AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA

im. Stanisława Staszica

w Krakowie

Projekt oddziału wydobywczego.

Wykonał :

Łukasz Machniak

GiG gr.II1, III rok

Wydział Górnictwa i Geoinżynierii

Rok akademicki 2002/2003

1.Opis tematu - założenia projektowe

Projekt udostępnienia, przygotowania i eksploatacji partii złoża. Zakładamy pełną mechanizację z uwagi na dogodne warunki górniczo- geologiczne oraz wysoką koncentrację wydobycia z projektowanych ścian.

2. Opis warunków geologiczno - górniczych.

2.1. Budowa geologiczna i warunki zalegania złoża.

Złoże upada pod kątem 4° w kierunku południowo - wschodnim dlatego też jest możliwym wprowadzenie pełnej mechanizacji .Budowa geologiczna, warstwami stropowymi dla naszego pokładu są:

• 15,20 m - piaskowiec

• 1,80 m - łupek ilasty

• 2,80 m - łupek piaszczysty

• 2,70 m - piaskowiec drobnoziarnisty

• 3,80 m - łupek piaszczysty

• 18,00 m - piaskowiec różnoziarnisty

natomiast warstwy spągowe to:

• 13,40 m - łupek ilasty

• 1,50 m - łupek piaszczysty

• 2,50 m - piaskowiec

• 2,80 m - łupek ilasty

- 3,60 m - łupek piaszczysty

2.2. Charakterystyka pokładu.

Rozpoznana partia złoża jest o miąższości średnio 3,5 m czyli zaliczona jest do pokładów grubych. Pokład upada pod kątem 4° w kierunku południowo - wschodnim. Pokład jest ograniczony ze wszystkich stron uskokami tektonicznymi o różnych wielkościach zrzutu.

2.3. Zagrożenia naturalne

Zagrożenie wodne:

Zgodnie z decyzją OUG partia wybieranego złoża została zaliczona do II stopnia zagrożenia wodnego ale późniejsze doświadczenia i badania wykazały, że zagrożenie to związane jest głównie ze strefami uskoków i w sposób bezpośredni nie zagraża eksploatacji.

Zagrożenie metanowe:

Na podstawie badań i opinii Instytutu Bezpieczeństwa Górniczego Kopalni Doświadczalnej “Barbara”, OUG zaliczył wybieraną partię do pierwszej kategorii zagrożenia metanowego w granicach obszaru eksploatacji kopalni.

Zagrożenia wybuchem pyłu węglowego:

Wybierana partia została zaliczona do klasy „B” wybuchu pyłu węglowego. Profilaktyka zagrożeń wybuchu pyłu węglowego polega na stosowaniu półek z pyłem kamiennym bądź wodą. Kopalnia w której jest projektowany dany oddział wydobywczy została zaliczona do klasy B zagrożenia wybuchem pyłu węglowego.

Skłonność do samozapalenia węgla:

Węgiel o dużej skłonności do samozapalenia. Innych zagrożeń górniczych takich jak, wyrzuty gazów zaburzenia tektoniczne, zagrożenia radiacyjne nie stwierdzono.

3. Udostępnienie partii.

Przy udostępnianiu naszej partii skorzystano z wyrobisk już istniejących. Wyrobisko odstawcze wydrążone jest z pochylni ścianowej V w północno- zachodniej części złoża natomiast wyrobisko dostarczające świeże powietrze jest przedłużeniem pochylni transportowej I w północno-wschodniej części . Oba wyrobiska przebijają się przez uskoki i są wyrobiskami lekko nachylonymi. Wyrobiska udostępniające urabiane są w sposób mechaniczny ze względu na małą zwięzłość węgla, oraz skały płonnej za pomocą kombajnów ramionowych frezujących AM-50 firmy Alpine. Aby rozpocząć jak najszybciej eksploatację pierwsze drążone są wyrobiska: pochylnia O, pochylnia II-Pn, chodnik O, pochylnia V są to wyrobiska przez które będzie wpływało do ściany świeże powietrze , natomiast wyrobiska odstawcze drążone są prze drugi kombajn AM-50 i są to pochylnia VII, pochylnia VI. Istnienie tych wyrobisk umożliwia nam zbrojenie pierwszej ściany.

