POLITECHNIKA ŚLĄSKA W GLIWICACH

WYDZIAŁ GÓRNICTWA I GEOLOGII

PROJEKT

ZABEZPIECZENIE SKŁADOWISK

I LIKWIDACJA KOPALŃ

I. WSTĘP

W związku z likwidacją rejonu eksploatacyjnego kopalni „Borynia” wykonana zostanie

likwidacja szybu IV. Likwidacja tego szybu zgodna jest z założeniami planu restrukturyzacji

górnictwa. Likwidacja szybu IV została ujęta w części szczegółowej planu ruchu na lata

2004 -2006.

Jako materiał zasypowy do likwidacji szybu IV wykorzystane zostaną odpady skał płonnych z

rodzimej kopalni jak iż innych zakładów górniczych. Materiał ten musi być nie rozmakalny w

wodzie. Dla pewnego odizolowania poziomów wodonośnych w szybie i całkowitego odcięcia

dopływu wód do szybu zostanie wykonany szereg odwiertów i wtłoczony zostanie

dodatkowy materiał izolujący za obmurze szybu.

Natomiast dla odizolowania rury szybowej przed możliwością przedostania się wód

powierzchniowych do szybu górną warstwę materiału zasypowego tzn. korek stanowić będzie

5-cio metrowa warstwa gliny.

II. Opis techniczny szybu.

Szyb IV zlokalizowany jest w środkowej części obszaru górniczego KWK „Borynia”. Szyb

zgłębiony jest do 630m (rząpie szybu). Szyb ma przekrój okrągły. Średnica rury szybowej

wynosi 6,20 m. Obudowę szybu na całej długości stanowi mur z cegły o grubości 0,5 m. Szyb

ma połączenie z wyrobiskami górniczymi na poz. 150m, 320m, 550m, 610m. wentylacyjnie

jest szybem wdechowym.

Naczynia szybowe prowadzone są dwustronnie po prowadnikach drewnianych. Dźwigary

główne wykonane są z dwuteowników I 300. Awaryjne urządzenia hamujące w rząpiu i

wieży szybowej stanowią drewniane prowadniki (zgrubiane). Przedział drabinowy

zabudowany jest na całej długości szybu. Górniczy wyciąg szybowy dawniej dwupoziomowy

obecnie wyposażony jest w jeden wyciąg szybowy przeznaczony jest do jazdy ludzi, urobku

w wozach oraz przewozu materiałów.

W szybie istnieją 4 poziomy zjazdowe:

• Poziom 150 m

• Poziom 320 m

• Poziom 550 m

• Poziom 610 m

Rurą szybową przebiegają następujące rurociągi i kable:

• rurociąg wodny Ø275; poz.0 - 610 m.

• rurociąg p.poż -rurociąg wodny Ø220;poz. 0 - 610 m.

• rurociąg sprężonego powietrza Ø150 poz. 0 - 610 m.

• 2 kable 6kV;poz. 0 - 610 m.

• kabel sygnalizacji szybowej; poz. 0 - 610 m.

• kabel telefoniczny; poz. 0 - 610 m.

Szyb IV jest szybem suchym. Całkowity dopływ wody do rury szybowej i zaprzestaniu

odwadniania wynosi ok. 8 dm³/min. Dlatego w miejscach w których szyb przecina poziomy

wodonośne (widoczne wykroplenia wody na obmurze szybu) zostaną wykonane odwierty w

odstępach wzajemnych pomiędzy otworami ok. 1,5 m. Następnie w otwory zostanie

wtłoczony materiał izolująco - klejący EKOPUR. Materiał ten po wtłoczeniu pod ciśnieniem

szczelnie odizoluje poziomy wodonośne od rury szybowej. W przypadku niedostatecznego

odizolowania w miejscach tych (widoczne wykroplenia) operację wtłaczania materiału

EKOPUR należy powtórzyć aż do całkowitej izolacji szybu od poziomów wodonośnych.

1. Zbrojenie szybu

Przedział drabinowy jest zabudowany na całej długości szybu. Usytuowany jest on w

południowej jego części. Stalowe pomosty spoczynkowe zabudowane są co 9 m. Przedział

drabinowy ogrodzony jest od strony szybu siatkami ochronnymi.

Prowadniki drewniane mocowane są do dźwigarów prowadnikowych czterema śrubami M-

32. Dźwigary prowadnikowe natomiast mocowane są jednym końcem do dźwigara głównego

przy pomocy 6 śrub M-32, a drugim osadzone są w obmurzu. Dźwigary szybowe rozstawione

są w szybie co 3 m. Na wolnej drodze przejazdu 9m. ponad pomostem nadszybia i 9m.

poniżej pomostu podszybia poz. 450m. zabudowane są drewniane prowadniki zgrubiane,

których końce oparte są na dźwigarach wsporczych.

