Eksploatancją górniczą azywamy zespół czynności mających na celu wydobywanie kopaliny użytecznej , z miejsca jej wydobywania. Rozróżniamy eksploatacje odkrywkową i podziemną.
System eksploatacji powinien spełniać następujące warunki:
bezpieczeństwo załogi
minimalne straty eksploatacyjne
ciągłość pracy
dużą wydajność pracy
minimalne koszty produkcji
wygodny i łatwy transport urobku
właściwe warunki wentylacji i klimatyzacji
łatwą dostawę materiałów ewentualnej podsacki
możliwość doprowadzenia energii elektrycznej, wody przepuczkowej, sprężonego powietrza
dobre doprowadzenie wody
minimalizować zagrożenie zawałowe, tąpaniowe, pożarowe, wodne, gazowe
Dobór systemu eksploatacyjnego.
Na dobór wpływ mają:
kształt złoża
kąt upadu złoża
miąższość złoża
właściwości skał otaczających
struktura i tektonika złoża
warunki hydrogeologiczne
ochrona powierzchni
możliwość mechanizacji robót
występowanie ciśnień oraz zagrożenie zawałami i tąpaniami
inne zagrożenia.
Elementy eksploatacji górniczej.
System eksploatacji to sposób w jaki wydobywamy kopaliny ze złoża.
W skład każdego systemu chodzą:
geometria systemu
wszystkie elementy procesu technologicznego wraz z robotami technologicznymi.
Każdy sys. eksp. powinien być dostosowany do warunków złożowych i powinien być rozpatrywany z uwzględnieniem następujących czynności:
prowadzenie robót przygotowawczych
urabianie złoża
ładowanie i transport urobku
obudowy wyrobisk
likwidacji przestrzeni wybranej
przewietrzanie.
Roboty przygotowawcze polegają na wykonywaniu wyrobisk chodnikowych mających na celu rozpoznanie złoża i przygotowanie go do eksploatacji.
Rozpoznanie polega na określeniu parametrów złożowych tj. : tektonika , mineralizacja. Dopiero znając te parametry mamy podstawy do planowania szczegółowych robót przygotowawczych oraz samej eksploatacji.
Robotami przygotowawczymi nazywamy wyrobiska korytarzowe prowadzone w złożu , przygotowujące złoże do wybierania.
Zadaniem, tych wyrobisk jest:
transport urobku
dostawa maszyn , urządzeń i materiałów
dostawa energii elektrycznej , sprężonego powietrza i podsacki
wygodny i bezpieczny dostęp załogi do przodków
doprowadzenie świeżego i odprowadzenie zużytego powietrza
odprowadzenie wody podsackowej i naturalnej
Prowadzenie wyrobisk przygotowawczych w zależności od miąższości złoża.
Złoże cienkie:
z przybierką stropu
z pobierką spągu
z przybierką stropu i z pobierką spągu
Złoże średnie:
na całą miąższość złoża
Złoże grube:
po spągu złoża
przy spągu złoża
pośrodku złoża
przy stropie złoża
pod stropem złoża
Podział złoża pod względem nachylenia:
złoże poziome nachylone do 5º
złoże słabo nachylone od 5º do 30º
złoże silnie nachylone od 30º do 45º
złoże strome powyżej 45º
Podział ze względu na miąższość złoża:
złoże cienkie do 3m
złoże średnie od 3m do 5m
złoże grube powyżej 5m.
Każdy system może być prowadzony jako:
poprzeczny ( wybieranie w kierunku upadu lub wzniosu )
podłużny ( wybierany w kierunku rozciągłości )
przekątny ( jeżeli kierunek postępu frontu tworzy kat ostry z kierunkiem upadu )
System eksploatacji może być prowadzony:
od granicy obszaru górniczego ( jeżeli wraz z postępem ściany wykonuje się chociaż jeden chodnik )
do granicy obszaru górniczego ( jeżeli zostawiamy dwa chodniki ).
Podział systemów eksploatacji dla złóż typu pokładowego ze względu na sposób wybierania:
system ubierkowy – polega na tym, że przodek eksploatacji zajmuje całą szerokość przygotowanego bloku i posuwa się w kierunku jego długości. W ślad za posuwającym się przodkiem wybraną przestrzeń likwiduje się.
