Politechnika Wrocławska

Wydział Geoinżynierii, Górnictwa i Geologii

Projekt instalacji do wykorzystania odpadów w technologii podsadzania

Sprawdzający:

prof. dr. hab. inż Jan Palarski

Wykonał:

Założenia projektowe:

Istniejący układ wyrobisk górniczych scharakteryzowany jest następującymi wielkościami:

Długość wyrobisk [m]		Nachylenie wyrobisk [º]
l1	1	α1	1
l2	22	α2	22
l3	2	α3	2
l4	2	α4	2
l5	2	α5	2
l6	2	α5	2
l7	2	α7	2
l8	2	α8	2
l9	2	α9	2
l10	2	α10	2
l11	2	α11	2

Wydajność podsadzania:

Q_p = 390 ÷ 420 [m³/godz.]

Średnica rurociągu podsadzkowego:

D = 0,185 [m]

Rodzaj materiału podsadzkowego:

d = 50 [mm] - piasek + skała płonna + odpad

Dane ściany:

- długość:

l_s = 185 [m]

- wysokość:

h_s = 2,6 [m]

- krok podsadzania:

k_p = 5,4 [m]

Obliczenia podstawowych parametrów podsadzania hydraulicznego należy wykonać następującymi metodami:

• Metodą Adamka,

• Metodą Jariege'a,

• Metodą statystyczną,

• Metodą analityczno-empiryczną.

Dla zaprojektowanej instalacji podsadzkowej sporządzić profil hydrauliczny, dokonać graficznej analizy pracy instalacji. Wyznaczyć zasięgi stref ciśnienia w instalacji i obliczyć minimalne, dopuszczalne grubości ścianek rurociągu w poszczególnych strefach ciśnień. Ponadto należy zaprojektować następujące powierzchniowe urządzenia podsadzkowe:

• Zbiornik materiałów podsadzkowych,

• Zbiornik wody podsadzkowej,

• Zestawy i sita zmywcze,

• Skrzynię i lej podsadzkowy.

Projekt powinien zawierać opis technologii podsadzania pustki poeksploatacyjnej.

Długość ekwiwalentna odcinka instalacji:

gdzie:

l_i - długość odcinka rurociągu

a_i - współczynnik przeliczeniowy średnic rurociągu

gdzie:

D_i - średnica danego odcinka

D_od - średnica odniesienia:

• dla metody Adamka i Jariege'a wynosi 0,150 [m]

• dla metody analityczno-empirycznej średnica odniesienia jest równa średnicy ostatniego odcinka instalacji D_odn = 0,185 [m]

Metoda Adamka i Jariege'a

Metoda analityczno-empiryczna:

Tabela 1: Parametry geometryczne instalacji

Lp	Długość odcinków instalacji li [m]	Różnice wysokości odcinków instalacji		Średnica odcinków instalacji Di [m]	Ekwiwalentna długość odcinków instalacji Lekw [m]
					hiupad [m]	hiwznios [m]		metoda Adamka i Jariege'a	Metoda analityczno-empiryczna
1	530	530	0		0,185	185,5	530
2	210	0	54,94			73,5	210
3	640	0	0			224	640
4	170	71,85	0			59,5	170
5	430	0	0			150,5	430
6	240	0	41,68			84	240
7	580	0	0			203	580
8	160	41,41	0			56	160
9	370	0	0			129,5	370
10	220	0	19,17			77	220
11	239	0	0			0	0
Suma	3550	643,26	115,2	-	1242,5	3550

Całkowita różnica wysokości instalacji podsadzkowej H:

gdzie:

H = 643,26 - 115,20 = 528,06 [m]

1. Obliczenia parametrów podsadzania hydraulicznego

Metoda Adamka i Jariege'a

Uogólnione równanie Bernoulliego dla cieczy rzeczywistych ma postać:

Równanie Bernoulliego punktu 0:

Równanie energii odniesionej do 1 m³ mieszaniny podsadzkowej dla punktu 0:

Warunki brzegowe dla punktu 0:

czyli:

Równanie Bernoulliego punktu 11:

Równanie energii odniesionej do 1 m³ mieszaniny podsadzkowej dla punktu 11:

Warunki brzegowe dla punktu 11:

gdzie:

l_zj - długość zastępcza elementu deprymogenicznego

ostatecznie:

Z zasady zachowania energii wynika że E₀ = E₁₁ więc:

Jednostkowe rozporządzalne straty energetyczne przepływu mieszaniny podsadzkowej w instalacji:

gdzie:

H - całkowita różnica wysokości instalacji podsadzkowej [m]

γ_m - ciężar objętościowy mieszaniny podsadzkowej [T/m³]

η - sprawność hydrodynamiczna instalacji

η = 0,8 ÷ 0,88 przyjmujemy 0,85

L_ekw - całkowita ekwiwalentna długości instalacji [m]

