ZASADY LOKALIZACJI SZYBU I ZAKŁADU GŁÓWNEGO W OBRĘBIE
OBSZARU GÓRNICZEGO.

Zakład główny kopalni tworzy szereg zespołów budynków i budowli spełniających określone, ważne dla realizacji procesu produkcyjnego funkcje. Wśród nich jako najważniejsze należy wymienić:

- zespół przyszybowy, na który składają się wieża szybowa, budynek nadszybia i budynek maszyny wyciągowej,

- zespół przeróbki, wzbogacenia węgla i załadunku,

- zespół energetyczny,

- zespół magazynowo-warsztatowy,

- zespół administracyjno-socjalny.

Zakład główny kopalni jest zwykle lokalizowany centralnie w obszarze górniczym. Wyjątek stanowi, o ile istnieje taka możliwość, jego lokalizacja poza wychodniami pokładów, co pozwala na uniknięcie wyznaczania dla niego filara ochronnego. Sytuacja taka występuje jednak dość rzadko, a jej przykładem może być zlikwidowana już kopalnia „Powstańców Śląskich” w Bytomiu.

Pomimo generalnej zasady centralnego sytuowania zakładu głównego, jego dokładną lokalizację rozważa się dość dokładnie biorąc pod uwagę szereg czynników, które można podzielić na trzy grupy:

- czynniki związane z sytuacją na powierzchni w miejscu lokalizacji szybu i zakładu głównego,

- czynniki związane z warunkami panującymi w nadkładzie,

- czynniki związane z budową złoża i sytuacją górniczą na dole.

Wśród czynników grupy pierwszej o lokalizacji szybu i zakładu głównego decydują
w pierwszym rzędzie:

- minimum robót niwelacyjnych,

- minimum koniecznych wyburzeń,

- warunki hydrograficzne w miejscu lokalizacji szybu, a zwłaszcza poziom wód powodziowych,

- możliwość doprowadzenia dróg i włączenia się do państwowej sieci dróg,

- możliwość włączenia się do istniejącej sieci dróg kolejowych i wybudowania bocznicy kolejowej,

- możliwość włączenia się do sieci energetycznej na głównym i rezerwowym kierunku zasilania,

- możliwość odprowadzenia ścieków, a zwłaszcza wód kopalnianych,

- możliwość zagospodarowania odpadów kopalnianych.

Do czynników grupy drugiej związanych z warunkami drążenia szybu i budowy najczęściej ciężkich obiektów na powierzchni, zalicza się:

- brak utworów kurzawkowych do głębokości 30m,

- odpowiednie warunki geotechniczne umożliwiające posadowienie i wybudowanie ciężkich obiektów zakładu głównego, jak np. zakład przeróbczy,

- możliwie szybki dostęp do złoża, płytkie jego zaleganie, z czy wiąże się minimalizacja wymiarów filara ochronnego,

- korzystne warunki hydrogeologiczne i górnicze w miejscu głębienia szybu, pozwalające uniknąć stosowania specjalnych metod drążenia szybu.

Czynniki grupy trzeciej, to czynniki związane z warunkami wykonania podszybia, dostępem do złoża, itp. Wśród nich najważniejsze to:

- możliwość wykonania podszybia o odpowiednich rozmiarach w skałach zwięzłych, w strefach niezaburzonych tektonicznie,

- możliwość nadania osi podszybia, pożądanego, racjonalnego kierunku,

- możliwie krótka droga udostępnienia złoża,

- minimum transportu dołowego.

Jednoczesne spełnienie wszystkich przytoczonych wyżej warunków jest zwykle bardzo trudne, a często nawet niemożliwe. Dlatego zagadnienie to jest rozwiązywane poprzez poszukiwanie rozwiązania optymalnego, spełniającego w większym lub mniejszym stopniu maksymalną, możliwą do osiągnięcia liczbę postulatów. Warto w tym miejscu zauważyć, że są to wszystko warunki techniczne. W większości przy tym decydujące znaczenie mają warunki drążenia szybu i możliwości posadowienia ciężkich obiektów budowlanych. Są to, więc warunki narzucone przez naturę. Ich zmiana jest możliwa jedynie w dość ograniczonym zakresie, zwykle jest przy tym bardzo kosztowna, a końcowy rezultat obarczony znacznym ryzykiem. Nie można jednak bagatelizować pozostałych czynników, które w określonych warunkach mogą decydować o pomyślnym zrealizowaniu przedsięwzięcia. Przykładowo brak możliwości zrzutu wód kopalnianych, zwłaszcza przy ich dużym zasoleniu, lub brak możliwości zagospodarowania odpadów, może być poważną przeszkodą w osiągnięciu zamierzonego celu.