System zabierkowy – polega na wybieraniu przygotowanej części złoża węższymi przodkami o szerokości 4 – 8 m. Do wybierania następnej zabierki przystępuje się po zlikwidowaniu poprzedniej.
System pośredni – jest to połączenie systemu ubierkowego i zabierkowego. Przykład , system Jankowicki.
Do systemów ubierkowych należą systemy:
ścianowe gdy szerokość czoła przodka jest większa niż 40 m
filarowo-ubierkowe gdy szerokość czoła przodka jest mniejsza niż 40 m
Do systemów pośrednich należą:
Jankowicki
Miechowicki
Do systemów zabierkowych należą systemy:
zabierkowo-filarowe o szerokości przodka 4 – 8 m i długości mniejszej niż 40 m
długich zabierek o szerokości przodka 4 – 8 m i długości większej niż niż 40 m
komorowe o szerokości komory 5 m i więcej
komorowo-filarowe o szerokości filarów i komór większych niż 5m
Systemy eksploatacji węgla.
Sys. ścianowe do eksplo. złoża średniej miąższości
z zawałem stropu
z podsadzką hydrauliczn
Sys. ścianowe do eksplo. złoża grubego na warstwy
wybieranie na warstwy systemem ścianowym z zawałem stropu
wybieranie dwuwarstwowane kombinowane
wybieranie na warstwy równoległe do uławicenia z podsadzką hydrauliczną
wybieranie warstwami poziomymi ukośnie do uławicenia (system kazimierzowski)
Systemy pośrednie
sys. janowicki
sys. miechowicki
z zawałem stropu
miąższość 0,6 – 4,0 m
upad do 25°
długość ściany 40 – 200 m
szerokość otwarcia 4 –8 m
wyprzedzenie między ścianami 15 – 30 m
urabiany : strugiem , kombajnem , MW
transport; przenośniki zgrzebłowe
obudowa ; stojaki metalowe , drewniane , obudowa zmechanizowana
likw. Przestrzeni wybranej: zawał
sposób prowa. ściany : podłużny
zpodsadzką hydrauliczną
- miąższość 1,8 – 3,5 m
upad do 20°
długość ściany 40 – 250 m
szerokość otwarcia 6 –10 m
wyprzedzenie między ścianami :powyżej 10 m
urabiany : strugiem , kombajnem , MW
transport; przenośniki zgrzebłowe
obudowa ; stojaki metalowe , drewniane , obudowa zmechanizowana
likw. przestrzeni wybranej: podsadzka
sposób prowa. ściany : poprzeczny
Każda ściana musi być udostępniana dwoma chodnikami , stanowiącymi dwa niezależne do niej dojścia .
Chodnik transportowy - dolny chodnik podścianowy służy do dojścia załogi , odstawy urobku oraz doprowadzenia świeżego powietrza .
Chodnik wentylacyjny – górny chodnik służy do odprowadzania zużytego powietrza , dostawę materiałów na ścianę oraz wszelkich urządzeń i maszyn.
Zalety systemu ścianowego :
dogodny rozkład naprężeń w górotworze
powoduje najmniejsze straty kopaliny użytecznej
umożliwia kompleksową mechanizację procesu urabiania , ładowania i odstawy
Wady systemu ścianowego :
duże straty produkcyjne powodowane awaryjnością jakiegoś urządzenia
trudne a czasami niemożliwe przechodzenie ścianą dużych uskoków .
