Temat: 19. Drążenie wyrobisk przygotowawczych.

19.1.Roboty przygotowawcze w pokładach węglowych.

Wybieranie udostępnionego odcinka złoża węglowego poprzedzone jest wykonaniem robót przygotowawczych. Stanowią one niejako pośrednie ogniwo między udostępnieniem i wybieraniem złoża.

Jak już poprzednio wspomniano, celem robót przygotowawczych jest podział złoża na sposobne do wybierania odcinki, a zadania wyrobisk przygotowawczych są identyczne jak wyrobisk udostęp­niających, dla których stanowią przedłużenie i które łączą z wyrobis­kami wybierkowymi.

Do zadań tych należą: przewóz, transport materiałów, jazda ludzi, doprowadzenie energii, podsadzki, odprowadzenie wody, przewiet­rzanie itp.

Udostępniony pokład węglowy dzieli się na pola eksploatacyjne, które z kolei dzielą się na pola wybierkowe.

Pole eksploatacyjne stanowi część pokładu zawartą w danym poziomie ograniczoną płaszczyznami poziomymi, górną i dolną, oraz płaszczyznami pionowymi przecinającymi pokład po linii nachylenia. Pole eksploatacyjne moze być ograniczone również granicą obszaru górniczego, uskokami, filarami ochronnymi itp.

W kopalniach węgla o modelu węglowym (patrz rys. 18.3) do wyrobisk przygotowawczych glównych (zwanych również wyrobiskami przygotowawczymi I rzędu) zalicza się:

- chodniki podstawowe i piętrowe,

- pochylnie działowe (łączące chodniki podstawowe w tym sa­mym pokładzie położone na różnych poziomach) i pochylnie międzypiętrowe.

W modelu kamiennym (patrz rys. 18.4) roboty przygotowawcze ograniczają się do wykonania chodników piętrowych i pochylń śródpiętrowych.

Pole wybierania jest to część pola eksploatacyjnego przygotowana do bezpośredniego wybierania lub w trakcie wybierania. Stanowi ono zazwyczaj część piętra ograniczoną chodnikami piętrowymi i pochylniami polowymi. Przy wybieraniu systemami ścianowymi taki podział jest wystarczający do prowadzenia robót wybierkowych. Wyrobiska przygotowawcze prowadzone dla uzyskania podziału pola eksploatacyjnego lub piętra na pola wybierania nazywa się wyrobiskami przygotowawczymi II rzędu.

Przy wybieraniu złoża ubierkami, zabierkami lub komorami ko­nieczny jest dalszy podział pola wybierania na filary, co wymaga wykonania dalszych wyrobisk korytarzowych, chodników filarowych i dowierzchni, z których prowadzone będą wyrobiska wybierkowe. Chodniki te i dowierzchnie nazywają się wyrobiskami przygotowawczymi III rzędu.

Na rys. 19.1. podano przykłady rozcięcia pola wybierkowego na filary za pomocą pochylń i chodników filarowych.

Rys. 19.1. Podział pola pochylnianego (wyrobiska przygotowawcze II i III rzędu)

a - chodnikami filarowymi na filary podłużne normalne,

b - chodnikami filarowymi na filary podłużne przekątne,

c - dowierzchniami na filary poprzeczne normalne,

d - dowierzchniami na filary poprzeczne przekątne

Wyrobiska przygotowawcze wykonywane są w pokładach węglowych, przy czym w pokładach grubych będą to przeważnie chodniki­ węglowe, a w pokładach średnich i cienkich węglowo-kamienne. Do robót przygotowawczych zalicza się również - wykonywane w ra­mach udostępnionego poziomu, piętra lub pola wybierkowego - krót­kie przekopy, których celem jest najczęściej przekroczenie niewiel­kich zaburzeń uskokowych, a niekiedy korzystniejszy sposób do­prowadzenia podsadzki, odprowadzenia wody, doprowadzenia świeżego powie­trza lub odprowadzenie powietrza zużytego. Mogą to być przekopy poziome, pochyłe, a także szybiki lub otwory wielkośred­nicowe.

