Kopaliny dzielimy na: Podstawowe:1) gaz ziemny, ropa naftowa, węgiel brunatny i kamienny 2) kruszce metali szlachetnych, rudy metali i metale w stanie rodzimym, rudy pierwiastków rzadkich i promieniotwórczych. 3) apatyt, baryt, fluoryt, fosforyt, gips, anhydryt, piryt, siarka rodzima, sole potasowe i potasowo-magnezowe, sól kamienna 4)azbest, bentonit, diatomit, dolomit, gliny biało wypalające się i kamionkowe, gliny i łupki ogniotrwałe, kaolin, grafit, kamienie szlachetne i ozdobne, kwarc, kwarcyt, magnezyt, miki, marmury, wapienie krystaliczne, piaski farmerskie i szklarskie, skalenie, ziemia krzemiankowa. Pospolite: wody podziemne.Złoże kopaliny: jest to naturalne nagromadzenie minerałów i skał oraz innych substancji stałych, gazowych, ciekłych; których wydobywanie może przynieść korzyść gospodarczą.Przedsiębiorca: jest to podmiot posiadający koncesję na wydobywanie kopaliny.Zakład górniczy: to wyodrębniony technologicznie i organizacyjnie zespół środków służących bezpośrednio do wydobywania kopalin ze złoża w tym wyrobiska górnicze, obiekty budowlane oraz technologicznie z nimi związane obiekty i urządzenia przeróbcze. Obszar górniczy: to przestrzeń w granicach której przedsiębiorca jest uprawniony do wydobywania kopaliny objętej koncesją.Teren górniczy: to przestrzeń objęta przewidywanymi szkodliwymi wpływami robót górniczych zakładu górniczego (obszar maksymalnego zasięgu wpływu).Klasyfikacja zasobów oraz kryteria bilansowości złóż:1) Zasoby geologiczne to całkowita ilość kopaliny znajdującej się w złożu.2) Zasoby bilansowe to część zasobów których eksploatacja jest technicznie możliwa i ekonomicznie uzasadniona. Muszą spełniać tzw. kryteria bilansowości.3) Poza bilansowe nie spełniają kryteriów bilansowości. 4) Zasoby Przemysłowe to takie które mogą być wyeksploatowane w konkretnych warunkach.5) Zasady nieprzemysłowe to takie które z przyczyn organizacyjno technicznych muszą zostać nie zagospodarowane (np. filar ochronny)6) Zasoby operatywne to część zasobów przemysłowych pozostała po odjęciu strat z prowadzonej eksploatacji (np. dokładność wybierania węgla koparkami).7) Zasoby odzyskiwalne są to zasoby odzyskane za pomocą środków pomocniczych ze strat. 8) Zasoby udostępnione to takie które pozwalają przystąpić do eksploatacji (np. wyrobisko przygotowawcze). Kryteria bilansowości: to cechy jakimi powinno się charakteryzować złoże aby mogło stać się przedmiotem eksploatacji. Są kryteria: 1) Opisowe np. położenie geograficzne, rodzaj kopaliny i zagospodarowania terenu, warunki geologiczno-górnicze. 2) Ilościowe dotyczą parametrów złoża. Wyróżnia się tu kryteria:a) ekon. np. cena surowca, zawartość składnika użytecznego w danej rudzie. Ogłasza je minister gospodarki i są opublikowane ale mogą się zmieniać. b) techniczne np. głębokość występowania, miąższość złożą zawartość składników użytecznych i szkodliwych, zasobność [tona/m2], wielkość dopływu wody, współczynnik k=N/Z (N/W) nadkład do złożą (lub węgla), mówi on ilości nadkładu przypadającego na jedną jednostkę węgla. Są dwa współczynniki- geologiczny (liniowy) kg=N/Z [m/m] - przemysłowy kp=N/Z [m3/tona].Wyrobisko odkrywkowe: przestrzeń w warstwach skorupy ziemskiej o