wybieranie na warstwy systemem ścianowym z zawałem stropu
miąższość – 3,5 powyżej
nachylenie złoża – do 15°
liczba warstw – 2,3,.. dowolnie
grubość warstw – 1,8 – 2,2
długość ścian – 60 – 150
wyprowadzenie między ścianami w warstwie - 15 – 30
obudowa - stojaki stalowe lub obudowa osłonowa
likwidacja pustki - samoczynny zawał stropu
wybieranie - z góry na dół , syst. podłużnym lub poprzecznym , równolegle do uławicenia
wybieranie dwuwarstwowe kombinowane
miąższość – 3,8 – 5,7
nachylenie złoża – do 15°
liczba warstw – 2
grubość warstw – 1,8 – 2,7 , 2 –3,5
długość ścian – 60 – 100
wyprowadzenie między ścianami w warstwie - powyżej 10 , 15 – 30
obudowa - podporowa
likwidacja pustki - podsadzka i zawał stropu
wybieranie - z dołu do góry , syst. podłużnym w warstwie górnej a poprzecznym w warstwie dolnej , równolegle do uławicenia
wybieranie na warstwy równolegle do uławicenia z podsadzką hydrauliczną
miąższość – 4,0 powyżej
nachylenie złoża – do 15°
liczba warstw – 2,3,.. dowolnie
grubość warstw – 2 – 3,5
długość ścian – 60 – 120
wyprowadzenie między ścianami w warstwie - powyżej 10
obudowa - podporowa
likwidacja pustki - podsadzka
wybieranie - z dołu do góry , syst. poprzecznym równolegle do uławicenia i syst. podłużnym ukośnie do uławicenia
4) wybieranie warstwami poziomymi ukośnie do uławicenia ( syst. kazimierzowski)
miąższość – 1,4 –2,0
nachylenie złoża – 15°- 35°
liczba warstw – dowolnie
grubość warstw – 1,8 – 2,2 , 2,5 – 3,0
długość ścian – 40 – 60
Systemy eksploatacji rudy miedzi.
Dla złoża cienkiego.
syst. ścianowy podłużny z zawałem stropu (Ub)
syst. ścianowy poprzeczny z podsadzką hydrauliczną (Spp)
syst. zabierkowy poprzeczny i podłużny z zawałem stropu (Zab)
syst. komo. – filarowy jednoetapowy z ograniczonym zawałem stropu (J-Z)
syst. filarowo – zabierkowy z ugięciem stropu (S-2/1)
syst. komo. – filarowy dwuwarstwowy z utwierdzeniem filarów resztkową skałą płoną (J-Du)
syst. komo. – filarowy z aktywnym wykorzystaniem skały płonej (J-ZK)
syst. komo. – filarowy (S-4)
syst. komo. – filarowy z ugięciem stropu i filarem ruchomym zamykającym (K-F/frz)
syst. komo. – filarowy jednoetapowy z zawałem stropu i filarami 5 – 7m na 5 – 7m ( J-2)
syst. komo. – filarowy jednoetapowy z zawałem stropu i filarami 5 – 7m na 16m ( J-3)
syst. komo. – filarowy jednoetapowy z zawałem stropu i filarami 7 – 10m na 16m ( J-3S)
syst. komo. – filarowy jednoetapowy z zawałem stropu i filarami 12 – 16m na 16 – 18m ( J-S)
syst. komo. – filarowy jednoetapowy z zawałem stropu i filarami 7 – 10m na 7 – 10m ( JG-2)
syst. komo. – filarowy jednoetapowy z zawałem stropu i szerokim otwarciem frontu (J-0)
syst. filarowo – zabierkowy z zawałem stropu (S-2)
syst. komo. – filarowy jednoetapowy z zawałem stropu i dodatkowym pasem ubierkowym (J-P)
syst. komo. – filarowy z zawałem stropu z możliwością lokowania skały płonej w zrobach (RG-11)
syst. komo. – filarowy dwuetapowy z podsadzką hydrauliczną (D-P)
syst. komo. – filarowy jednoetapowy z zawałem stropu z rozdzielczym wybieraniem złoża (J-R)
Dla złoża grubego.
syst. komo. – filarowy jednoetapowy z zawałem stropu i zmodyfikowanym usytuowaniem filarów podporowych (J-Sp)
syst. komo. – filarowy jednoetapowy dwuwarstwowy z zawałem stropu (J-G3)
syst. komo. – filarowy dwuwarstwowy z podsadzką hydrauliczną (L-1)
syst. komo. – filarowy dwuwarstwowy z zawałem stropu (R-10z)
syst. komo. – filarowy z upodatnieniem złoża i dodatkową ochroną stropu (R-U0)
syst. komo. – filarowy dwuwarstwowy , dwuetapowy z podsadzką hydrauliczną (R-1)
syst. komo. – filarowy dwuwarstwowy , dwuetapowy z podsadzką hydrauliczną (RG-4)
syst. komo. – filarowy dwuwarstwowy z podsadzką hydrauliczną (RG-5)
sys. ubierkowo – zabierkowy dwuetapowy , dwuwarstwowy z podsadzką hydrauliczną (UZG)
Parametry sys. eks. r. miedzi dla złoża cienkiego .