Jednostkowe rzeczywiste straty energetyczne przepływu mieszaniny podsadzkowej w instalacji o średnicy rurociągu 0,150 [m] w zależności od rodzaju materiału podsadzkowego (Wybrać odpowiednią opcję wg danych wejściowych):

• piasek d ≤ 2 [mm]

• piasek + skała płonna d ≤ 14 [mm

• piasek + skała płonna d ≤ 50 [mm]

gdzie:

γ_m - ciężar objętościowy mieszaniny podsadzkowej [T/m³]

v_m - prędkość mieszaniny podsadzkowej w instalacji o średnicy 0,150 [m]

stąd:

dla piasku d<2 lub

dla piasek + skała płonna d<14 lub

dla piasek + skała płonna d<50

Gdy I_Erozp = I_Erzecz => v_m150

Dla D_i ≠ D_odn prędkość mieszaniny wyznaczamy z warunku ciągłości:

Dla D_i = 0,185 m, D_od = 0,150 m

Prędkością krytyczną v_kr przepływu mieszaniny podsadzkowej w instalacji nazywamy taką minimalną prędkość poniżej której następuje osadzanie materiału podsadzkowego na dnie rurociągu. Jednocześnie jest to taka prędkość przy której straty energetyczne przepływu osiągają minimalną wartość.

Prędkość krytyczną mieszaniny podsadzkowej w rurociągu o średnicy 0,150 [m] w zależności od ciężaru objętościowego mieszaniny oblicza się ze wzorów:

Dla γ_m ≤ 1,3 [T/m³]

Dla 1,3 < γ_m ≤ 1,6 [T/m³]

Dla γ_m > 1,6 [T/m³]

gdzie:

d - maksymalne uziarnienie materiału podsadzkowego

Wskaźnik płynności ruchu mieszaniny podsadzkowej w instalacji:

Minimalne wartości wskaźnika ruchu pewności w zależności od rodzaju materiału podsadzkowego wynoszą:

• dla piasku M ≥ 1,1

• piasek + mieszanina skał płonnych M ≥ 1,2

• skała płonna M ≥ 1,3

Natężenie przepływu mieszaniny podsadzkowej w instalacji (wydajność rurociągu):

Wydajność podsadzania hydraulicznego:

gdzie:

ρ - wskaźnik efektywności podsadzania

ρ = 0,839 (γ_m - γ_w)

γ_w - ciężar właściwy wody podsadzkowej [T/m³]

Tabela 2. Parametry podsadzania hydraulicznego

Lp.	γm	IErozp	vm150	vm185	vkr150	M	Qm	ρ	Qp
		[T/m^3]	[mH2O/m]	[m/s]	[m/s]	[m/s]	[ - ]	[m^3/godz]	[ - ]	[m^3/godz]
1	1,1	0,397	9,297	6,108	4,874	1,907	590,765	0,084	49,624
2	1,2	0,433	9,539	6,267	4,874	1,957	606,143	0,168	101,832
3	1,3	0,47	9,81	6,445	4,874	2,013	623,359	0,252	157,086
4	1,4	0,506	10,088	6,628	4,999	2,018	641,059	0,336	215,396
5	1,5	0,542	10,387	6,824	4,999	2,078	660,016	0,42	277,207
6	1,6	0,578	10,71	7,036	4,999	2,142	680,521	0,503	342,302
7	1,7	0,614	11,062	7,268	5,121	2,16	702,96	0,587	412,638
8	1,75	0,632	11,249	7,391	5,121	2,197	714,856	0,629	449,644
9	1,8	0,65	11,446	7,52	5,121	2,235	727,33	0,671	488,04

Metoda empiryczna Jariege'a

Natężenie przepływu mieszaniny podsadzkowej w instalacji:

gdzie:

H - całkowita różnica wysokości instalacji [m],

L_ekw - całkowita ekwiwalentna długość instalacji [m]

Wydajność podsadzania hydraulicznego:

Uzyskane wyniki odnoszą się do maksymalnego zagęszczenia mieszaniny podsadzkowej tzn. γ_m = 1,7 ÷ 1,9 [T/m³]

Metoda statystyczna

Wydajność podsadzania hydraulicznego (Wybrać odpowiednią opcję wg danych wejściowych):

dla piasku d ≤ 2 mm:

dla piasku i skały płonnej ≤ 14 mm:

dla piasku i skały płonnej ≤ 50 mm:

gdzie:

H - całkowita różnica wysokości instalacji podsadzkowej [m],

L - całkowita rzeczywista długość instalacji [m],

e - podstawa logarytmu naturalnego

Podstawienie i obliczenie:

dla piasku d ≤ 2 mm:

dla piasku i skały płonnej ≤ 14 mm:

dla piasku i skały płonnej ≤ 50 mm:

Metoda analityczno-empiryczna

Jednostkowe rozporządzalne straty energetyczne przepływu mieszaniny podsadzkowej w instalacji:

gdzie:

H - całkowita różnica wysokości instalacji podsadzkowej [m]

γ_m - ciężar objętościowy mieszaniny podsadzkowej [T/m³]

L_ekw - całkowita ekwiwalentna długości instalacji [m]

D_i - średnica danego odcinka

D_od - średnica odniesienia równa średnicy ostatniego odcinka instalacji [m]

Gdy D_od = D_i

a = 1

Jednostkowe rzeczywiste straty energetyczne przepływu mieszaniny podsadzkowej w instalacji (Wybrać odpowiednią opcję wg danych wejściowych):

dla piasku d ≤ 2 mm:

dla piasku i skały płonnej:

gdzie:

v_m - prędkość przepływu mieszaniny podsadzkowej [m/s],

D - średnica rurociągu podsadzkowego[m],

c_v - koncentracja objętościowa mieszaniny podsadzkowej

gdzie:

γ_m - ciężar właściwy mieszaniny podsadzkowej [T/m³]

γ_w - ciężar właściwy wody podsadzkowej [T/m³]

γ_s - ciężar właściwy materiału podsadzkowego [T/m³] (przyjmujemy 2,6)

Prędkość przepływu wyznaczona jest metodą graficzną

Tabela 3. Zależność koncentracji objętościowej od ciężaru właściwego mieszaniny podsadzkowej:

Lp.	γm [T/m^3]	cv [ - ]
1	1.1	0,063
2	1.2	0,125
3	1.3	0,188
4	1.4	0,250
5	1.5	0,313
6	1.6	0,375
7	1,7	0,438
8	1.75	0,469
9	1.8	0,500
10	1,9	0,563

Gdy I_Erozp = I_Erzecz => v_m

Tabela 4. Zależność prędkości przepływu i jednostkowych strat energetycznych od ciężaru właściwego mieszaniny podsadzkowej:

Lp	IE rzecz [mH2O/m]
		vm/γm	1.1	1.2	1.3	1.4	1.5	1.6	1.7	1.75	1.8
1	3	0,0620	0,0864	0,1112	0,1356	0,1604	0,1848	0,2096	0,2218	0,2340
2	4	0,0847	0,1030	0,1216	0,1399	0,1585	0,1768	0,1954	0,2046	0,2137
3	5	0,1181	0,1328	0,1477	0,1623	0,1772	0,1918	0,2067	0,2140	0,2214
4	6	0,1611	0,1733	0,1857	0,1979	0,2103	0,2225	0,2349	0,2410	0,2471
5	7	0,2130	0,2234	0,2341	0,2445	0,2552	0,2656	0,2763	0,2815	0,2867
6	8	0,2736	0,2828	0,2921	0,3012	0,3105	0,3197	0,3290	0,3335	0,3381
7	9	0,3428	0,3509	0,3592	0,3673	0,3756	0,3837	0,3920	0,3961	0,4001
8	10	0,4204	0,4277	0,4352	0,4425	0,4499	0,4573	0,4647	0,4684	0,4720

Natężenie przepływu mieszaniny podsadzkowej:

Wydajność podsadzania hydraulicznego:

Tabela 5. Zestawienie parametrów mieszaniny podsadzkowej dla metody analityczno-empirycznej:

Lp.	γm [T/m^3]	IErozp [mH2O/m]	vm [m/s]	Qm [m^3/godz]	cv [ - ]	Qp [m^3/godz]
1	1.1	0,1636	5,95	575,48	0,063	47,13
2	1.2	0,1785	5,90	570,65	0,125	92,73
3	1.3	0,1934	6,10	589,99	0,188	144,19
4	1.4	0,2082	6,21	600,63	0,250	195,20
5	1,5	0,2231	6,31	610,30	0,313	248,33
6	1.6	0,2380	6,36	615,14	0,375	299,88
7	1.7	0,2529	6,53	631,58	0,438	359,62
8	1.75	0,2603	6,47	625,78	0,469	381,54
9	1.8	0,2677	6,57	635,45	0,500	413,04
10	1,9	0,2826	6,73	650,92	0,563	476,41

Graficzna analiza pracy instalacji podsadzkowej

Na podstawie profilu instalacji podsadzkowej obrazującego przebieg zmian energetycznych zachodzących podczas przepływu mieszaniny przeprowadzono analizę pracy tejże instalacji.

Linia wysokości ciśnienia w ani jednym punkcie nie przecięła się z liniami profilu instalacji, można zatem stwierdzić, że przepływ mieszaniny będzie ciągły i płynny - nie będą występowały zakłócenia. Nie jest zatem konieczna zmiana średnicy rurociągu podsadzkowego.

