Górnictwo

Złożem kopaliny jest takie naturalne nagromadzenie minerałów i skał oraz innych substancji stałych, gazowych i ciekłych, których wydobywanie może przynieść korzyść gospodarczą.

Wydobycie:

●kopaliny gazowe i ciekłe

-odwierty

●kopaliny stałe

-metody górnicze podziemne

-metody górnicze nadziemne

-metody ługowania lub porowania (sól, siarka)

Kopalina: zakładem górniczym jest wyodrębniony technicznie i organizacyjnie zespół środków służących bezpośrednio do wydobywania kopaliny ze złoża. Stąd zakładem górniczym będzie wyrobisko, w którym wydobywa się glinę oraz związane z wydobywaniem kopaliny maszyny i budynki (np. szatnie, magazyny), lecz nie będzie nim cegielnia ze swym składowiskiem gliny.

Roboty górnicze:

-udostępniające złoże

-przygotowanie złoża do wydobycia

-wydobycie

Schemat technologiczny głębinowej kopalni węgla. Podział obiektów technologicznych na grupy:

-szyby i szybiki

-przekopy i chodniki kamienne

-chodniki kamienno-węglowe

-ściany z posadzką suchą

-ściany z posadzką hydrauliczną

-ściany z zawałem

-pola zbierakowe i komorowe

-wyrobiska pomocnicze

-powierzchnia kopalni właściwej

-teren poza kopalnią

Schemat ogólny kopalni

..

..

..

Przestrzenne ukształtowanie kopalni:

●główne budowle nadziemne

Budowle ciągu produkcyjnego t.j.:

-wierze szybowe z urządzeniami wyciągowymi

-nadszybia

-zakłady przeróbki mechanicznej

-stacje kopalniane

-budynki zespołu socjalnego

●główne budowle podziemne

Liczba i ilość zależy od:

-budowy geologicznej górotworu

-zasobników kopaliny w obszarze kopalni

-sposobu eksploatacji złoża

-zawodnienia górotworu

-wielkości założonego dziennego wydobycia

Wieże wyciągowe – charakterystyka ogólna:

●Zadania wieży wyciągowej:

-przejęcie obciążeń od urządzeń wyciągowych

-zapewnienie prowadzenia naczyń wydobywczych ponad zrębem szyb

-uniemożliwienie w przypadku awarii wyciągnięcia naczyń ponad ustalony pozio

-zabezpieczenie naczyń od spadku w głąb szybu po uderzeniu o belki odbojowe i zerwaniu liny

● Podział wież wyciągowych

- wieże z maszynami wyciągowymi umieszczonymi na terenie obok szybu

- wieże z maszynami wyciągowymi umieszczonymi na wieży nad szybem

●Konstrukcje wież wyciągowych:

-stalowe

-żelbetowe

- o konstrukcji mieszanej stalowo - żelbetowe

- o konstrukcji zespolonej murowo - żelbetowej

●Wieże te mogą być:

- jednozastrzałowe

-z dwoma zastrzałami – wieże kozłowe (dla maszyn wyciągowych umieszczonych po przeciwległych stronach szybu

●Tradycyjna zastrzałowa wieża składa się z trzech zasadniczych części:

- zastrzału (nachylonego zgodnie z kierunkiem
wypadkowej obciążenia od naciągu lin)

-głowicy

-trzonu prowadniczego

Wieże wyciągowe – z maszyną wyciągową obok szybu

●Belki odbojowe i urządzenia podchwytowe:

-umieszczone w górnej części trzonu

- Awaria -przy uderzeniu o belki odbojowe naczynia wydobywczego może nastąpić zerwanie liny a wtedy naczynie powinno opaść na podchwyty

●Podchwyty: umieszcza się w taki sposób w trzonie, aby spadek naczynia wydobywczego po jego uderzeniu o belki odbojowe nie przekraczał 500mm

●Belki odbojowe: umieszcza się w ten sposób, aby w razie uderzenia o nie naczyniem wydobywczym uderzenie nastąpiło w miejscu najkorzystniejszym dla naczynia

