Pionowe wyrobiska udostępniające

Do pionowych wyrobisk udostępniających należą szyby, szybiki, dukle, studnie i

nadsięwłomy.

Szyby. Stanowią one najczęściej stosowane połączenie podziemnego złoża z powierzchnią.

Szybem nazywa się wyrobisko korytarzowe o nachyleniu większym od 45°, głębokości

większej od 200 m i przekroju poprzecznym większym od 15 m2, łączące złoże z powierzchnią.

Szyby mogą być pionowe lub pochyłe. Ze względu na koszty utrzymania i eksploatacji w

górnictwie polskim stosowane są prawie wyłącznie szyby pionowe.

Szyby stanowią główne arterie komunikacyjne i wentylacyjne kopalni. Zależnie od zadań w

komunikacji między dołem a powierzchnią rozróżnia się szyby.

— wydobywcze, przeznaczone do wyciągania kopaliny i skały płonnej na powierzchnie,

— zjazdowe, przeznaczone i przystosowane do zjazdu i wyjazdu ludzi,

— materiałowe, przeznaczone do opuszczania materiałów,

— drzewne, mające specjalne urządzenia do opuszczania drewna,

— podsadzkowe, z zainstalowanym rurociągiem do opuszczanie podsadzki hydraulicznej,

oraz inne, zależnie od pełnionego zadania.

Szyby zjazdowe muszą być wyposażone na całej swej długości w przedziały drabinowe.

Pod względem wentylacyjnym szyby dzielą się na:

— wdechowe lub wciągające, którymi świeże powietrze dopływa do kopalni,

— wydechowe, zwane również wentylacyjnymi lub powietrznymi, którymi zużyte powietrze

wypływa z kopalni na powierzchnię.

Ponieważ szyb jest wyrobiskiem bardzo kosztownym, w praktyce wykonuje się szyby

przystosowane do wykonywania rożnych zadań. Są więc szyby wydobywczo-zjazdowe,

materiałowo-podsadzkowe itp.

Szyby mogą mieć przekrój poprzeczny kołowy, eliptyczny lub prostokątny. Przekroje kołowy

i eliptyczny są bardziej wytrzymałe na ciśnienie górotworu, przekrój prostokątny lub

kwadratowy zezwala natomiast na lepsze wykorzystanie jego powierzchni do celów wyciągowych

i innych.

Obecnie głębi się tylko szyby o przekroju kołowym, przy czym w górnictwie węglowym

najczęściej o średnicy 4,5, 5,5, 6,0, 7,5 i 8,5 m, w górnictwie rud żelaza 3,5 i 5,0 m, a w

górnictwie rud miedzi 9,5 m.

Poszczególne urządzenia w szybie należy tak rozmieścić, aby maksymalnie wykorzystać

przekrój poprzeczny szybu, czyli tzw. tarczę szybową.

Rozróżnia się przedziały wydobywcze (skipowe, klatkowe), zjazdowe, drabinowe, rurowe,

drzewne, kablowe itd.

Na powierzchni terenu znajduje się nad szybem wieża szybowa, a obok wylotu szybu

nadszybie, gdzie odbiera się urobek wyciągany szybem oraz skąd odbywa się zjazd załogi.

Górna część szybu, długości kilku do kilkunastu metrów, nazywa się głowicą albo gardzielą

szybu.

Zależnie od funkcji szybu znajdują w niej ujście kanały: wentylacyjny, rurowy, kablowy oraz

wejście do chodnika ucieczkowego i przedziału drabinowego.

Na kolejnych poziomach do szybu przylegają podszybia, czyli zespoły wyrobisk łączących

szyb z poziomem. Dolna część szybu leżąca poniżej najniższego poziomu wydobywczego, w

której zbiera się woda ściekająca w szybie, nosi nazwę rząpia. Przekrój podłużny szybu z

nadszybiem, podszybiem i rząpiem pokazano na rys. 1.2.6.

Niekiedy wykonuje się tzw. szyby ślepe nie mające wylotu na powierzchni terenu, lecz

łączące poszczególne poziomy lub piętra między sobą.