Oprócz wyżej wymienionych czynników technicznych nie bez znaczenia są także społeczne warunki realizacji tego typu inwestycji. Istotne znaczenie mogą mieć w tym przypadku dostępne zasoby ludzkie, ich terytorialne rozmieszczenie, wykształcenie i specjalistyczne przygotowanie zawodowe, tradycje zawodowe, stan komunikacji publicznej, stopień zurbanizowania itp.

W położeniu centralnym lokalizuje się zwykle kilka szybów rzadziej pojedynczy szyb. Pełnią one rolę szybów wydobywczych-wdechowych i czasami pomocniczych-wydechowych. Zależy to od zakresu zadań, jakie mają do spełnienia oraz rozmieszczenia i liczby szybów peryferyjnych. Kopalnia zwykle posiada szyby centralne oraz peryferyjnie położone szyby pomocnicze, wentylacyjno-materiałowe. Możliwe jest także centralne zlokalizowanie wszystkich szybów.

Peryferyjne położenie szybów wentylacyjno-materiałowych, zwykle w pobliżu granic obszaru górniczego w tej jego części, gdzie pokłady zalegają najpłycej powoduje, że konieczna ich głębokość jest mniejsza aniżeli w innym położeniu szybów, co korzystnie wpływa na zmniejszenie kosztów ich wydrążenia. Jest to także zgodne z regułami wentylacji. Zapewnia, bowiem, że kierunek unoszenia się podgrzanego w wyrobiskach górniczych powietrza - kierunek działania depresji cieplnej - jest zgodny z kierunkiem pracy wentylatora. Takie położenie szybów wentylacyjnych powoduje również zmniejszenie długości koniecznych wyrobisk udostępniających na poziomie wentylacyjnym, zwłaszcza w odróżnieniu od centralnego położenia szybu wentylacyjnego. Szyby te pełnią często funkcję szybów materiałowych. Na powierzchni, przy szybach wentylacyjnych organizowane są place składowe materiałów
i magazyny. Ostatnio jednak zakres transportu realizowanego tymi szybami szybko się zmniejsza. Tracą one na znaczeniu, jako szyby materiałowe, pełniąc zasadniczo funkcję szybów wentylacyjnych, awaryjnych szybów zjazdowych, czasami są także szybami podsadzkowymi. Dzieje się tak, dlatego że wprowadzenie obudów zmechanizowanych, ciężkich maszyn i urządzeń górniczych spowodowało, iż szyby peryferyjne o stosunkowo małych średnicach i udźwigu naczyń wyciągowych przeważnie nie nadawały się do ich transportu. Doprowadziło to do zlokalizowania głównych warsztatów remontowych obudów w rejonie zakładu głównego i przystosowania jednego z szybów centralnych do ich transportu. Również lepsze wyposażenie techniczne centralnego składu materiałów i warsztatów ułatwia transport, rozładunek i załadunek obudów i maszyn dostarczanych do kopalni lub ekspediowanych z niej w przypadku remontu wykonywanego w specjalistycznych zakładach remontowych lub wynajmowanych w firmach zajmujących się dzierżawą maszyn.

Centralne położenie wszystkich szybów może być także podyktowane warunkami zalegania złoża, np. jego wypiętrzeniem w części centralnej, co ułatwia i skraca dostęp do złoża.

Rys. 3.55. Peryferyjne położenie szybów wydechowych.

1 - szyb wydobywczy (centralny - wdechowy), 2 - szyb wentylacyjno-materiałowy (peryferyjny - wydechowy), 3 - przecznica
na poziomie wydobywczym, 4 - chodnik podstawowy na poziomie wydobywczym, 5 - przecznica na poziomie wentylacyjnym,
6 - chodnik podstawowy na poziomie wentylacyjnym, 7 - pochylnia w pokładzie.