określonych wymiarach i kształtach powstające w wyniku eksploatacji odkrywkowej. Klasyfikacja (kryteria) wyrobisk odkrywkowych: 1) granice poziome złoża 2) usytuowanie 3) relacja wyrobiska względem granic pionowych 4) rodzaj zastosowanego układu technologicznego Wyrobisko udostępniające (wkop) powstaje w pierwszej fazie tworzenia kopalni, powiększa swoje kształty aż do wyrobiska odkrywkowego.Podział wyrobisk: 1) ze względu na morfologię terenu: a) stokowe b) wgłębne c) skokowo-wgłębne 2) ze względu na poziome granice złoża: a) wkop skrajny b) wkop dośrodkowy Charakterystyka elementów geometrycznych wyrobiska odkrywkowego:
1) zwałowisko to bryła wykonana z warstw skorupy ziemskiej z materiału antropogenicznego 2) zbocze układ skarp, pięter, półek, poziomów, miedzy poziomów nachylonych w jednym kierunku łączących powierzchnię z dnem. 3) skarpa jest to powierzchnia powstała w wyniku urabiania narzędzia urabiającego łączy skrajne poziomy. Rodzaje skarp: nakładowe, złożowe, zwałowe. 4) piętro to część górotworu w ziemi zawarta między dwoma sąsiednimi poziomami. 5) poziom roboczy to płaszczyzna pozioma lub lekko nachylona na której umieszczone są maszyny zwałujące lub urabiające. 6) skarpa ruchoma - jest to skarpa na której prowadzi się urabianie lub zwałowanie. 7) zbocze układ poziomów lub półek oraz skarp nachylonych w jednym kierunku. 8) stok skarpy (zbocza) - płaszczyzna przechodząca przez górną i dolną krawędź skarpy (zbocza). Elementy konstrukcyjne skarpy, półki itd.: a) rowy opaskowe b) półki zabezpieczające. Na zboczu czołowym znajdują się dodatkowe elementy: a) rampa zjazdowa b) płaszczyzna manewrowa.
Systemy eksploatacji i wybierania to zbiór uporządkowanych zasad technologii które zgodnie prowadzone w konsekwencji prowadzą do racjonalnego wybierania złoża. System eksploatacji to sposób umniejszania złoża określonym kierunkiem przemieszczania się linii frontu eksploatacji. Wyróżnia się systemy eksploatacyjne: 1) system równoległy - linie frontu będą przemieszczać się na całej długości w różnych odstępach. 2) system wachlarzowy - linie frontu nie przemieszczają się o tą samą odległość lecz uzależnione jest to od danego punktu obrotu. Wielkość przesunięcia w określonym czasie jest uzależniona od odległości od punktu obrotu. 3) system mieszany.System wybierania to sposób umniejszania złoża określony przez przemieszczanie się frontów roboczych poszczególnych maszyn. Wyróżnia się systemy wybierania: 1) System ubierkowy oznacza że umniejszanie złoża przez maszynę urabiającą jest zgodne z kierunkiem eksploatacji. 2) system ścianowy - odmiana systemu ubierkowego gdzie maszyna urabia na całą długość frontu ale niewielkie warstwy (cienkie). Urabianie za pomocą materiałów wybuchowych i mechanicznie (koparki wielonaczyniowe, łańcuchowe pracujące na podwoziach szynowych nie obrotowych. 