4. Wybór systemu eksploatacji.

Strop bezpośredni eksploatowanego pokładu stanowi warstwa piaskowca, co oznacza, że nie może być prowadzona eksploatacja z zawałem stropu gdyż piaskowiec trudno przechodzi w stan zawału. Dlatego do wypełniania pustki poeksploatacyjnej będzie stosowana podsadzka pneumatyczna ze stacją kruszenia kamienia na dole przy wykorzystaniu jedynie kamienia z robót udostępniających i przygotowawczych jako materiału podsadzkowego bez wydobywania go na powierzchnię (Rys. 1)

Rys.1. Schemat ciągu technologicznego podsadzki pneumatycznej z dołową stacją kruszenia materiałów.

Dostarczanie kamienia do podsadzarki, która znajduje się w bliskim sąsiedztwie likwidowanej pustki odbywa się za pomocą przenośników taśmowych z dołowej stacji kruszenia kamienia.

Kąt nachylenia pokładu jest nieduży (4º) co umożliwia wprowadzenie mechanizacji ściany.

Wskaźnik urabialności węgla jest nieduży co umożliwia prowadzenie eksploatacji za pomocą maszyn skrawających.

Biorąc pod uwagę warunki geologiczno-górnicze, a także kategorie zagrożeń naturalnych, dobieram system poprzeczny od granic, ubierkowy ( ścianowy ), na całą grubość złoża (średnio 3,5 m), z podsadzką pneumatyczną. (Rys.2.)

Rys.2. Podsadzka pneumatyczna (dmuchana).

Dla rozruchu ściany należy przetransportować urządzenia potrzebne do prawidłowego jej funkcjonowania. Odbywa to za pomocą kolejek podwieszanych do komory montażowej a stamtąd do przecinki ścianowej po torze szerokim za pomocą kołowrotu zainstalowanego w drugim chodniku przyścianowym. Przecinkę ścianową przed rozpoczęciem zbrojenia należy rozszerzyć do szerokości umożliwiającej swobodny obrót zmontowanego zestawu . Po przetransportowaniu zestawu obudowy do miejsca zabudowy w przecince ścianowej, należy zestaw ściągnąć z platformy za pomocą wciągarek lub siłowników hydraulicznych (Rys.3).

Rys.3. Rozruch ściany.

Po prawidłowym ustawieniu zestawu należy go podłączyć przewodami do układu zasilania i rozeprzeć z podpornością wstępną. Równocześnie z montażem zestawów należy montować przenośnik ścianowy a na nim kombajn urabiający.

W celu wprowadzenia zwiększonej koncentracji wydobycia ze ścian zostały zainstalowane zmechanizowane kompleksy ścianowe (kombajn urabiający, przenośnik zgrzebłowy, obudowa zmechanizowana, kompleks podścianowy) (Rys.4).

Rys.4. Kompleks ścianowy.

W normalnym biegu ściany po przejechaniu kombajnu pierwsze do calizny dosuwana jest obudowa w celu zabezpieczenia odkrytego stopu a następnie dosuwany jest przenośnik (Rys.5).

Rys.5. Normalny bieg ściany z zastosowaniem kompleksu ścianowego.

Po dojechaniu kombajnem do końca ściany kombajnista zmienia polożenie ramion i wycofując kombajn urabia blok węgla znajdujący się na długości kombajnu, a następnie wjeżdżając na rynny przenośnika częściowo dosuniętego wcina się pod kątem w caliznę węglową. Gdy tylny organ urabiający znajduje się naprzeciwko sekcji już dosuniętych do czoła ściany kombajnista ponownie zmieni położenie ramion oraz zmienia kierunek jazdy i wjeżdża na dosunięte do czoła ściany końcowe rynny wyprostowanego już przenośnika zgrzebłowego. Po dojechaniu do chodnika kombajnista ponownie zmienia położenie ramion, przygotowując w ten sposób kombajn do wykonania ponownego cięcia na całej długości ściany (Rys.6).

Rys.6. Manewry na końcu ściany.

Ustalono, że w danym obszarze występuje I stopień zagrożenia metanowego, czyli ilość metanu przypadająca na tonę czystej substancji węglowej wynosi 0,1-2,5 m³.

W celu zapewnienia właściwego stopnia bezpieczeństwa należy dostarczyć odpowiednią ilość powietrza do przodka. Przewietrzania ściany realizowane jest systemem „U” od calizny.