Ub – miąższość złoża - 1,4 – 2,5
kat upadu złożą - do 30°
geometria systemu - 40 – 100
sposób likwidacji - zawał stropu
Śpp - miąższość złoża - do 3
kat upadu złożą - do 30°
geometria systemu - 50 - 80
sposób likwidacji - podsadzka
Zab - miąższość złoża - do 3
kat upadu złożą - do 30°
geometria systemu - 30 – 100 , zab 5,0
sposób likwidacji - zawał stropu
J-Z – miąższość złoża - do 3,5
kat upadu złożą - do 6°
geometria systemu - 6-9/10-16
sposób likwidacji - zawał ograniczony
S-2/1- miąższość złoża - do 3,5
kat upadu złożą - do 8°
geometria systemu - 15-18/40-120 , zab. 7,0
sposób likwidacji - podsadzka sucha
J-Du- miąższość złoża - do 2,5
kat upadu złożą - do 6°
geometria systemu - 6-10/10-16
sposób likwidacji - podsadzka sucha z ograniczonym zawałem
J-ZK- miąższość złoża - do 3,5
kat upadu złożą - do 6°
geometria systemu - 6-9/10-16
sposób likwidacji - podsadzka sucha
S-4 - miąższość złoża - do 3,5
kat upadu złożą - do 8°
geometria systemu - 6-13/6-17
sposób likwidacji - ugięcie stropu
K-F/frz - miąższość złoża - do 3,0
kat upadu złożą - do 8°
geometria systemu - 6-10/6-12
sposób likwidacji - ugięcie stropu
Parametry sys. eks. r. miedzi dla złoża średniego .
J-2 - miąższość złoża - do 5,0
kat upadu złożą - do 8°
ilość pasów - 2-3
geometria systemu - 5-7/5-7 , 12-13,5m2
sposób likwidacji - zawał
J-3- miąższość złoża - do 5,0
kat upadu złożą - do 8°
ilość pasów - 2-3
geometria systemu - 5-7/16
sposób likwidacji - zawał
J-3S - miąższość złoża - do 5,0
kat upadu złożą - do 8°
ilość pasów - 2-3
geometria systemu - 7-10/16
sposób likwidacji - zawał
J-S - miąższość złoża - do 5,0
kat upadu złożą - do 8°
ilość pasów - 2-3
geometria systemu - 12-16/16-18
sposób likwidacji - zawał
JG-2 - miąższość złoża - do 5,0
kat upadu złożą - do 8°
ilość pasów - 2-3
geometria systemu - 7-10/7-10 , 8-13,5m2
sposób likwidacji - zawał
J-O - miąższość złoża - do 5,0
kat upadu złożą - do 6°
ilość pasów - 4-(8-10)
geometria systemu - 5-10/5-16
sposób likwidacji - zawał
S-2 - miąższość złoża - do 5,0
kat upadu złożą - do 6°
ilość pasów - 2
geometria systemu - 15-18/40-120
sposób likwidacji - zawał
J-P - miąższość złoża - do 5,0
kat upadu złożą - do 6°
ilość pasów - 2-3
geometria systemu - 8-14/18-25
sposób likwidacji - zawał
RG-11 - miąższość złoża - do 5,0
kat upadu złożą - do 6°
ilość pasów - 2
geometria systemu - 17-17/5-17
sposób likwidacji - zawał
D-P - miąższość złoża - do 5,0
kat upadu złożą - do 8°
ilość pasów - 2
geometria systemu - 20-40/40-60
sposób likwidacji - podsadzka
J-R - miąższość złoża - do 5,0
kat upadu złożą - do 8°
ilość pasów - 2-3
geometria systemu - 5-10/16-38
sposób likwidacji - zawał
Parametry sys. eks. r. miedzi dla złoża grubego .