Po wykonaniu analizy pracy instalacji podsadzkowej można przystąpić do określenia zasięgu stref ciśnienia instalacji i doboru rur do instalacji podsadzkowej.

Dobór rur do instalacji podsadzkowej

1. Wyznaczenie zasięgu strefy ciśnień

Obliczenie p_max:

gdzie:

H_S - długość pierwszego odcinka instalacji

H_S = 530 [m],

γ_m - optymalny ciężar objętościowy mieszaniny z metody Adamka

γ_m = 1,8 [T/m³],

I_E - jednostkowe rozporządzalne straty przepływu według metody Adamka

I_E = 0,650 [mH₂O/m],

a - współczynnik przeliczeniowy średnic dla metody Adamka

a = 0,35

Obliczenie rzutu poziomego ciągu poziomego L_p:

gdzie:

l_i - długość kolejnych odcinków instalacji [m],

α_i - kąty odchylenia od poziomu kolejnych odcinków instalacji [ ^O]

Wyznaczenie strefy ciśnień:

• Ciąg pionowy:

• strefa A - p_max > 25 at

• strefa B - 25 at <p_max ≤ 64 at

• strefa C - 64 at <p_max ≤ 100 at

• Ciąg poziomy:

• strefa A - p_max > 25 at

• strefa B - 25 at < p_max ≤ 64 at

• strefa C - p_max > 64 at

Wyznaczenie dopuszczalnej minimalnej grubości ścianek rurociągu g_min w poszczególnych strefach ciśnień.

[mm]

gdzie:

p_i - maksymalne ciśnienie w danej strefie [at],

D_i - średnica rurociągu [m],

D_i = 0,185 [m],

k_r - dopuszczalne naprężenia rozciągające

k_r = 900 ÷ 1200 [kG/cm²].

k_r
= 1100 [kG/cm²]

Wartości rzeczywiste odczytane z załącznika trzeciego:

L_Arzecz = 936 [m],

L_Brzecz = 1242 [m],

L_Crzecz = 842 [m],

Tabela 6. Zamówienie na rury podsadzkowe

Strefa ciśnienia	A	B	C
Zasięg stref ciśnienia [m]	HA + LA = 1054,89	HB + LB = 1392,46	HC + LC = 1069,25
Długość rur podsadzkowych [m]	HA + LArzecz = 1094,99	HB + LBrzecz = 1451,86	HC + LCrzecz = 1003,15
Minimalna grubość rur podsadzkowych [mm]	2,10	5,38	7
Nominalna grubość rur podsadzkowych [mm]	8,8	8,8	16

2. Płukanie instalacji podsadzkowej

• Metoda analityczno - empiryczna

Jednostkowe rozporządzalne straty energetyczne przepływu wody w instalacji podsadzkowej:

gdzie:

H - całkowita różnica wysokości instalacji podsadzkowej [m]

γ_w - ciężar objętościowy wody podsadzkowej [T/m³]

L_ekw - całkowita ekwiwalentna długości instalacji dla tej metody [m]

Jednostkowe rzeczywiste straty energetyczne przepływu wody:

gdzie:

V_w - prędkość przepływu wody podsadzkowej [m/s]

D - średnica rurociągu [m]

Gdy I_Erozp = I_Erzecz => v_wan-emp

• Metoda Adamka

Jednostkowe rozporządzalne straty energetyczne przepływu wody w instalacji

Jednostkowe rzeczywiste straty energetyczne przepływu wody w instalacji o średnicy 0,150m:

Porównując:

gdy I_Ewrozp = I_Ewrzecz => v_w150

wyznaczamy v_w150:

gdzie:

H = 528,06 [m],

γ_w = 1,0 [T/m³],

L_ekw = 1242,5 [m]

Prędkość przepływu dla średnicy D = 0,185 m i D_od = 0,150 m:

Czas płukania rurociągu podsadzkowego:

gdzie:

L - całkowita rzeczywista długość instalacji

L = 3550 [m],

v_W - prędkość przepływu wody

v_W = 6,55 [m/s].

Zużycie wody do płukania rurociągu:

gdzie:

D - średnica rurociągu [m]

D = 0,185 [m]

Czas podsadzania pustki poeksploatacyjnej:

gdzie:

V_pustki - objętość pustki do podsadzenia

gdzie:

l_s - długość ściany

l_s = 180 [m],

h_s - wysokość ściany

h_s = 3,2 [m],

k_p - krok podsadzania

k_p = 5,4 [m].

Q_p - optymalna wydajność podsadzania według metody Adamka

Q_p = 488,04 [m³/h].