5. Dobór elementów technologicznych.

KOMBAJN ŚCIANOWY FREZUJĄCY SHEARER KSW-500-2A2V/2BPH/4,6

Kombajn Shearer KSW-500-2A2V/2BPH/4,6 Jest dwuramionowym kombajnem ścianowym przeznaczonym do dwukierunkowego, bezwnękowego urabiania i ładowania węgla kamiennego w ścianowym systemie eksploatacji pokładów o wysokości do 4,6 m. Kombajny są wyposażone w automatyczną regulację prędkości posuwu, elektroniczny system sterowania i diagnostyki, zdalne radiowe sterowanie, co w znacznym stopniu ułatwia obsługę maszyny i poprawia bezpieczeństwo pracy.

Charakterystyka techniczna:

Zakres stosowania	m	<4,6
Zainstalowana moc	kW	500
Napięcie znamionowe	V	1000
Max. prędkość robocza	m/min	5,23
Siła posuwu	kN	535
Organy urabiające:
* średnica	mm	2200
* zabiór	mm	650

OBUDOWA PODPOROWO - OSŁONOWA FAZOS-19/37-POP

Charakterystyka techniczna:

Parametr	J.m.	Wartość
Minimalna wysokość obudowy	m	1,9
Maksymalna wysokość obudowy	m	3,7
Zakres pracy obudowy	m	1,9-3,7
Nachylenie pokładu	stopień	do 20
Ilość podpór	szt.	4
Podporność podpór	kN	2x1250; 2x1570
Podporność obudowy	KN/m^2	448-500
Podziałka zestawu	m	1,75
Masa	kg	24238

PRZENOŚNIK ZGRZEBŁOWY ŚCIANOWY GLINIK 260/724/BP1

Charakterystyka techniczna:

Parametr	J.m.	Wartość
Wydajność maksymalna	t/h	720÷1000
Długość maksymalna	m	400
Moc napędów	kW	2÷3 x 55/160 lub 2÷3 x 65/200 lub 2÷3 x 85/250 lub 2÷3 x 105/315
Przełożenie		i = 28÷39
Wymiary rynny (dł. x wys.profilu x szer.wewn.)	mm	1509 x 260 x 724
Nośność złączy między rynnami	kN	2 x 3000
Rozstaw zgrzebeł	m	1,08 (co 10 ogniw)
Łańcuch zgrzebłowy	mm	2 x (φ30 x 108) lub 2 x (φ34 x 126) płaski
Prędkość łańcucha	m/s	0,37/1,13 przy i=33 0,32/0,96 przy i=39
Max. nachylenie podłużne ściany	stopnie	35 - wysyp boczny i czołowy 8 - wysyp krzyżowy
Max. nachyl. poprzeczne ściany	stopnie	± 20
Możliwość przegięcia sąsiednich rynien: - w płaszczyźnie poziomej - w płaszczyźnie pionowej	stopnie	~1,5 ~3,5
Napięcie zasilania		1000,1140V (50,60Hz)

PRZENOŚNIK ZGRZEBŁOWY PODŚCIANOWY GLINIK 724

Charakterystyk techniczna:

CHARAKTERYSTYKA TECHNICZNA
Parametr	J.m.		Wartość
Wydajność maksymalna	t/h		1050
Długość maksymalna	m		80
Moc napędów	kW		132, 160, 200 lub 45x132 lub 55/160 lub 65/200
Ilość jednostek napędowych	szt.		1 lub 2
Przełożenie	-		i = 19,92 lub 28 lub 33
Prędkość łańcucha zgrzebłowego	m/sek		1,12 ÷ 1,85
Rozstaw zgrzebeł	m		0,864 (co 8 ogniw)
Łańcuch zgrzebłowy	mm		2 x (φ 30 x 108)
Szerokość wewnętrzna rynny	mm		724
Układ napędowy:
- końcówka wysypowa		napęd równoległy
- końcówka zwrotna		bez napędu lub napęd równoległy
Połączenie rynien:
- rynny z profili odlewanych		łączniki kute o nośności 300T
- zespół rynien skośno-przegubowych (rampa)		śruby

Dobrałem przenośniki Glinik tego samego typu ponieważ w przenośniku podścianowym GLINIK-724 wykorzystane są takie same zgrzebła, łańcuch, gwiazdy, wały napędowe i łączniki jak w przenośniku ścianowym GLINIK-260/724/BP, co ma znaczący wpływ na gospodarkę częściami zamiennymi. Również takie same jak w przenośniku ścianowym GLINIK-260/724/BP mogą być zastosowane przekładnie.