Podsadzanie wyrobisk

Podsadzanie wyrobisk jako sposób ich likwidacji polega na cał­kowitym lub częściowym wypełnieniu wszelkich pustych przestrzeni, powstałych w wyniku eksploatacji górniczej złoża, materiałem płon­nym pochodzącym bądź ze skał otaczających złoże, bądź też dostar­czanym z powierzchni. Materiał ten, zwany materiałem podsadz­kowym, ulokowany w wyrobisku górniczym i wypełniający je nazywa się podsadzką.

Wypełnienie częściowe lub całkowite wyrobiska górniczego mate­riałem podsadzkowym ogranicza możliwość odkształceń górotworu w kierunku wybranej przestrzeni. Dotyczy to zwłaszcza odkształceń stropu, który jakkolwiek ulega uginaniu lub okresowemu załamaniu, to jednak deformacje te są niewielkie i słabo odczuwane na powierzchni. W zasadzie będą one większe, jeśli puste przestrzenie będą wypełniane częściowo, mniejsze - gdy wypełnienie będzie całkowite i szczelne.

Po pewnym czasie pod wpływem ciśnienia podsadzka zostaje mniej lub więcej sprasowana i wtedy skutecznie podpiera strop.

Podsadzanie wyrobisk:

- zmniejsza deformację górotworu spowodowaną eksploatacją złoża,

- ogranicza ciśnienie górotworu w czasie eksploatacji złoża.

Przy wybieraniu grubych lub stromych oraz grubych i stromych pokładów (na warstwy lub płyty) podsadzka stanowi platformę, z której górnicy mogą urabiać złoże.

W związku z tym stosowanie podsadzki wskazane jest w celu:

- ochrony powierzchni lub wyżej położonych poziomów (kopa­lni) przed nadmiernymi deformacjami powodującymi uszkodze­nia obiektów (czyli tzw. szkody górnicze),

- zapewnienia bezpieczeństwa pracy przez podparcie stropu, zapobiegające nadmiernemu ugięciu się lub załamaniu stropu do wyrobiska,

- zmniejszenia strat eksploatacyjnych,

- umożliwienia wybierania stromych i grubych pokładów,

- uniemożliwienia niepożądanego przepływu powietrza w zro­bach, co jest szczególnie ważne przy wybieraniu pokładów samozapalnych,

- zmniejszenia wydzielania się gazów (metanu) do wyrobisk górniczych.

Niekiedy o zastosowaniu podsadzki decydują względy ochrony środowiska przed zanieczyszczeniem go zwałami kamienia, a także duży koszt wyciągania kamienia na powierzchnię, brak terenów na zwałowiska itp.

Stosowanie podsadzki stwarza dodatkowe koszty inwestycyjne i ruchowe, powoduje dodatkowe trudności w procesie produkcyjnym oraz zmniejsza wydajność. W zależności od tego, czy wyrobisko wypełnia się materiałem podsadzkowym w całości lub częściowo, rozróżnia się podsadzkę częściową i podsadzkę pełną

W zależności od sposobu transportowania materiału podsadz­kowego i związanego z tym sposobu podsadzania rozróżnia się:

- podsadzkę hydrauliczną (transport za pomocą wody),

- podsadzkę suchą (transport bez udziału wody).

Maszyny ładujące w kopalniach podziemnych

1.    Sposoby ładowania

Urobek w wyrobiskach górniczych może być ładowany: ręcznie, samoczynnie oraz mechanicznie.

W technice ładowania przy urabianiu materiałem wybuchowym i przy urabianiu mechanicznym występują podstawowe różnice. Przy urabianiu materiałami wybuchowymi uzyskuje się w bardzo krótkim czasie dużą ilość urobku w postaci zwału w przodku. W chodniku może to być kilkanaście do ok. 30 Mg (t). Szybkie załadowanie i wytransportowanie urobku (zwłaszcza kamienia) stwarza duże problemy.

Przy mechanicznym urabianiu sam proces ładowania może być znacznie przedłużony w czasie gdyż przebiega on równolegle z urabianiem. W wyrobiskach ścianowych pracę tą wykonują kombajny ścianowe, więc nie ma potrzeby stosowania odrębnych ładowarek. Podobnie w wyrobiskach korytarzowych urabianych kombajnami chodnikowymi.