Całkowity czas podsadzania:

Powierzchniowe urządzenia podsadzkowe

• zbiornik materiałów podsadzkowych

Pojemność zbiornika:

gdzie:

Q - dobowe zapotrzebowanie materiałów podsadzkowych

gdzie:

k - liczba punktów odbioru mieszaniny podsadzkowej (ilość wyrobisk podsadzanych w ciągu doby),

l_s, h_s, k_p - parametry podsadzanego wyrobiska,

ω - współczynnik zależny od dobowego zapotrzebowania materiałów podsadzkowych,

gdzie:

m - współczynnik zależny od długości drogi transportu materiałów podsadzkowych do kopalni

m = 1,0 dla długości drogi transportu do 10 [km].

Q_psr - średnia wydajność podsadzania dla instalacji pracującej na kopalni

Q_pi - z metody Adamka

Mając dane Q, m i Q_psr odczytano z tablic wartość współczynnika ω:

Dla Q = 3000 [m³], Q_psr = 330 [m³] i m = 1,0 ω = 0,67

Dla Q = 3000 [m³], Q_psr = 500 [m³] i m = 1,0 ω = 0,73

Dla Q = 4000 [m³], Q_psr = 330 [m³] i m = 1,0 ω = 0,61

Dla Q = 4000 [m³], Q_psr = 500 [m³] i m = 1,0 ω = 0,69

Dokonując interpolacji wyznaczono wartość wskaźnika ω=0,71.

Zapas przeciwpożarowy piasku Z_p:

Zależy od Q:

Z = 600 [m³], ponieważ Q > 1000 [m³]

Pojemność zbiornika:

Minimalna pojemność zbiornika:

gdzie:

Q_zm - zmianowe zapotrzebowanie materiałów podsadzkowych

gdzie:

n_zp - ilość zmian podsadzkowych

n_zp =2

Zbiornik podsadzkowy - parametry

Zbiornik o pojemności 3000 [m³], typu komorowego.

• zbiornik wody podsadzkowej.

Pojemność zbiornika wody podsadzkowej przy poborze wody z własnej ujęcia V_Zwp:

gdzie:

n_o - teoretyczna liczba zestawów zmywczych

gdzie:

k - liczba punktów odbioru mieszaniny

k = 1,

Q - dobowe zapotrzebowanie materiałów podsadzkowych

Q = 3110,4 [m³],

Q_psr - średnia wydajność podsadzania

Q_psr = 488,04 [m³/h].

e - stosunek objętościowy wody do materiału podsadzkowego,

gdzie:

c_v - koncentracja objętościowa mieszaniny podsadzkowej.

c_v = 0,5

Pojemność zbiornika przy poborze wody z osadników dołowych:

gdzie:

V₁ - pojemność zbiornika zależna od Q_w, t,

Q_W - dobowe zapotrzebowanie wody podsadzkowej

gdzie:

Q_m, c_v, t_p - optymalne parametry podsadzania z metody Adamka.

Q_m = 727,333 [m³/h],

c_v = 0,5

t_p = 6:41 [h]

V_pl - zużycie wody do płukania instalacji;

V_pl=95,4 [m³]

Dla Q > 1000 [m³]

t = 0,79 ^. (16 - 0,5 ^. k)

t = 0,79 ^. (16 - 0,5 ^. 1) = 12,25

W zależności od t

t	Vi
≤ 2	QW
2-7	0,86 ^.QW
7-10	(0,57 ÷ 0,86) ^.QW
> 10	0,57 ^.QW

t >10 więc V₁ obliczamy ze wzoru:

Minimalna pojemność zbiornika wody podsadzkowej wynosi:

V_Zwpmin = 500 [m³]

• zestawy zmywcze

Ilość zestawów zmywczych w podsadzkowni pracującej dla potrzeb jednej kopalni:

gdzie:

n₀ - teoretyczna liczba zestawów zmywczych,

z₀ - rezerwa zestawów zmywczych, zależy od Q_m,

z₀ = 1 ponieważ Q_m > 600 [m³/h]

• skrzynia podsadzkowa

Użyteczna pojemność skrzyni podsadzkowej:

gdzie:

ε- współczynnik zależny od sposobu dozowania mieszaniny do leja:

ε = 0,017 dla regulacji ręcznej,

Q_pmax - maksymalna wydajność podsadzania

Q_pmax = 488,04 [m³/h],

e - stosunek objętościowy wody do materiału podsadzkowego w mieszaninie

e = 1

Minimalna pojemność skrzyni podsadzkowej:

Całkowita głębokość skrzyni podsadzkowej w zależności od rodzaju leja:

1. dla leja pionowego:

H = h + 1

gdzie:

h - użyteczna głębokość skrzyni podsadzkowej zależna od natężenia przepływu mieszaniny podsadzkowej Q_m

Qm [m^3/h]	h [m]
≤ 300	2,0
300-600	2,5
> 600	3,5

Ze względu że Q_m = 727,333 [m³/h] > 600 [m³/h]

to h = 3,5[m].