Wymiary poprzeczne wyrobisk przygotowawczych; ich kierunek oraz nachylenie powinny_, być tak zaprojektowane, aby zapewniały wymaganą funkcjonalność wyrobiska, a obudowa powinna być do­stosowana do lokalnych warunków i czasu trwania danego wyrobiska. Kształty i wymiary wyrobisk przygotowawczych ustala się podobnie jak poziomych wyrobisk udostępniających.

W kopalniach węgla kamiennego wszystkie wyrobiska korytarzo­we o wybiegu większym jak 300 m drążone są według specjalnie opracowanej dokumentacji określającej sposób drążenia, metrykę obudowy, sposób przewietrzania, wyposażenie i rozmieszczenie urzą­dzeń energomaszynowych, urządzeń łączności i sygnalizacji oraz urządzeń przeciwpożarowych.

Związane bezpośrednio z przecznicą chodniki podstawowe mają okres użytkowania dłuższy, niekiedy równy okresowi użytkowania poziomu (20 do 30 lat). Pozostałe główne roboty przygotowawcze mają okresy użytkowania krótsze - zależne od okresu wybierania odcinka złoża, dla którego zostały wykonane. Czas użytkowania chodników piętrowych dochodzi do kilku lat, drugorzędnych robót przygotowawczych do kilku miesięcy. Obecnie po wprowadzeniu mechanizacji procesu wybierania, zwłaszcza w systemach ścianowych, oraz mechanizacji drążenia chodników dąży się do ograniczenia liczby równocześnie wybieranych pięter i pól wybierkowych, zwracając uwagę przede wszystkim na intensywność postępu przodków (zasada koncentracji). Pozwala to na zmniejszenie ogólnej ilości koniecznych do utrzymania wyrobisk przygotowawczych i związanych z tym kosztów.

Temat: 19.2. Drążenie poziomych wyrobisk korytarzowych w węglu

19.2.1. Charakterystyka drążenia chodników węglowych.

W pokładach, których grubość jest większa od wysokości chodnika, prowadzi się chodniki w węglu, czyli chodniki węglowe. Głównymi czynnościami drążenia chodników węglowych są: urabianie, ładowa­nie urobku, odstawa i obudowa. Czynności pomocnicze stanowią: transport materiałów, przewietrzanie, odwadnianie itp.

Wyrobiska korytarzowe węglowe można drążyć sposobami:

- zwykłymi, czyli nie zmechanizowanymi, najczęściej za pomocą robót strzelniczych,

- częściowo zmechanizowanymi, w których pewne pracochłonne czynności są zmechanizowane, ale urabianie prowadzone jest w zasadzie robotami strzelniczymi,

- zmechanizowanymi za pomocą kombajnów chodnikowych.

W niektórych kopalniach stosowano również drążenie hydraulicz­ne, polegające na urabianiu calizny węglowej strumieniem wody pod ciśnieniem 4 do 6 MPa.

Sposób drążenia chodnika dobiera się w zależności od urabialności węgla, warunków geologicznych oraz danych dotyczących wybiegu i przekroju poprzecznego chodnika. W dążeniu do uzyskania możliwie maksymalnych postępów coraz szersze zastosowanie znajdują sposoby zmechanizowane za pomocą kombajnów chodnikowych.

W polskich kopalniach urabia się najczęściej kombajnami chod­nikowymi produkowanymi w Polsce AM-50 (Alpine Miner). Rekor­dowe postępy miesięczne uzyskiwane za pomocą tych kombajnów dochodzą do 1500 m długości, wyrobiska na miesiąc.

Temat: 19.2.2. Drążenie chodników węglowych sposobami zwykłymi.

Urabianie. Może ono być wykonywane:

- ręcznie młotkami pneumatycznymi,

- robotami strzelniczymi.

Urabianie młotkami pneumatycznymi stosowane jest w przypadku węgla o małym współczynniku urabialności (f < 1,5). Sporadycznie stosuje się je również tam, gdzie prowadzenie robót strzelniczych jest niewskazane, np. ze względu na wysoką metanowość lub bardzo słabe skały, w których strzelanie mogłoby spowodować zawał.

Przy urabianiu młotkami pneumatycznymi należy wykorzystać naturalne płaszczyzny podzielności węgla, a więc uławicenie i kliważ.

Urabianie robotami strzelniczymi wymaga wykonania następują­cych czynności:

- odwiercenie otworów strzałowych (dokonanie obwiertu),

- załadowanie otworów materiałem wybuchowym i odpalenie,

- przewietrzenie przodku po odpaleniu,

- kontrola przodku i obrywka.

