Akademia Górniczo-Hutnicza

im. Stanisława Staszica

w Krakowie

Wydział Górnictwa i Geoinżynierii

Zagrożenia naturalne

(zajęcia projektowe)

Analiza stanu i dobór profilaktyki zagrożeń naturalnych w wytypowanym rejonie kopalni KWK „Bielszowice”

Górnictwo i Geologia – Eksploatacja Złóż Surowców Mineralnych

Marcin Baran

Maciej Dulęba

Rok IV, Grupa 1

Miejsce i data sporządzenia: Kraków 30.11.2013 r.

Rok akademicki: 2013/2014

Wprowadzenie

W niniejszym projekcie przedstawiono analizę stanu i dobór profilaktyki zagrożeń naturalnych dla pokładu 504, pierwszą zawałową ścianą 001, poziom 780 m w KWK „Bielszowice”. Pokład ten zaliczony jest do grubego i zasobnego pokładu, zalegającego w skomplikowanych warunkach geologiczno-górniczych i zagrożeniowych. W rejonach eksploatacyjnych występują zagrożenia naturalne zaliczone do najwyższych stopni i kategorii. W rejonie ściany 001 występują następujące zagrożenia naturalne: IV kategoria zagrożenia metanowego, III stopień zagrożenia tąpaniami, klasa B zagrożenia pyłowego.

2. Charakterystyka warunków geologiczno-górniczych

2.1 Miejsce zalegania pokładu

Pokład zalega w północno-zachodniej części Niecki Głównej Górnośląskiego Zagłębia Węglowego. Kopalnia KWK „Bielszowice” posiada koncesję nr 161/94 wydaną przez Ministra Ochrony Środowiska, Zasobów Naturalnych i Leśnictwa decyzją z dnia 26.08.1994 r. na wydobywanie węgla kamiennego i metanu jako kopaliny towarzyszącej do poziomu 1200m w pokładzie 405/2, a w pozostałych pokładach do poziomu 1100m. Termin ważności koncesji upływa 31.08.2020 r. Kopalnia położona jest na terenie trzech miast Zabrza, Rudy Śląskiej i Mikołowa.

2.2 Grubość pokładu oraz sposób zalegania

Pokład numer 504 w projektowanej partii zaliczony jest do grubych i zalegających na znacznej głębokości, a jego miąższość wynosi średnio od 3,6 do 4,9 m. Wysokość ściany 001 w pokładzie 504 wynosi 3 m., a średnie nachylenie podłużne 5 -14^⁰, natomiast średnie nachylenie poprzeczne 0 - 12^⁰.

3.3 Rodzaj skał stropowych i spągowych

W sąsiedztwie uruchomionej ściany 001 na początku jej wybiegu w stropie pokładu 504 występują kolejno: łupek piaszczysty 3,2 m, piaskowiec 3,6 m, łupek piaszczysty 1,1 m, łupek ilasty 2,1 m, węgiel 0,3 m, piaskowiec 18,5 m, łupek piaszczysty 0,8 m.

W spagu pokładu 504 występował kolejno: łupek ilasty 1 m, łupek piaszczysty 0,5 m, piaskowiec 14,2 m.

3.4 Zaburzenia tektoniczne i sedymentacyjne

Opisywany pokład wykazuje znaczące zaburzenia sedymentacyjne w postaci licznych ściśnień, rozszczepień oraz wyklinowania pokładów. Złoże pocięte jest uskokami o dwóch zasadniczych kierunkach: głównym-równoleżnikowym i podrzędnym- południkowym. Występuje również szereg uskoków o przebiegu diagonalnym. Wśród najważniejszych uskoków o przebiegu równoleżnikowym należy wymienić: uskok Saara o zrzucie od 100 do 210 m wzrastającym w kierunku zachodnim i uskok Kłodnicki tworzący strefę zaburzeń tektonicznych o szerokości od 220 m na wschodzie do 500 m na zachodzie.

3.5 Warunki górnicze

Pokład 504 we wschodniej części partii Centralnej zalega w skomplikowanych warunkach geologiczno- górniczych. Naturalna różnorodność i złożoność warunków zalegania masywu skalnego wraz z występującymi czynnikami górniczymi – w przedmiotowym rejonie generują wysoki stan naprężeń w górotworze, co w konsekwencji przekłada się na potencjalne duże zagrożenia wstrząsami i tąpaniami. Wysokie zagrożenie tępaniami w pokładzie 504 jest głównie pochodną:

• Dużej grubości i znacznej głębokości zalegania pokładu, a w konsekwencji dużych ciśnień grawitacyjnych,

• Zalegania w stropie bezpośrednim i zasadniczym grubych wstrząsogennych warstw piaskowców,

• Występującuch licznych zaszłości eksploatacyjnych(krawędzi i resztek) w pokładach sąsiednich (501, 506 i 507), generujących w górotworze strefy koncentracji naprężeń,

• Wysokiej sejsmiczności górotworu zarówno w odniesieniu do liczby, jak i energi wstrząsów, które są główna przyczyną tąpań typu stropowego.