H = 3,5 +1

H = 4,5 [m]

2. dla leja nachylonego:

H = h + l + 1m

gdzie:

l - uzyskana wysokość leja podsadzkowego - 0,5 m,

l = (0,5÷1,0) [m]

l_obl =0,75 [m]

H = 3,5 + 0,75 +1m

H = 5,25 [m]

Sita zmywacze ochraniają instalację podsadzkową przed przedostaniem się do niej nadziarna lub zanieczyszczeń (drewna, korzeni) mogących spowodować zatkanie rurociągu podsadzkowego. Zabudowane są one w skrzyni podsadzkowej o oczkach kwadratowych, najczęściej 60 x 60 mm. Pozostające na kratach zanieczyszczenia powinny być usuwane i wywożone na zwałowisko. Kamień stanowiący nadziarno może być kruszony i dodawany do podsadzki.

Sita zmywcze nie dopuszczają do przedostania się do skrzyni podsadzkowej materiału o zbyt dużych wymiarach ziaren. Zastosowane sita zmywcze powinny posiadać wymiary: 1 ÷ 1,5 metra szerokości oraz 3 ÷ 5 metrów długości. Maksymalny wymiar oczek sit powinien wynosić 60 [mm]. Sita, w stusunku do wozów odstawy nadziarna, powinny być nachylone od 5⁰÷15⁰. Przed sitem powinna być zainstalowana zastawka, która odcina dopływ mieszaniny podsadzkowej na sito, natomiast nad sitem należy zainstalować monitor.

Lej podsadzkowy stanowi dolną część skrzyni podsadzkowej i ma kształt obróconego stożka ściętego. Pod lejem umieszczona jest zasuwa zamykająca rurociąg podsadzkowy. Wyrobisko korytarzowe pochyłe, którym doprowadza się rurociągi podsadzkowe z leja do szybu, nosi nazwę lunety podsadzkowej.

Jest to dolna cześć skrzyni podsadzkowej w kształcie stożka ściętego stanowiąca początek rurociągu podsadzkowego. Leje podsadzkowe powinny być osadzone na pionowo ustawionym końcu rurociągu aby można było szybko i łatwo wymienić lej. Wlot do rury podsadzkowej powinien być zamykany. Zaleca się stosowanie do tego celu zasuwy pod lejem.

Wewnętrzna ściana leje powinna być wyłożona trudnościeralnym materiałem.

Lej o osi nachylonej powinien mieć dolna krawędź pobocznicy o nachyleniu nie mniejszym niż 30⁰.

Opis technologii podsadzania wyrobiska poeksploatacyjnego

1. Organizacja procesu podsadzania

Całokształtem zagadnienia gospodarki materiałowej w kopalni zajmuje się dział zaopatrzenia materiałowego podległy bezpośrednio dyrektorowi lub zastępcy dyrektora. Podsadzanie może być. wykonywane tylko przez wykwalifikowanych pracowników (posadzkarzy). Za bezpieczeństwo przy robotach podsadzkowych odpowiadają przodowi podsadzkowi.

Jako zmianę podsadzkową przyjmuję zmianę III. Całkowity czas podsadzania wynosił będzie zgodnie z przeprowadzonymi obliczeniami około 8 godzin. Odpowiedzialne za należyte wykonanie prac podsadzkowych są następujące osoby:

• 1 osoba dozoru

• 2 osoby obsługujące podsadzkownie na powierzchni.

• 3 osoby odpowiedzialne za kontrolę rurociągu oraz jego konserwację.

• 4 osoby do prowadzenia właściwego podsadzania: 3 osoby do obsługi zasuw wpustowych a 1 osoba do obserwacji podsadzanego wyrobiska.

• 6 osób zatrudnionych do budowy tamy czołowej i tam bocznych.

Pomiędzy osobami prowadzącymi podsadzanie na dole kopalni a osobami obsługującymi podsadzkownie na powierzchni działać będzie łącze telefoniczne.

Podsadzanie wyrobiska będzie się odbywać na zmianie III i IV.

Obsada wyrobiska na zmianie III i IV:

• przodowy (1 osoba),

• budowa tam bocznych (8 osób),

• podsadzanie (4 osoby),

• kontrola rurociągu i konserwacja (4 osoby).

1. Tamowanie podsadzanego wyrobiska.

Wyrobisko lub jego część przeznaczona do wypełnienia podsadzką powinno być oddzielone tamą.

O wyborze tamy decydują następujące czynniki:

• system eksploatacji

• rodzaj obudowy wyrobiska

• grubość warstwy, w której stawiana jest tama

• nachylenie tamowanego wyrobiska

Przy wybieraniu systemem ścianowym poprzecznym największy nacisk mieszaniny podsadzkowej wywierany jest na tamy boczne, nacisk natomiast na tamę czołową jest znacznie mniejszy, dlatego buduje się ją lżejszą.