3) system zabierkowy - polega na umniejszaniu złoża przez maszynę pasami na szerokość przodka zwaną szerokością zbierki na całej szerokości frontu. W tym systemie pracują koparki łyżkowe jednonaczyniowe, kołowe wieloczerpakowe, łańcuchowe wieloczerpakowe. Systemy umniejszania złoża określone przemieszczaniem się linii frontu. Systemy eksploatacyjne: a) radialne b) spiralne c) promieniowy d) warstwowy KIERUNEK EKSPLOATACJI POWINIEN BYĆ PROSTOPADŁY DO KIERUNKU NAJWIĘKSZEJ ZMIENNOŚCI NAJISTOTNIEJSZEJ CECHY ZŁOŻAUkład technologiczny to zbór maszyn i urządzeń celowo dobranych i powiązanych w celu prowadzenia eksploatacji odkrywkowej złóż w wyrobisku otwartym.Urabianie: to odspajanie od calizny. Przeróbka to zmiana własności cech surowca (fizycznych) Zwałowanie planowane rozmieszczenie nadkładu i odpadów pochodzących z procesu przeróbczego. Odwadnianie jest stosowane: 1) dla ograniczenia zagrożeń wodnych (w postaci opadów atmosf., wypływów wód - naporu wód gruntowych na skarpy wyrobiska) 2) w celu poprawy jakości kopaliny (obniżenie wilgotności) Rekultywacja - przywrócenie pierwotnych cech, przywrócenie do pierwotnego użytkowania lub nadanie innych form użytkowania tego terenu. Kierunki rekultywacji: leśny, rolny, wodny. Już na etapie projektowym kopalni musi być zaplanowana likwidacja i rekultywacja Skały dzieli się na: 1) zwięzłe 2) spoiste: a) urabianie mechaniczne, b) urabianie hydraulicznie 3) sypkie Klasyfikacja protodiakonowa skał oparta jest o tzw. Współczynnik zwięzłości definiowany jako: f=Rc/100 Rc- wytrzym. skał na ściskanie. Wyróżniamy 10 kategorii i 4 pod kategorie: I- bardzo silnie zwięzłe(współ. Zwięzłości <20) bazalty II - silnie zwięzłe (15) III - zwięzłe (10) IIIa - zwięzłe IV - umiarkowanie zwięzłe V, Va - średniej zwięzłości VI - umiarkowanie miękkie VII - miękkie VIII - ziemiste IX - sypkie X - płynne. Przydatność skał zwięzłych na urabianie MW zależy od tzw. Gęstości akustycznej, szczelinowości, bloczności. Gęstość akustyczna definiowana jest jako: Aa = ρ* Vp [kg/m2*s] gdzie: ρ- gęstość środowiska(skał) Vp- prędkość fali podłużnej [m/s]. jeżeli wskaźnik zwięzłości jest: poniżej 0.8 to skały te można urabiać za pomocą koparek wielonaczyniowych kołowych
poniżej 3 - koparki jednonaczyniowe i wielonaczyniowe łańcuchowe powyżej 3 - materiały wybuchowe względnie przy współpracy zrywarek.
Przy projektowani odstrzału należy wziąć pod uwagę różnice Aa , dla próbek i dla calizny: Aa< 5*106[kg/m2*s] - skały luźne i miękkie, Aa= 5*106 - 15*106 - skały spękane twarde, Aa> 15*106 - skały monolityczne Przekrój skał po odstrzale: I - spękanie promieniowe spowodowane pierwotną falą naprężeń II - spękanie przy powierzchni obnażonej III - spękanie półkoncentryczne IV - spękanie spowodowane odprężeniem skał w kierunku wolnej przestrzeni. Materiał wybuchowy - ma określona wielkość energii która zależy od składu chemicznego. W czasie wybuchu jest wykonana praca. Energia dzieli się na: podmuchu, udźwigu, rozdrobnienia, dyssypacji, całkowita. Efekty urabiania określone są przez: 1) V- objętość odstrzelonej skały 2) kształt usypu urobku 3) stopień rozdrobnienia. Wskaźnik działania ładunku: K = r/z r- promień z - wysokość Wzór Minersa - wielkość ładunku w otworze: Q= q*V = qz3 [kg] gdzie: q- jednostkowe zużycie [kg/m3] V - objętość urobku [m3] Metody strzelania: 1 -otworami krótkimi 2 - otwor. długimi 3 - otwor. krótkimi lub długimi z poszerzonym dnem 4 - komorowo 5 - kawernami 6 - rozszczepkowe : a) ładunkiem w otworze b) ładunkiem podkładowym