W obecnej chwili w górnictwie ładowarki mają zastosowanie jedynie przy prowadzeniu wyrobisk chodnikowych urabianych MW i przy głębieniu szybów.

Można wyróżnić kilka podstawowych sposobów ładowania urobku. Jeśli miejsce urabiania znajduje się ponad przenośnikiem lub nachylenie spągu pozwala na samoczynne odprowadzenie urobku mamy do czynienia z ładowaniem samoczynnym (rys. 1).

Sposoby mechanicznego ładowania urobku, gdy nie ma warunków do samoczynnego ładowania, mogą polegać na jednej z trzech następujących zasad:

1. działanie klinową równią pochyłą

2. nagarnianie urobku na końcówkę przenośnika

3. zaczerpywanie urobku czerpakiem lub chwytakiem

2.    Klasyfikacja ładowarek

Stosownie do budowy i kształtu elementów ładujących rozróżnia się:

a. Ładowarki działające na zasadzie równi pochyłej, gdzie ładowanie może odbywać się:

- klinami przesuwanymi z przenośnikiem

-odkładnią przesuwaną wzdłuż przenośnika; podnoszenie urobku na zasadzie klina i skierowywanie w bok

- równią wstrząsaną lub wibrującą (aktywowaną); ruchy dodatkowe ułatwiają wejście klina pod zwał oraz prze mieszczanie urobku w rynnach; jest to zasada działania ładowarek Kaczy Dziób 

b. Ładowarki nagarniające, do których należą:

- ładowarki palczaste; poziomy łącznik na równolegle obracających się korbach, zaopatrzony jest w wystające pręty (palce); wysunięte palce przesuwają urobek ku przenośni kowi, cofnięte palce przemieszczają się od przenośnika; przenośnik ma bardzo niską budowę

- ładowarki żerdziowe nadsiębierne; żerdź z występami obraca się pod równią grzebieniową i nagarnia urobek na przenośnik

- ładowarki żerdziowe podsiębierne; żerdź na wysięgniku nagarnia ze zwału urobek na przenośnik

- ładowarki zgrzebłowe; zgrzebła poruszane łańcuchem nagarniają urobek na przenośnik

- ładowarki tarczowe, koło rowkowane nabiera na siebie i przenosi urobek na przenośnik

- ładowarki łapowe; dwie łapy uruchamiane korbami przeciwbieżnymi nagarniają urobek na przenośnik

- ładowarki gracowe; graca wysuwana oraz podnoszona siłownikami hydraulicznymi nagarnia urobek ze zwału na przenośnik

- ładowarki ślimakowe; ślimak o szerokich zwojach przesuwa urobek ku przenośnikowi i wpycha go na przenośnik

- zgarniarki; zgarniak linami ściągany ze zwału nagarnia urobek na stół załadowczy i do wozów lub na przenośnik

c. Ładowarki zaczerpujące, do których należą:

- ładowarki czerpakowe; czerpak poruszany złożonym mechanizmem jest wciskany w zwał i przechylany dla napełniania urobkiem następuje potem przeniesienie czerpaka i opróżnienie go (sposób wykonywania tych ruchów stanowi podstawę dalszej klasyfikacji);

- ładowarki chwytakowe; chwytak wieloszczękowy otwarty opuszcza się na zwał urobku, a zamknięcie chwytaka powoduje jego napełnianie następnie chwytak przenosi się nad kubeł i opróżnia przez otwarcie;

- ładowarki kubełkowe; szereg kubełków na cięgnach w układzie zamkniętym zaczerpuje urobek ze zwału i wy rzuca go na przenośnik lub do wozów (rys. 5c);

- ładowarki rurowe; szereg zakrzywionych łopat krąży wokół podłużnej osi rury, w której znajduje się przenośnik; łopaty zaczerpują urobek i zsypują go do środka na przenośnik centralny.

Spośród w/w ładowarek w górnictwie węglowym szerokie zastosowanie znalazły ładowarki: łapowe, zgarniakowe, czerpakowe (łyżkowe), chwytakowe i ślimakowe (organ kombajnu ścianowego).

Ładowarki można podzielić także według miejsca pracy na:

- chodnikowe,

- ścianowe,

- szybowe