W tym przypadku jak tamę boczną zastosowano tamę do obudowy drewnianej, która składa się z tkaniny podsadzkowej i okorków umocowanych do obudowy ścianowej oraz konstrukcji nośnej. Konstrukcję nośna stanowią rygle drewniane podtrzymywane przez zastrzały górne i zastrzały dolne.

Jako tan1ę czołową zastosowano tamę z rozparciem typu 2K. Konstrukcję nośną tamy stanowią stojaki drewniane usztywnione poziomymi ryglami, które rozparte są drewnianymi zastrzałami. Rozparcie to ma kształt podwójnej litery K. Od strony przestrzeni podsadzanej rozwieszone jest płótno podsadzkowe wzmocnione poziomo mocowanymi deskami do stojaków nośnych.

W ścianie zastosowano obudowę zmechanizowaną Fazos - 17 / 37. Podsadzana przestrzeń zostaje odgrodzona- odgrodzenie te nazywane jest tamą podsadzkową. Wykonywana jest tama czołowa (od strony przodka eksploatacyjnego) z materiału sztucznego rozpiętego na całej długości ściany, rozstawione są również co 1m stojaki drewniane w celu wzmocnienia i przymocowania tkaniny podsadzkowej. Wykonywana jest również tama boczna zarówno od strony chodnika nadścianowego jak i podścianowego. Tamy czołowe spełniają swe zadanie przez czas podsadzania i do czasu następnego podsadzania, natomiast tamy boczne są tamami stałymi, spełniającymi swe zadania przez dłuższy okres czasu.

2. Wytwarzanie mieszaniny podsadzkowej

Technika wytwarzania mieszaniny podsadzkowej w zbiomikach polega na urabianiu zwału nasypanego materiału strumieniem wody wyrzucanym z monitorów pod ciśnieniem nie mniejszym niż 200 kPa. Woda urabiająca materiał transportuje go spływając z dna zbiornika na sita. Piasek spłukiwany jest strumieniem wody i spływa do leja podsadzkowego, który jest połączony z wlotem rurociągu podsadzkowego. Rury, którymi transportuje się podsadzkę są znormalizowane, są to rury okrągłe walcowane o średnicy wewnętrznej 150 i 185mm.

Wytwarzanie mieszaniny podsadzkowej, czyli dobór odpowiedniej ilości piasku, skały płonnej i wody, jest regulowany ręcznie. Następnie gotowy materiał jest podawany na sita zmywcze, skąd jest zmywany za pomocą ekranów wodnych.

3. Rozpoczynanie i kończenie podsadzania

Podsadzanie rozpoczyna się od przepłukania rurociągu. Najpierw puszcza się wodę, a gdy na wylocie woda wypływa pełnym strumieniem, wówczas na żądanie podsadzkarzy rozpoczyna się spłukiwanie materiału podsadzkowego, stopniowo zwiększając jego gęstość aż do uzyskania optymalnej wielkości.

Kolejnym etapem pracy jest właściwe podsadzanie wyrobiska, które musi być odpowiednio kontrolowane, a wszelkie awarie rurociągu czy też wpustów muszą być jak najszybciej likwidowane. Pustka poeksploatacyjna winna być wypełniona szczelnie, a zapewnić to mają' również wykonywane przez załogę pracującą na dole tamy czołowa i boczne.

Rurociągi zamontowane są wzdłuż tamy czołowej najczęściej od strony pola roboczego. , Poza tamę wprowadza się krótkie rury wylotowe, które są podłączone do trójników' wmontowanych w rurociąg w odstępach około 10 metrów. Przy każdym trójniku (z wyjątkiem ostatniego) zabudowuje się po dwie zasuwy okularowe - jedną od strony wylotu, a drugą od strony poprzedzającego trójnika. Podsadzanie prowadzi się w sposób ciągły przez kolejne otwieranie i zamykanie zasuw, zaczynając od końca ściany.

Po całkowitym podsadzeniu wyrobiska, a także w razie przerwy w podsadzaniu rurociąg powinien być ponownie przepłukany. Rozpoczęcie nowego etapu podsadzania (w razie przerwy) musi być również rozpoczęte płukaniem.

Proces podsadzania rozpoczyna się płukaniem instalacji podsadzkowej, następnie mieszanina podsadzkowa jest podawana do rurociągu. Proces wypełniania pustki poeksploatacyjnej musi być kontrolowany przez pracowników, którzy nadzorują stopień wypełniania pustki jak również minimalizują powstanie zera podsadzkowego (przy końcu podsadzania). Po zakończeniu wypełniania pustki poeksploatacyjnej załoga podsadzkowni przystępuje do ponownego płukania instalacji podsadzkowej.