J-Sp - miąższość złoża - do 6,0
kat upadu złożą - do 6°
ilość pasów - 2-3
geometria systemu - 6-10/12-18
J-G3- miąższość złoża - do 7,0
kat upadu złożą - do 8°
ilość pasów - 2-3
geometria systemu - 5-7/16
L-1 - miąższość złoża - do 16,0
kat upadu złożą - do 8°
ilość pasów -
geometria systemu - 50-60/62
R-10z - miąższość złoża - do 7,0
kat upadu złożą - do 8°
ilość pasów - 2-3
geometria systemu - 31/57 , 9/12
R-UO - miąższość złoża - do 7,0
kat upadu złożą - do 8°
ilość pasów - 3-8
geometria systemu - 7-10/8-38
R-I - miąższość złoża - do 10,0
kat upadu złożą - do 8°
ilość pasów -
geometria systemu - 22-28/24-32 , 10-8/8-12
RG-4 - miąższość złoża - 10-15
kat upadu złożą - do 6°
ilość pasów -
geometria systemu - 14-28/61 , 24-28/10
RG-5 - miąższość złoża - 10-15
kat upadu złożą - do 6°
ilość pasów -
geometria systemu - 10,5/28 , zabierka 17,5
UZG - miąższość złoża - 5-10
kat upadu złożą - do 6°
ilość pasów -
geometria systemu - 44-64/14 –44 , zabierka 10
Systemy eksploatacji rud cynku i ołowiu.
Systemy ubierkowe:
System ubierkoy z posadzką płynną (SUpp)
System ścianowy z zawałem stropu (SSz)
System ścianowy podłużny lub poprzeczny z podsadzką hydrauliczną (SŚwpp)
System podłużny dwuwarstwowy z podsadzką hydrauliczną (SŚwpp)
Systemy zabierkowe.
a) system zabierkowy jednostronny z zawałem (SZjz/j)
b) system zabierkowy jednostronny z zawałem (SZjz/d)
a) system zabierkowy dwustronny z zawałem (SZdz/j)
b) system zabierkowy dwustronny z zawałem (SZdz/d)
3. a) system zabierkowy jednostronny z podsadzką płynną (SZjpp/j)
b) system zabierkowy dwustronny z podsadzką płynną (SZdpp/j)
4. system zabierkowy dwustronny z podsadzką płynną i częściowym pozostawieniem złoża (ZSdppf/j)
5. a) system zabierkowy jednostronny z podsadzką betonową i płynną (ZZjpu/j)
b) system zabierkowy jednostronny z podsadzką betonową i płynną (SZjpu/jg)
6. System filarowo – zabierkowy jednostronny z długimi zabierkami z zawałem (SFZjz/j)
Systemy komorowe.
system komorowy z podsadzką hydrauliczną (SKpp)
System komorowy z wypuszczeniem rudy , z zawałem stropu (SKz)
System komorowo – ubierkowy na warstwy (SKUwpp)
Systemy komorowo – filarowe
a) system komorowo – filarowy dwustronny z zawałem w wersji długich , podwójnych zabierek , z likwidowanymi słupami podporowymi (SKFdz/j)
b) system komorowo – filarowy dwustronny z zawałem w wersji długich , podwójnych zabierek w układzie skośnym z likwidowanymi słupami podporowymi (SKFdz/j)
System komorowo – filarowy , wieloprzodkowy z zawałem stropu (SKFz/j)
System komorowo – filarowy jednostronny z zawałem z pozostawieniem słupów podporowych (SKFjzf/j)
System komorowo – podporowy jednostronny z zawałem w układzie skośnym z pozostawieniem słupów podporowych (SKFjzf/j)
System komorowo – filarowy z pozostawieniem filarów (SKFf)
System komorowo – filarowy na warstwy z pozostawieniem filarów (SKFwf)
System komorowo – filarowy wieloprzodkowy z podsadzką płynną (SKFpp/j)
System komorowo – filarowy na warstwy z pozostawieniem filarów z podsadzką płynną (SKFwppf/j)
System chodnikowo – podpółkowy z zawałem (SCHPwz/j)