Rys. 3.56. Centralne położenie szybów wydechowych.

1 - szyb wydobywczy (centralny - wdechowy), 2 - szyb wentylacyjno-materiałowy (centralny - wydechowy), 3 - przecznica na poziomie wydobywczym, 4 - chodnik podstawowy na poziomie wydobywczym, 5 - przecznica na poziomie wentylacyjnym,
6 - chodnik podstawowy na poziomie wentylacyjnym, 7 - pochylnia w pokładzie, 8 - komora materiałów wybuchowych.

Stosuje się kilka rozwiązań lokalizacji szybów. W obrębie zakładu głównego kopalni szyby mogą być, jako:

- pojedynczy szyb,

- kilka szybów:

- układ dwóch szybów,

- układ trzech szybów,

- układ czterech szybów.

Pojedynczy szyb zlokalizowany w obrębie zakładu głównego jest zawsze szybem wydobywczym pełniącym również funkcję szybu wentylacyjnego-wdechowego. Takie rozwiązanie wymaga zastosowania peryferyjnych szybów pomocniczych, wentylacyjnych-wydechowych, pełniących także często funkcję szybu materiałowego, podsadzkowego i awaryjnego szybu zjazdowego. Zaletą takiego rozwiązania jest skrócenie dróg wentylacyjnych na poziomie wentylacyjnym. Dotyczy to przede wszystkim długości wyrobisk udostępniających. Wadą natomiast bardzo późne uzyskanie obiegowego prądu powietrza w kopalni, w trakcie jej budowy. Wymaga to, bowiem wykonania połączenia pomiędzy centralnym szybem wdechowym i peryferyjnie położonym, czasami dość odległym szybem wentylacyjnym wydechowym. Z tego powodu, a także z uwagi na zakres i różnorodność zadań, jakie mają do spełnienia szyby już w trakcie budowy kopalń, najczęściej jest stosowany układ kilku centralnie położonych szybów, z których niektóre pełnią rolę szybu wentylacyjnego wydechowego.

Układ kilku szybów centralnie położonych nie wymaga wykonania szybów peryferyjnych. Kopalnia jest jednak strukturą dość złożoną i nawet w takim położeniu kilku szyb, stosowane są również peryferyjne szyby wentylacyjno-materiałowe.

W układzie dwóch szybów centralnych jeden pełni funkcję szybu wydobywczego
i wdechowego, drugi wentylacyjno-materiałowego i wydechowego. Rozwiązanie takie pozwala na szybkie uzyskanie w kopalni obiegowego prądu powietrza, co ułatwia dalsze prowadzenie robót udostępniających i przygotowawczych. Umożliwia to także przewietrzanie niektórych wyrobisk przyszybowych, jak np. komora materiałów wybuchowych, komora pomp głównego odwadniania itp., niezależnym prądem powietrza, co jest wymagane przez odpowiednie postanowienia przepisów dotyczących ruch zakładu górniczego (§ 211 [85]). Zastosowanie takiego układu może być również podyktowane warunkami górniczo-geologicznymi w miejscu drążenia szybów. Stosowany bywa on w przypadku dużej głębokości zalegania złoża, trudnych warunkach hydrogeologicznych lub tektonicznych. Układ dwóch szybów centralnych jest wówczas podyktowany względami ekonomicznymi.

W układzie trzech szybów zlokalizowanych centralnie w obrębie zakładu głównego wyróżnia się układ, w którym dwa szyby są szybami wdechowymi, a jeden szybem wydechowym oraz układ odwrotny - jeden szyb wdechowy i dwa szyby wydechowe. Występuje, więc dysproporcja pomiędzy możliwościami dostarczenia świeżego powietrza, a odprowadzeniem powietrza zużytego. W układzie, w którym dwa szyby są szybami wdechowymi,
a jeden szybem wydechowym, system wentylacyjny jest wspomagany peryferyjnymi szybami wentylacyjnymi. Jest to często spotykane rozwiązanie.