c) ładunkiem nadkładkowym. Podział materiałów wybuchowych pod względem prędkości detonacji: Vd< 1000 m/s - wolno działające (miotające) Vd > 1000 m/s - materiały bryzantyczne albo szybko działające. Projektowanie odstrzału - przy projektowaniu musimy uwzględnić następujące czynniki: 1)związane z górotworem: gęstość, przewodzenie fal dźwiękowych, szczelinowość i zwięzłość 2) związane z efektem odstrzału: objętość urobku, stopień rozdrobnienia, geometria usypu(wysokość, szerokość podstawy) 3) związane z możliwością obciążenia środowiska: wstrząsy sejsmiczne, rozrzut odłamków, efekt dźwiękowy, bezpieczeństwo. Mechaniczne urabianie skał.Urabianie mechaniczne - to urabianie przy użyciu koparek łyżkowych jednonaczyniowych względnie wielonaczyniowych, wykorzystywane są też zrywaki skrzyniowe. Stosuje się do skał o wskaźniku zwięzłości poniżej 3. Cięcie termiczne polega na tym że wykorzystuje się własności minerałów które budują skałę i mają różną rozszerzalność Koparki jednonaczyniowe klasyfikuje się pod względem konstrukcji podstawowego zespołu (osprzęt) i zastosowania. Osprzęt składa się z: a) wysięgnika b) ramienia łyżki c) łyżki Rodzaje podwozi a) kołowe b) gąsienicowe c) kroczące Z pkt .widzenia przenoszenia napędu: a) osprzęt linowy b) osp. hydrauliczny
Rodzaje osprzętu : chwytakowy, łyżkowy (łyżka ma klapę), zgarniakowe Dane techniczne i parametry robocze: 1) pojemność naczynia Vn 2) rozstaw gąsienic i kół oraz nacisk na podłoże 3) moc silników 4) zasięgi robocze: a) wysokość urabiania nad i pod poziomowego ( h, t), b) promień urabiania (a), c) promień wyładunku (aw), d) wysokość wyładunku Koparki odkrywkowe- na podwoziu gąsienicowym, Vn= 3-8 m3 Koparki do robót ziemnych (budowlanych) - VN = 0.15 - 2.5 m3 na podwoziu gąsienicowym i oponowym. Większe jednostki - jako maszyny podstawowe w górnictwie surowców skalnych. Koparki nadkładowe - na podwoziu gąsienicowym Vn = 3-137 m3, stosowane jako maszyny podstawowe Koparki zgarniakowe - o podwoziu kroczącym Vn = 4-168 m3, o przedłużonych wysięgnikach. Koparki pracują przy współpracy transportu: samochodowego, taśmowego, szynowego. Dobór koparki do warunków złożonych i obliczenie wydajności: a) struktura przestrzenna (wysokość i szerokość pięter) b) zasięgi maszyn przy zabierce, urabianie.Wysokość pięter : Hmin - musi gwarantować napełnienie łyżki, Hmax - określają ją względy bezpieczeństwa. W skałach spoistych i rozluzowanych - Hmax = 1.5h W nadkładzie plastycznym i gdy skała jest spoista - Hmax = h gdzie: h - wysokość urabiania nad poziomem morza Szerokość zabierek A = a + (1+- sinw) wmax = 30-45o System urabiania: a) wkopem czołowym b) wkopem zabierkowym. Wydajność koparek łyżkowych :
Wydajność teoretyczna - Qt = 60 * I * nt [ m3/h]
Wydajność techniczna - Qtech = Qt * kn / kr [m3/h]
Wydajność efektywna - Qe = 60 * I * ne * kn / kr [m3/h]
Qek = Qe * Tk * ke [m3/rok ;m3/mieś.]
Gdzie: I - pojemność łyżki, nt - teoretyczna liczba cykli pracy [1/min],kn - współ. napełnienia łyżki, kr - współ. rozluzowania materiału,
ke - współ. wykorzystania kalendarzowego czasu pracy (ke = Tef / Tk) Tk - czas kalendarzowy pracy Tef - czas efektywny czyli czas kalendarzowy pomniejszony o wszelkiego rodzaju przerwy planowane i nie planowane