3. Analiza stanu zagrożeń naturalnych

3.1 Zagrożenie metanowe

Podstawowym kryterium oceny zagrożenia metanowego jest możliwość powstania w atmosferze kopalnianej stężenia metanu, które może spowodować:

1) powstanie mieszaniny beztlenowej,

2) zapalenie metanu,

3) wybuch metanu,

– stwarzając niebezpieczeństwo dla pracowników lub ruchu zakładu górniczego.

W myśl projektu Rozporządzenia Ministra Środowiska z dnia 29 stycznia 2013 r. w sprawie zagrożeń naturalnych w zakładach górniczych wyrobisko ścianowe zakwalifikowane zostało do IV kategorii zagrożenia metanowego, co oznacza, że:

„Metanonośność jest większa niż 8 m³/Mg w przeliczeniu na czystą substancję węglową lub zaistniał nagły wypływ metanu albo wyrzut metanu i skał.”

3.2 Zagrożenie tąpaniami

W myśl projektu Rozporządzenia Ministra Środowiska z dnia 29 stycznia 2013 r. w sprawie zagrożeń naturalnych w zakładach górniczych wyrobisko ścianowe zakwalifikowane zostało do III stopnia zagrożenia tąpaniowego, co oznacza, że:

3.3 Zagrożenie wybuchem pyłu węglowego

Wyrobisko zakwalifikowane jest do klasy B zagrożenia wybuchem pyłu węglowego. Podstawowym kryterium oceny zagrożenia wybuchem pyłu węglowego rozumianego jako ziarna węgla przechodzące przez sito o wymiarach oczek równych 1 x 1 mm:

1) w pokładzie węgla oraz w wyrobisku drążonym w tym pokładzie lub jego części – jest stwierdzenie w tym pokładzie lub jego części lub wyrobisku lub jego części zawartości części lotnych w węglu większej niż 10% w bezwodnej i bezpopiołowej substancji węglowej,

2) w strefach zagrożenia są odcinki wyrobisk z niebezpiecznym pyłem węglowym dłuższe niż 30 metrów.

4. Profilaktyka zagrożeń naturalnych

4.1 Profilaktyka zagrożenia metanowego

Profilaktyka zagrożenia metanowego obejmuje metody rozpoznania i kontroli oraz środki i sposoby zwalczania wybuchowych nagromadzeń metanu w wyrobiskach górniczych.

Sposób przewietrzania projektowanego wyrobiska ścianowego

System taki jest stosowany w ścianach o dużej prognozowanej metanowości. W projektowanym wyrobisku ścianowym zastosowano przewietrzanie systemem na „Y”.

W systemie tym powietrze doprowadzane jest do ściany 001 pochylnia Iw, a wylot ze ściany „odświeżany” jest pochylnią IIw.

W trakcie eksploatacji ściany prowadzone będzie odmetanowanie z chodnika nadścianowego (poch. IIw). Otwory drenażowe w tym systemie wiercone są właśnie w tym chodniku nadścianowym (poch.IIw).

5. Podsumowanie

5.1 Wytypowany region to ściana 001 w pokładzie 504,

5.2 W projektowanej ścianie 001 w pokładzie 504 KWK „Bielszowice” występują zagrożenia naturalne zaliczone do najwyższych stopni i kategorii:

• IV kategoria zagrożenia metanowego,

• III stopień zagrożenia tąpaniami,

• Klasa B zagrożenia wybuchem pyłu węglowego.

Zagrożenia te mogą być kontrolowane za pomocą profilaktyki zaproponowanej w wykonanym przez nas projekcie.

5.3 Jako zagrożenia wiodące wybraliśmy zagrożenie metanowe. Wybór nastąpił na podstawie wysokiej klasyfikacji i katastroficznych skutków w wypadku zaistnienia.

Bibliografia i netografia

• Szlązak N., Berger J.,Borowski M., Obracaj D., Swolkień J., Korzec M.: Metody odmetanowania pokładów węgla, Wyd. AGH, Kraków 2012,

• Pawełczyk H.: Wstrząsy górnicze i tąpania w warunkach eksploatacji pod terenem aglomeracji miejskiej, Główny Instytut Górnictwa, Katowice 2004,

• Krzyżowski A., Niechwiadowicz J., Postawa K., Wiadomości górnicze, Wydawnictwo Górnicze, 2006,

• http://www.kwsa.pl,

• Notatki własne.

Załączniki:

1. Mapa wyrobisk górniczych z wytypowanego rejony kopalni,

2. Profile litologiczne otworów wiertniczych z wytypowanego rejonu kopalni.