PRZENOŚNIK TAŚMOWY GWAREK 1200 FIRMY PIOMA

Charakterystyka techniczna:

Prędkość taśmy dobierana przez zmianę kół zębatych	m/s	2,0 2,5 3,2 3,9
Wydajność y=0,85t/m^3 (wg powyższych prędkości)	t/h	950 1190 1500 1860
Maksymalna wydajność przy nachyleniu +16º(+12º) (wg powyższych prędkości)	t/h	920 1150 1480 1800
Maksymalna moc napędu przenośnika	kW	4x355
Maksymalna długość przy maks. mocach przy nachyleniu +12º dla V=2m/s (2,5m/s)*	m	1890
Maksymalna długość przy pracy w poziomie	m	3000

Do transportu materiałów, elementów maszyn i urządzeń oraz do przewozu ludzi zakupiono kolejki podwieszane firmy Pioma (Rys.6)

Rys.6. Transport materiałów i ludzi.

Sterowanie prędkością jazdy odbywa się w sposób zdalny, alternatywnie z obu kabin, a regulator pompy automatycznie dostosowuje prędkość jazdy do występującego obciążenia.

W lokomotywie zastosowany jest oddzielny układ do napędów hydraulicznych wciągników zestawów transportowych.

Sterowanie oraz działanie układu zabezpieczającego, tj. systemu blokad (wyłączającego pracę lokomotywy przy przekroczeniu krytycznych wartości) odbywa się na zasadzie elektrohydraulicznej np. hamulce bezpieczeństwa działają po przekroczeniu 2,8-3,2 m/s.

Charakterystyka techniczna:

Parametry	Dla czterech wózków napędowo - jezdnych		Dla trzech wózków napędowo - jezdnych
Siła uciągu lokomotywy	60 kN		45 kN
Maksymalna prędkość lokomotywy	1,8 m/s		2,2 m/s
Promień skrętu w poziomie	4 m
Promień skrętu w pionie	10 m
Profil szynowej trasy jezdnej	I 155 (wg BN-85/0646-15), I 140E (wg DIN)
Maksymalne nachylenie trasy	± 20º
Szerokość	900 mm
Silnik spalinowy	sześciocylindrowy, wysokoprężny typ D 916-6 firmy DEUTZ MWM
Moc silnika przy n=2100 obr/min	65 kW (ok. 90 KM)
Pojemność zbiornika paliwa	120 l
Pojemność zbiornika wody zraszającej spaliny	200 l
Układ hydrauliczny - maks. ciśnienie w układzie napędowym	24 MPa
Maks. ciśnienie w układzie zasilania wciągników	16 MPa
Wydajność pompy zasilającej wciągniki	15 dm3/min
Zespoły napędowe - liczba par kół napędowych	4	3
Średnica ciernego koła napędowego	350 mm
Hamulec bezpieczeństwa i postojowy	sprężynowy hamulec szczękowy
Liczba par klocków hamulcowych	4	3
Statyczna siła hamowania	90 kN		67,5 kN
Masa lokomotywy	ok. 6000 kg

6. Technologia eksploatacji w warunkach występujących zagrożeń naturalnych.

Występujące zagrożenie skłonności do samozapalenia węgla w partii naszego złoża wymusiło system eksploatacji od granic. Jest to jedyne zagrożenie mające istotny wpływ na tą decyzję. Fakt, iż zagrożenie wodne związane jest tylko z rejonami uskoków a zachowane zostały normowe odległości (25 m) drążonych wyrobisk od nich to zagrożenie to jest dla nas nie groźne. Zagrożenie metanowe zostaje wyeliminowanie przez prowadzenie likwidacji pustki poeksploatacyjnej przez podsadzkę pneumatyczną co wiąże się z dostarczeniem do ściany zwiększonej ilości świeżego powietrza.