Wloty szybowe zabezpieczone są wrotami szybowymi uruchamianymi ręcznie.

2. Osprzęt szybu

Górniczy wyciąg szybowy wyposażony jest w dwie klatki 8 Mg. Maksymalna ilość ludzi

jadących naczyniem wynosi 4·12=48. Urządzenie posiada 1 linię nośną oraz wyrównawczą.

Szyb IV posiada sygnalizację akustyczną i optyczną umożliwiającą kontrolę sygnałów w

miejscu nadawania na wszystkich poziomach. Przez rurę szybową na całej długości

przebiegają 3 kable: sygnalizacji szybowej, telefoniczny i metanometrii.

4. Uwagi wstępne dotyczące likwidacji.

Stan rurociągów oraz ich podpór i umocowanie pozwala uważać, że podczas zasypywania nie

nastąpi ich przemieszczanie. Wszyscy pracownicy wykonujący prace przy rurociągach w

szybie powinni być zabezpieczeni szelkami bezpieczeństwa. Przed przystąpieniem do

likwidacji górniczego wyciągu szybowego rozlokowane zostaną na poszczególnych

podszybiach materiały do budowy tam oporowych. Ze względu na to, że przedział drabinowy

zajmuje małą część przekroju poprzecznego rury szybowej zdementowane zostaną jedynie

drabiny i pokrycia pomostów. Likwidację przedziału drabinowego należy przeprowadzić w

kierunku z góry na dół, używając do transportu klatkę wyciągu szybowego.

II. Kolejność prac przy likwidacji szybu.

1. Demontaż przedziału drabinowego.

2. Demontaż liny nośnej.

3. Demontaż liny wyrównawczej.

4. Demontaż naczyń wyciągowych.

5. Zabudowa tam izolacyjnych na poziomach 160m i 310m.

6. Likwidacja szybu poprzez zasypanie materiałem zasypowym.

7. Wykonanie płyty (plomby) betonowej na poziomie „O” byłego nadszybia.

III. Likwidacja rury szybowej.

1. Wstępny opis.

Rura szybowa szybu „I” w wyniku wykonanej dodatkowej izolacji od poziomów

wodonośnych zostanie osuszona. Dotychczas woda resztkowa gromadząca się w szybie i jego

sąsiedztwie ujmowana jest w rurociągi i odprowadzana do chodników wodnych na poz.

610m. W związku z likwidacją szybu „I” ruch pompowni na poz.610 m. zostanie zatrzymany,

a pompownia zlikwidowana.

2. Ustalenie rodzaju materiału zasypowego.

Do zasypywania szybu użyte zostaną następujące materiały nierozmakalne w wodzie o

granulacji. Od 0 do 200mm np.: dolomity, łupki piaszczyste, piaskowce.

• do likwidacji szybu - użyte zostaną odpady skał płonnych z rodzimej kopalni jak i z

innych zakładów górniczych zmieszanych z odpadami poflotacyjnymi w stosunku 1:1.

Granulacja materiału zasypowego ze skał płonnych powinna wynosić 90 - 200 mm.

• od poziomu „5,0”m do poziomu „0” użyta zostanie do wykonania korka izolacyjnego

glina. Glina użyta do wykonania korka izolacyjnego nie może zawierać ziaren żwiru i

korzeni. Może to być glina określona w normie BN-69/701 1-27 jako bardzo

plastyczna. Glina powinna być w stanie wilgotnym. Najlepszą szczelność uzyskuje się

przy wilgotności masy izolacyjnej 15% - 20%. Dla osiągnięcia żądanej wilgotności

należy glinę przed ulokowaniem w szybie zraszać wodą.

3. Określenie konstrukcji tam oporowych.

3.1. Doboru tam oporowych dokonano na podstawie normy PN-G-05019. Przyjęto

następujące dane materiału zasypowego:

γ - maksymalny ciężar objętościowy - γ = 0,020 MN/m³

C - kąt tarcia wewnętrznego - C = 35º

kc - współczynniki - kc = 0,00540 MN/m

f - współczynnik tarcia o ścianę szybu - f = 0,55

3.2. Parametry przekroju rury szybowej:

D - średnica rury szybowej = 6,25m,

Przekrój poprzeczny rury szybowej -π ·D²/4 = 3,14 ·6,25²/4 = 30,68 m²

U - obwód rury szybowej = 2· π · r =2 · 3,14 · 2,2 = 13,8 m

R_n - promień hydrauliczny = F : U = 15,2 : 13,8 =

3.3. Na poziomach 160 m i 210 m wykonane zostaną tamy oporowe o odpowiedniej

wytrzymałości obliczanej według następujących wzorów:

1. obliczamy maksymalne obciążenie poziome tamy:

P_max = γ · r n / f = 0,02 · 15,2 / 0,3 ·13,8 = 0,073 MPa

2. obliczamy obciążenie tam na poszczególnych poziomach:

p_x = p_max · k₃

gdzie:

k₃ - współczynnik zależny od głębokości zasypu

k₃ = 1 - e ^-10,4 = 0,9999

gdzie:

e - liczba EULERA - podstawa logarytmu naturalnego (e = 2,7)

Obliczamy obciążenie tamy na poziomach 160m oraz 310m:

P160 = P310 = p_max ·k₃ = 0,0729 MPa

W związku z tym że obliczenia obciążenia tamy na poziomach 160 m oraz 310 m wykazują nieznaczne mniejsze wartości od p_max dlatego P160 oraz P310 przyjęto równe p_max = 0,073 MPa

c)obliczamy grubość muru tam według wzoru:

d₁ ≥ r (√k_c/k_c - 2p_max -1)

gdzie:

r - promień krzywizny tamy liczony wg wzoru: r = 1,5·a

a - szerokość wyrobiska w wyłomie

kc - naprężenie dopuszczalne na ściskanie muru z betonitów (BN-79/043403)

kc = ks = Rc/n = 9,2/2,5 = 3,68 MPa

n = 2,5 (współczynnik bezpieczeństwa) - pewności pracy muru w tamie

3.4. Poziom 160m:

Tamy zostaną wykonane jako murowe z betonitów w klasy 20 na zaprawie budowlanej

M12

- a - szerokość wyrobiska w wyłomie = 4m r = 1,5 · 4m = 6m

d_160m ≥ r (√k_c/k_c - 2p_max -1) = 6,0 ·

3.5. poziom 310m:

Tamy zostaną wykonane także jako murowe z betonitów klasy 20 na zaprawie

budowlanej M12

• a - szerokość wyrobiska w wyłomie = 4,5 m. r = 1,5 ·4,5m = 6,75m.

d_210m ≥ r (√k_c/k_c - 2p_max -1) = 6,75 ·

Grubości tam na poszczególnych poziomach ustalono na podstawie obliczeń oraz gabarytów

kostki betonitowej:

• poziom 160m - grubość muru tamy wyniesie 1,2 m,

• poziom 310m - grubość muru tamy wyniesie 1,4 m,

4. Uwagi do zabudowy tam

wręby tam izolacyjnych należy wykonać w zwięzłym górotworze i powiązać z nim

dokładnie wybuchowych. W trakcie wykonywania wrębów należy skontrolować

zwięzłość muru obudowy. Pęknięcia i szczeliny w murze kwalifikują poszerzenie wrębu

aż do wyłomu skalnego i umieszczenie ociosów tamy w zwięzłym górotworze.

5. Zasypywanie rury szybowej.

Zasypywanie rury szybowej odbywać się będzie ciężarówkami wjeżdżającymi na

specjalnie przygotowany pomost pod którym zabudowana będzie specjalna zasuwnia,

którą materiał zasypowy grawitacyjnie opuszczany będzie do szybu.

• w czasie zasypywania szybu prowadzona będzie kontrola ilości użytego zasypu przez

opuszczanie sondy z powierzchni.

• obciążnik sondy podwieszony będzie na lince stalowej opuszczanej za pomocą

kołowrotka a na lince wykonane zostaną cechy co 50m w celu orientacji głębokości

zasypania.

• przy załadunku na ciężarówki prowadzona będzie wzrokowa kontrola materiału

zasypowego w celu wyeliminowania przedostania się do szybu materiałów

ponad gabarytowych.

6.4. Określenie konstrukcji zamknięcia szybu płyta przykrywająca.

Rura szybowa zamknięta zostanie płytą żelbetową wspartą na głowicy szybu. Płyta

wykonana zostanie z betonu B20 zbrojonego wykonanego wg odrębnego projektu.

Po zamknięciu szybu płytą żelbetową należy wyznaczyć 20m strefę bezpieczeństwa

wokół wylotu rury szybowej, a teren należy ogrodzić ogrodzeniem.

Poz. „0”

korek z gliny

50 m.

Odpady poflotacyjne zmieszane ze skałą płonną o

granulacji 90-200mm w stosunku 1:1

100 m.

160 m.

Odpady poflotacyjne, pyły dymnicowe oraz odpady

azbestowe w stosunku 2: 1: 1

210 m.

Poz. ”0”

21 m.

50 m.

65 m.

68 m.

77 m.

82 m.

100 m.

Dodatkowe izolowanie obmurza szybu

122 m.

147 m.

150 m.

163 m.

167 m.

Schemat urządzenia do zasypywania szybu

Likwidowany szyb

Napęd przenośnika zgrzebłowego

Trasa przenośnika zgrzebłowego z nadstawkami

Odbojnica

Zbiornik dla wysypywanego materiału z wywrotek

---