●Prowadniki – mocowane do trzonu prowadniczego:

-wykonane z belek drewnianych, kształtowników stalowych – przymocowuje się do rygli trzonu

-wykonane z lin – mocowane do głowicy wieży a na dole w szybie do ciężkiego bloku betonowego napinającego liny

●Trzon prowadniczy:

-oparty bezpośredni na obudowie szybu

-oparty na niezależnych fundamentach – rozwiązanie korzystniejsze, gdyż zapewnia równomierne osiadanie zastrzału i trzonu wieży. Odpowiednią konstrukcję uzyskuje się w tym przypadku przez wykonanie dolnej części trzonu w kształcie trapezowej ramy o takim rozstawie słupów aby ominąć szyb

●Głowica powinna zawierać:

-urządzenie do montażu i wymiany kół linowych,

-żurawie obrotowe,

- wyciągniki przejezdne lub suwnice z napędem ręcznym.

●Wysokość zastrzałowej wieży wyciągowej:

a) dla wyciągników klatkowych:

b)dla wyciągników skipowych:

gdzie

h₁ – wysokość poziomu wyładowczego

h₂ – wysokość klatki

h₃ – wysokość skipu

h₄ – wolna droga, dla wyciągów klatkowych zwykle h₄=10m, a dla wyciągów skipowych h₄=3÷10m

h₅ – wysokość konstrukcyjna; h5=(1,5÷2,0)d; d-średnica koła linowego

h₆– odległość pomiędzy osiami kół linowych dla wieży z kołami linowymi umieszczonymi nad sobą

●Przyspieszenie wykonawstwa żelbetowych zastrzałowych wież wyciągowych:

-zastosowanie konstrukcji prefabrykowanych

-zastosowanie konstrukcji z wkładkami sztywnymi ze stali profilowanej

●W obliczeniach statycznych wież wyciągowych uwzględnia się:

-obciążenia występujące podczas normalnego ruchu urządzenia wyciągowego

-obciążenia awaryjne.

●Do obciążeń występujących podczas normalnego ruchu urządzenia wyciągowego należą

-obciążenia stałe składające się z ciężaru własnego wieży i wszystkich urządzeń, które stale na nią działają, jak ciężar kół linowych, osi, łożysk, urządzeń dźwigowych

-obciążenia zmienne pomostów, spoczników i schodów, przyjmowane zwykle w wysokości 250kG/m²

-obciążenie wieży wiatrem, oraz dachu śniegiem,

-ruchowe obejmujące ciężar naczyń wydobywczych, zawiesi, liny nośnej i wyrównawczej, ciężar wozów i urobku – wszystkie obciążenia ruchowe mnoży się przez współczynnik dynamiczny, wynoszący zwykle φ=1,1

●Znając przyspieszenie rozruchu (lub hamowania) „a”, można siłę w linie nad naczyniem podnoszonym i opuszczanym obliczyć ze wzoru:

S_p, S_o – siły w linie nad naczyniem podnoszonym i nad naczyniem opuszczanym w czasie rozruchu,

S_pst, S_ost - statyczne siły w linie,

a- przyspieszenie rozruchu lub opóźnienie hamowania

g – przyspieszenie ziemskie

●W obliczeniach statycznych konstrukcji zastrzałowych wież wyciągowych uwzględnia się następujące przypadki obciążenia awaryjnego

-Przypadek I – naczynie wydobywcze uderza o belki odbojowe – obliczenia wieży wykonuje się na obciążenie ciężarem własnym i siłą zrywającą linę, bez uwzględnienia obciążenia wiatrem.

-Przypadek II – po uderzeniu naczynia wydobywczego o belki odbojowe i zerwaniu liny naczynie wydobywcze spada na podchwyty. Obliczenia wykonujemy na obciążenie będące iloczynem ciężaru spadającego naczynia i współczynnika dynamicznego. Współczynnik dynamiczny przyjmuje się o wartości φ=5.

