki i
doświadczenia w budowie i bezpiecznej eksploatacji przenośników taśmowych
oraz urządzeń zasilających i sterujących”. PAN, FTT Stomil Wolbrom S.A.,
PKiMSA Carboautomatyka. Zakopane 7÷9.05.2003.