Układ trzech szybów centralnych, z których dwa są szybami wydechowymi, a jeden szybem wdechowym jest rzadziej stosowany. Często układ taki funkcjonuje w początkowym okresie budowy kopalni, potem zaś w miarę jej rozwoju jest zastępowany układem dwóch szybów centralnych wdechowych i jednego wydechowego. Układ taki funkcjonuje w kopalniach, w których występuje umiarkowane zapotrzebowanie na powietrze, wysokie są natomiast wymagania w zakresie transportu materiałów, ciągnienia skały płonnej itp.

Najbardziej zrównoważonym pod względem wentylacyjnym, jednocześnie zaś stosowanym w największych kopalniach, jest wkład czterech szybów zlokalizowanych centralnie,
z których dwa pełnią rolę szybów wdechowych, dwa zaś szybów wentylacyjnych wydechowych.

Wybór odpowiedniego wariantu, podyktowany jest szeregiem czynników lokalnych, wobec tego czasami stosowane są jeszcze inne rozwiązania, najlepiej służące realizacji planowanych zadań.

3.2.5. Kopalnia jednostkowa, zespolona i zespołowa

Z punktu widzenia integracji procesu produkcyjnego, na który w kopalni składa się proces wydobycia kopaliny oraz proces jej wzbogacania i przeróbki, wyróżnić można trzy typy kopalń:

- kopalnię jednostkową,

- kopalnię zespoloną,

- kopalnię zespołową.

Kopalnia jednostkowa charakteryzuje się tym, że cały proces wydobywczy oraz wzbogacania i przeróbki kopaliny odbywa się w obrębie jej obszaru górniczego. Kopalnia jednostkowa posiada, więc zespół wydobywczy, zjazdowy, wentylacyjno-materiałowy, podsadzkowy, warsztatowo-magazynowy i administracyjno-socjalny niezależny od innych kopalń lub obszarów górniczych. Taki typ kopalni określa się czasami mianem kopalni prostej.

Kopalnią zespoloną nazywa się administracyjne połączenie ze względów ekonomicznych i organizacyjnych kilku kopalń czynnych. Integracja obejmuje w kopalni zespolonej przede wszystkim niektóre zespoły funkcjonujące na powierzchni, takie jak: zespół przeróbki i ekspedycji, zespół warsztatowo-magazynowy, zespół administracyjny. Niezależne pozostają na stałe lub okresowo systemy wentylacyjne, zespół podsadzkowy, czasami, gdy odległości pomiędzy łączonymi kopalniami są duże niezależne pozostają zespoły zjazdowe i socjalne. Połączenie tych zespołów następuje z czasem, w miarę wyczerpywania się złoża w niektórych eksploatowanych rejonach. Połączenie innych zespołów i systemów jest czasami niemożliwe. Na przykład, możliwości połączenia systemów podsadzkowych są bardzo ograniczone lub jest ono wręcz niemożliwe z uwagi na określony prawami fizyki zasięg podsadzania z danego szybu podsadzkowego. Łatwo zauważyć, że zespoleniu podlegają w tym przypadku zespoły i systemy funkcjonujące na powierzchni, w niewielkim zakresie integracja dotyczy dołu kopalni.

Kopalnia zespołowa to zespół kopalń wydobywających złoże w ramach jednego obszaru górniczego, posiadających jeden centralny zespół szybów wydobywczych i centralny zakład przeróbczy oraz ekspedycję węgla, składający się z kilku samodzielnych tzw. ruchów. W ramach tychże ruchów może się odbywać zjazd załogi, czasami funkcjonują niezależne systemy wentylacyjne i podsadzkowe. Odstawa urobku pod ziemią odbywa się jednak przekopami łączącymi poszczególne ruchy kopalni na jeden wspólny zespół szybów wydobywczych. Kopalnie zespołowe funkcjonują zwykle na bardzo dużych obszarach górniczych, gdy nie da się objąć całego obszaru górniczego np. jednym systemem wentylacyjnym. Integracja kopalń elementarnych dotyczy w tym przypadku nie tylko zespołów funkcjonujących na powierzchni, ale także dołu kopalni, np. odstawy urobku pod ziemią.

7

---