-Przypadek III – zerwanie liny nastąpi wskutek zaklinowania naczynia wydobywczego w szybie. Wieżę oblicza się wtedy dla obciążenia ciężarem własnym, siłą zrywającą jedną linę oraz 1/3 siły zrywającej drugą linę.

Wieże maszynowe – zawierają hale maszyn wyciągowych, pomieszczenia na linowe koła kierujące oraz pomieszczenia: przetwornic lub prostowników, wentylatorów, rozdzielni i przynależnej aparatury. Ponadto wieża ma klatkę schodową, wyciąg towarowo-osobowy oraz otwór montażowy, znajdujący się na wszystkich stropach wieży.

W hali maszyn wyciągowych instaluje się suwnicę o maksymalnym wymaganym udźwigu.

Wieże maszynowe, podobnie jak wieże zastrzałowe, mają belki odbojowe, urządzenia podchwytowe oraz prowadniki naczyń wydobywczych.

Wymiary poprzeczne hali maszyn wieży maszynowej zależą od:

-układu i gabarytów maszyn wyciągowych

-koniecznego dostępu do wszystkich elementów maszyny wyciągowej

-wymagane są także dodatkowe powierzchnie do transportu i montażu elementów oraz do komunikacji (klatka schodowa, dźwig towarowo – osobowy)

Przekrój poprzeczny hali maszyn na wysokości pomieszczenia maszyn wyciągowych ma najczęściej kształt prostokąta, w nielicznych przypadkach – koła lub wieloboku

Przekrój poziomy wieży maszynowej poniżej głowicy stanowi:

-Zamknięta pełnościenna podbudowa – znajdują się w niej: przetwornica, wentylatory, aparatura elektryczna, agregat do ogrzewania szybu, klatka schodowa, wyciąg towarowo – osobowy i otwór montażowy

-Dwa słupy żelbetowe oraz znajdująca się u góry obudowana hala maszyny wyciągowej wraz z pomieszczeniem koła kierującego

-Pod belkami koła kierującego podwieszony jest stalowy trzon prowadniczy wraz z belkami odbojowymi i podchwytowymi – rozwiązania takie dają wolną przestrzeń wokół szybu.

Wysokość wieży maszynowej dla wyciągów klatkowych oblicza się ze wzoru:

dla wyciągów skipowych:

h₁ – wysokość poziomu wyładowczego

h₂ – wysokość klatki

h₃ – wysokość skipu

h₄ – wolna droga, dla wyciągów klatkowych zwykle h₄=10m, a dla wyciągów skipowych h₄=3÷10m

h₅ – wysokość konstrukcyjna; h5=(1,5÷2,0)d; d-średnica koła linowego

l₁ – odległość od osi kół kierujących i osi maszyny wyciągowej
l₁ =(2÷3)d ; d – średnica koła linowego,
l₂ – wysokość haka suwnicy w najbliższym położeniu od osi maszyny wyciągowej
l₂=(1,5÷2)d ,
l₃ – wysokość konstrukcyjna;
l₃=(1,5÷3)d

●Maszyna szybowa ma za zadanie:

-opuszczanie i wyciąganie załogi

-wydobywanie urobku oraz opuszczanie wszelkich materiałów, maszyn i urządzeń potrzebnych przy urabianiu i transporcie kopalin

● Rozróżnia się maszyny wyciągowe:

-dla dużych urządzeń wyciągowych

- dla urządzeń małych

●Maszyny wyciągowe ustawione są obok szybu lub nad szybem

● Maszyna wyciągowa składa się z:

-części maszynowych (bęben lub koło pędne, wał główny, łożyska, przekładnie zębate)

- urządzeń zapewniających bezpieczeństwo pracy maszyn wyciągowych

-napędu maszyny wyciągowej

●Na fundament pod maszynę wyciągową działają obciążenia:

-stałe:

-zmienne zwyczajne

-nadzwyczajne, czyli awaryjne

-górnicze