7. Technologia wykonywania wyrobisk przygotowawczych.

Wyrobiska przygotowawcze urabiane są w sposób mechaniczny ze względu na małą zwięzłość węgla, oraz skały płonnej za pomocą kombajnów ramionowych frezujących AM-50 firmy Alpine. Przy drążeniu wyrobisk wierci się 4 m otwory rozpoznawcze w celu zapoznania się z panującymi warunkami hydrogeologicznymi bądź możliwymi zagrożeniami. Ładowanie urobku odbywa się ładowarką kombajnu na przenośnik zgrzebłowy, skąd dalej urobek odbierany jest przez przenośnik taśmowy (Rys.6),(Rys.7)

Rys.6. Schemat drążenia i odstawy urobku (skały).

Rys.7. Przesyp z przenośnika zgrzebłowego na taśmowy.

odstawiający go do podszybia gdzie przez transport pionowy jest wyciągany na powierzchnie. Wyrobiska są zabezpieczane obudową łukowo - podporową. Wykonanie obudowy jest operacją zmechanizowaną przez zastosowanie manipulatorów. Organizacja robót odbywa się potokowo, zaś organizacja pracy obejmuje drużyny kompleksowe specjalizowane.

Wielkość przekroju poprzecznego wyrobisk korytarzowych określam w oparciu o metodę minimalnych przekrojów.

Minimalna szerokość = S_min = 3600 [mm].

Na szerokość tą składają się :

• szerokość przejścia dla pracowników = 800 [mm],

szerokość przenośnika

• Odległość między przenośnikiem a przenośnikiem minimum 250[mm],

• szerokość przenośnika = 1000 [mm],

• odległość przenośnika od wybieranego ociosu minimum 450 [mm].

Minimalna wysokość = 1800 [mm] ( wysokość przejścia dla pracowników ).

P_min - minimalny przekrój w świetle obudowy = 7,48 [m²].

Dla tych danych dobieram obudowę ŁP V25/6 o polu P= 10 [m²]

Wymiary:

Kształto-wnik	S	W	R1	R2	L1	L2	z	c
		mm
V25	3700	3000	2400	1700	2900	2850	600	400

Szkic sytuacyjny przekroju poprzecznego wyrobiska:

Przewietrzanie drążonych wyrobisk realizuje się za pomocą lutniociągów o średnicy 800 mm
w systemie wentylacji ssącej.

Zastosowanie do drążenia chodników kombajnów, które zapewniają równoczesne wykonywanie kilku operacji wchodzących w skład procesu wybierania, stwarza dogodne warunki organizacji pracy i daje następujące korzyści:

• wyeliminowanie ręcznego ładowania urobku i związanego z tym wysiłku fizycznego górników

• wyeliminowanie operacji wrębienia, wiercenia otworów strzałowych i strzelania

• zwiększenie postępu drążenia wyrobiska przez wykonywanie kilku operacji równocześnie oraz przez dokładne wykonywanie profilu wyrobiska, co znacznie skraca czas stawiania obudowy

• wyeliminowanie robót strzelniczych, dające lepsze utrzymanie stropu, większą trwałość wyrobisk oraz poprawiające warunki bezpieczeństwa

Pod względem efektów ekonomicznych przy zastosowaniu kombajnów osiąga się mniejsze koszty drążenia chodników, głównie dzięki większemu postępowi, większej wydajności oraz mniejszym kosztom utrzymania wyrobisk.

Sposób zabezpieczenia skrzyżowania ściana - chodnik podścianowy:

Załączniki:

Profil warstw stropowych i spągowych - Rys. 0

Harmonogram robót udostępniających - Rys. I

Harmonogram robót eksploatacyjnych - Rys. II

Harmonogram robót i pracy w ścianie - Rys. III

8. Literatura:

1 Plewa F.: Zagospodarowanie odpadów przemysłowych w podziemnych technologiach górniczych. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2001

• Materiały Szkoły Eksploatacji Podziemnej 2002, Kraków 2002

• Warachim W.: Ścianowe kombajny węglowe. Śląskie Wydawnictwo Techniczne, Katowice 1993

• Broen A.: Kombajny chodnikowe. Wydawnictwo „Śląsk”, Katowice 1980

• Smużyński J.: Obudowy zmechanizowane. Śląskie Wydawnictwo Techniczne, Katowice 1993

• Folder Zakładu Górniczo-Energetycznego Sobieski Jaworzno III

• www.pioma.com.pl

• www.famur.com.pl

• www.zzm.com.pl

• www.glinik.pl

---