Otwory strzałowe wierci się wiertarkami obrotowymi pneumatycz­nymi lub częściej elektrycznymi z użyciem końcówek (raczków) uzbrojonych w płytki z węglików spiekanych. Szybkość wiercenia zależy od wskaźnika urabialności węgla. Przy f =1,4 do 1,6 można w czasie 1 min odwiercić 1 m otworu. Przy wierceniu w węglu zwierciny usuwane są na sucho za pomocą zwojów spiralnych żerdzi. Żerdzie wiertnicze mają długość od 500 do 3000 mm. Średnica otworów strzałowych wynosi 42 mm.

Przy urabianiu bez wrębu stosuje się włomy klinowe dolne, rzadziej klinowe pionowe lub środkowe. Otwory strzałowe skierowane w dół wierci się na wysokości 0,6 do 1,2 m od spodku wyrobiska. Otwory poszerzające rozmieszcza się wzdłuż jednej lub dwóch linii (zależnie od wymiarów chodnika) równoległych do linii otworów włomowych. Zależnie od twardości węgla odległości między liniami otworów wynoszą od 0,8 do 1,2 m, a odległości między otworami w liniach 0,5 do 1,0 m. Głębokość otworów (zabiór) zależy od rodzaju stropu i urabialności węgla. Na ogół w chodnikach urabianych bez wrębu stosuje się otwory głębokości 1,0 do 2,0 m. Przykład rozmiesz­czenia otworów strzałowych po­kazano na rys. 19.2.

Środki strzelnicze stosowane w przodku (materiały wybuchowe, środki inicjujące, zapalające itp.) dobiera się zależnie od kategorii zagrożenia metanowego i klasy zagrożenia pyłowego.

Rozmieszczenie otworów strzałowych, środki strzelnicze i sposób przeprowadzenia strzelania są określone dla każdego przodka w metryce strzałowej.

W kopalniach górnośląskich zużycie materiału wybuchowego w chodnikach węglowych drążonych bez wrębu wynosi średnio 350 g/t.

Ładowanie. Urobek może być ładowany ręcznie łopatami. Ładowanie jest znacznie ułatwione, jeżeli dokonywane jest z równego spągu. Przy spodkach nierównych korzystne jest podkładanie blach przed dokona­niem odstrzału.

Dużym ułatwieniem przy ładowaniu urobku na przenośniki zgrzeb­łowe lekkie są często stosowane końcówki pancerne tych przenośników. Po dokonaniu obwiertu przodku przedłuża się przenośnik zgrzebłowy lekki, umieszczając końcówkę pancerną przy samym czole przodku. Po odstrzale urobek tworzy usypisko w czole przodku.

Uruchomienie przenośnika pozwala na samozaładowanie urobku znajdującego się na końcówce przenośnika w zasięgu kąta zsypu. Resztę urobku można zgarniać na przenośnik kilofem lub łopatą. Pozostałość ładuje się ręcznie. Stosowanie końcówek pancernych ułatwia i przyśpiesza czynność ładowania, gdyż duża część węgla ( do 60 % ) zostaje załadowana przez samostaczanie i zgarnianie.

Odstawa. Najczęściej stosowana jest obecnie odstawa ciągła przenoś­nikami zgrzebłowymi lekkimi lub przenośnikami zgrzebłowymi lek­kimi i taśmowymi.

Obudowa. W chodnikach stanowiących główne roboty przygotowaw­cze stosuje się obecnie przeważnie obudowę stalową łukową (ŁP, ŁS) lub kombinowaną kotwiowo-stalową. W przypadkach wyciskania spągu stosuje się obudowę ŁPZ (łukowa podatna zamknięta). W ko­palniach węgla kamiennego z uwagi na ochronę przeciwpożarową we wszystkich wyrobiskach korytarzowych należy stosować obudowę, opinkę i rozpory niepalne. Obudowę drewnianą można stosować tylko w wyrobiskach drążonych wewnątrz rejonów wentylacyjnych o doce­lowej długości poniżej 300 m i krótkotrwałym okresie użytkowania. W chodnikach podścianowych korzystnie jest stosować obudowy prostokątne.