SYMBOLE
S – system eksploatacji
U – system ubierkowy
Ś – system ścianowy
Z – system zabierkowy
FZ – system filarowo – zabierkowy
KF – system komorowo – filarowy
K – system komorowy
KU – system komorowo – ubierkowy
ChP – system chodnikowo - podpółkowy
z – zawał
pp – podsadzka płynna
pu – podsadzka ubierkowa
f – pozostawienie filarów
j – wybieranie jednowarstwowe
d- wybieranie dwuwarstwowe
w – wybieranie na warstwy
/j – wybieranie jednoskrzydłowe
/d – wybieranie dwuskrzydłowe
Parametry systemów eksp. dla rud cynku i ołowiu
SUpp – miąższość 4 –5
wymiar chodn. 2,5/3 , 3,5- 4
wyprzedzenie 5-8
krok zawału 4 , 8
SŚZ - miąższość 3
wymiar chodn. 3/3,5 , 2,5/4
wyprzedzenie 10-15
krok zawału 1,6 , 6,6
SŚPpp - miąższość 2-4
wymiar chodn. 2,5/3,5
wyprzedzenie 5-8
krok zawału 3,6 , 5 , 8
SŚwpp - miąższość 4 –7
wymiar chodn. 3-3,5 , 2,5-3
wyprzedzenie 5-8
krok zawału 3,6 , 5,0
Systemy komorowe
SKpp – miąższość 3-5
wymi. chodn. 3/4
szerokość filara 5-8
krok zawału 11-14
SKZ - miąższość powyżej 8
wymi. chodn. 2-2,5/2,7-3,4
szerokość filara 7-9
krok zawału 70/1,6
SKUwpp - miąższość 3-9
wymi. chodn. 3/3 , 2,5/3
szerokość filara 3
krok zawału 12
SZjz/j - miąższość 2-4,5 , 6,5
wymi. chodn. 5,0
szerokość filara 15,0
szerokość zabierki 4,0
SZjz/d - miąższość 4,5
wymi. chodn. 5,2/3,5
szerokość filara 12,0
szerokość zabierki 3,5
SZdz/j- miąższość 4,5 , 6,5
wymi. chodn. 3,0/4,5
szerokość filara 30,0
szerokość zabierki 4,0
SZdz/d - miąższość 4,5
wymi. chodn. 5,0
szerokość filara 30,0
szerokość zabierki 3,0-6,0
SZjpp/j - miąższość 3,5 , 6,5
wymi. chodn. 3,5/3,5
szerokość filara 35
szerokość zabierki 3,0-6,0
SZdpp/j - miąższość 5,5
wymi. chodn. 5,0/5,5
szerokość filara 100
szerokość zabierki 3,5-4,0
SZdppf/j - miąższość 5,5
wymi. chodn. 5,0/5,5
szerokość filara 50
szerokość zabierki 3,5
SZjpu/j - miąższość 5,5
wymi. chodn. 5,0/5,5
szerokość filara 50
szerokość zabierki 3,5 , 4,0
SZjpu/g - miąższość 4,5 , 5,5
wymi. chodn. 5,0/5,5
szerokość filara 50
szerokość zabierki 4,0 , 3,5
SFZjz/j - miąższość 5,5 , 6,5
wymi. chodn. 5,0/5,5
szerokość filara 15,0/30,0
szerokość zabierki 5,0
Systemy komorowo – filarowe .
SKFdz/j – miąższość 4,5
wymiary chod. 4,5-5
wym. kom. pasów 3-3,5/4
wym. filarów 3/3
długość kom. 30
SKFdz/j - miąższość 4,5
wymiary chod. 5,0
wym. kom. pasów 4,5
wym . filarów 4/3
długość kom. 35
SKFz/j - miąższość 4,5
wymiary chod. 4,5
wym. kom. pasów 4/4
wym . filarów 3/3
długość kom. 10
SKFjzf/j - miąższość 4,5-6,5
wymiary chod. 4-6 , 3-4
wym. kom. pasów 4,5-5 , 5-6
wym . filarów 3/3
długość kom. 27-30
SKFjzf/j - miąższość 4-8
wymiary chod. 5/4
wym. kom. pasów 5,5 , 6,0
wym . filarów 3-3/3-4
długość kom. 12-16
SKFf - miąższość 2-4
wymiary chod. 3/3 , 3-5,5
wym. kom. pasów 6/2-4
wym . filarów 5/5
długość kom. 45
SKFwf - miąższość 4-8
wymiary chod. 3/3 , 3-5,5
wym. kom. pasów 6/2-4
wym . filarów 4/4
długość kom. 45
SKFpp/f - miąższość do 6
wymiary chod. 4 -5/6
wym. kom. pasów 5/6
wym . filarów 5/5
SKFwpp/j - miąższość 3-9
wymiary chod. 3/3 , 2,5/3
wym. kom. pasów 6/2,5/3
wym . filarów 3
długość kom. 9
SCHPwz/j