4. Kontrola procesu podsadzania

Podsadzanie wymaga ścisłej współpracy pracowników zatrudnionych bezpośrednio przy podsadzaniu wyrobiska pod ziemią z pracownikami obsługującymi urządzenia zmywcze podsadzkowni. Rurociąg podsadzkowy podczas podsadzania powinien być obserwowany przez specjalnych pracowników - obserwatorów. Podsadzkarze zatrudnieni przy podsadzaniu wyrobiska powinni mieć łączność telefoniczną z obsługą pomp i monitorów podsadzkowni. Obserwatorzy rurociągu obowiązani są składać meldunki z telefonów zainstalowanych na trasie rurociągu.

Poszczególne sposoby podsadzania i rodzaje podsadzki powinny być określone w instrukcji podsadzania, którą zatwierdza kierownik robót gómiczych. Wymieniona instrukcja określa również sposób nadzoru nad podsadzaniem, kontrolę po podsadzaniu oraz sposób odprowadzenia wody podsadzkowej.

Proces podsadzania jest kontrolowany w podsadzkowni i w wypełnianym wyrobisku.

W podsadzkowni kontrola polega na:

• kontroli górnego i dolnego poziomu spiętrzenia mieszaniny, który odpowiada normalnej pracy instalacji,

• kontroli dopływu mieszaniny - aby nie był zbyt mały lub zbyt duży,

• kontroli gęstości hydromieszaniny.

W wypełnianym wyrobisku kontrola polega na:

• obserwacji przebiegu wypełniania pustki poeksploatacyjnej,

• kontroli stopnia wypełnienia pustki,

• kontroli stanu technicznego urządzeń podsadzkowych.

f) płukanie instalacji podsadzkowej

Płukanie instalacji podsadzkowej będzie następowało na początku procesu podsadzania oraz na jego końcu, a także po każdej ewentualnej przerwie w procesie podsadzania, spowodowanej awarią instalacji lub innymi czynnikami.

W tym przypadku czas jednego płukania rurociągu wynosi 523,56 sekund, czyli około 9 minut. Ilość wody potrzebnej do przepłukania rurociągu to 83,55 m3.

Instalacja podsadzkowa jest płukana na początku i na końcu każdego procesu podsadzania. Proces ten polega na przepuszczeniu przez instalację takiej ilości wolnej wody jaka wystarczy na oczyszczenie całego rurociągu. Na podstawie obliczeń ilość wody potrzebna do wypłukania rurociągu to 95,4[m³] a czas potrzebny na zrealizowanie płukania to 6h41'.

W przypadku zaistnienia stanu awaryjnego (zatkania instalacji) należy zatrzymać proces podsadzania i przepłukać instalację.

g) Odprowadzanie i oczyszczanie wody podsadzkowej

Woda przesączająca się przez płótno podsadzkowe z podsadzanego wyrobiska, czyli tzw. woda podsadzkowa, unosi ze sobą pewne ilości części gliniastych i pylastych zawartych w mieszaninie podsadzkowej. Kierowanie jej 'tak zanieczyszczonej do głównych chodników wodnych i pomp głównego odwadniania spowodowałoby szybkie zaszlamowanie chodników wodnych oraz zniszczenie pomp. Dlatego też woda podsadzkowa powinna być wstępnie oczyszczana przed skierowaniem do głównego systemu chodników wodnych.

Wodę podsadzkową oczyszcza się w osadnikach polowych lub oddziałowych. Mogą to być wyrobiska korytarzowe lub komorowe, mogą to być również odpowiednio otamowane zroby zawałowe. Osadzanie zanieczyszczeń w osadnikach odbywa się podczas przepływu wody lub w wodzie stojącej.

W tym przypadku zastosowane będzie oczyszczanie wody podsadzkowej poprzez wydrążenie osadników polowych chod1;1ikowych. Jest to zespół chodników wydrążonych po rozciągłości i połączonych przecinkami'. Chodniki te zamknięte są tamami. W czasie przepływu wody następuje osadzanie się szlamu, a oczyszczona woda przepływa przez tamę odpływową do chodnika wodnego.

Woda odciekająca z doprowadzonej mieszaniny podsadzkowej przesącza się przez płótno podsadzkowe i spływa wyrobiskami do osadników polowych, gdzie następuje jej wstępne oczyszczenie. Następnie odprowadzana jest do osadników głównych zlokalizowanych w rejonie podszybia. Po oczyszczeniu jest pompowana na powierzchnię gdzie zostaje ostatecznie oczyszczona w osadnikach powierzchniowych. Następnie jest doprowadzana do powierzchniowych cieków wodnych.

- 22 -

1

---