Obudowę górniczą przecinek ścianowych dobiera się w zależności od rodzaju projektowanej obudowy ścianowej. Dla ścian projek­towanych w obudowie zwykłej przecinkę obudowuje się tymi samymi zestawami. W przecinkach ścian, w których będzie wprowadzona obudowa zmechanizowana, stosuje się do obudowy zestawy stalowe zwykłe lub łukowe (ŁP10) w taki sposób, aby po wykonaniu całej przecinki zapewnialy łatwość manewrowania zestawami obudowy zmechanizowanej.

Miejsce rozpoczęcia, kierunek i nachylenie wyrobisk przygotowaw­czych wyznacza służba mierniczo-geologiczna kopalni. Drążenie no­wego chodnika rozpoczyna się wykonaniem jego połączenia z chod­nikiem istniejącym.

Na rys. 19.3 pokazano wykonanie odgalęzienia w obudowie ŁP od chodnika istniejącego obudowanego również łukami ŁP. Robotę rozpoczyna się od wzmocnienia chodnika istniejącego przez zabudo­wanie odrzwi dodatkowych 1 po obu stronach odgałęzienia. Następnie zabudowuje się dwa podciągi z szyn 115 mm, łącząc je z obudową istniejącą i nowo zabudowaną złączami kabłąkowymi. Po usunięciu łupków przyociosowych, okładzin i wykładki stropu, w świetle wyło­mu rozpoczynanego chodnika wykonuje się wyłom, a następnie zabu­dowuje się podwojne odrzwia 3 w rozpoczętym chodniku, po czym wykonuje się wykładkę stropu okładzinami żelbetowymi.

Rozpoczęcie chodnika w obudowie prostokątnej z chodnika zabu­dowanego rownież w obudowie prostokątnej pokazano na rys. 19.4.

Rys. 19.3. Wykonanie odgałęzienia prostego w obudo­wie ŁP z zastosowaniem dwóch podciągów w wersji wzmocnionej

1 - dodatkowe odrzwia ŁP,

2 - podciągi stalowe,

3 - podwójne odrzwia ŁP w nowo rozpoczynanym chodniku,

4 - okładziny żelbetowe

W takim przypadku najpierw buduje się podciąg pomocniczy 1 pod­party stojakami, a następnie usuwa się stojaki obudowy istniejącego chodnika znajdującego się w świetle wyłomu rozpoczynanego chod­nika. Po dokonaniu wyłomu nowego chodnika buduje się podciąg ostateczny 2 usuwając podciąg 1.

Rys. 19.4. Wykonanie odgałęzienia prostego w obudowie drewnianej

1 - podciąg pomocniczy,

2 - podciąg ostateczny,

3 - stropnice oparte na podciągu 1

Obok podanych istnieje wiele innych sposobów rozpoczynania nowych chodników z wyrobisk istniejących. Sposoby stosowane w danej kopalni powinny być ujęte w „Książce obudowy", przy czym o tym, jaki sposób należy zastosować w konkretnych warunkach, decyduje kierunek robót górniczych.

Dostawa materiałów, przewietrzanie i odwadnianie. Sposoby wykona­nia tych czynności przy drążeniu chodników węglowych sposobami zwykłymi zasadniczo nie różnią się od stosowanych przy drążeniu wyrobisk korytarzowych w kamieniu.

Obsada przodka. Obsada chodnika węglowego drążonego sposobem zwykłym zależy od wysokości przodku oraz od wielkości poprze­cznego przekroju wyrobiska. Przy wysokości przodku do 2,5 m oraz powierzchni przekroju poprzecznego chodnika od 3,0 do 7,5 m² obsada wynosi dwóch ludzi, a powyżej tych wielkości trzech pracow­ników na zmianie wydobywczej.

Zastosowanie kombajnów do drążenia chodników węglowych po­zwoliło na całkowitą mechanizację urabiania i ładowania węgla oraz wprowadziło znaczne ułatwienia w wykonywaniu obudowy. Urabianie calizny węglowej frezowaniem pozwala na uzyskanie żądanego kształ­tu wyłamu bez naruszenia pozostałego górotworu.

Drążenie kombajnem wykonuje się na podstawie opracowanego uprzednio projektu technicznego, ujmującego miejsce montażu kom­bajnu (jeśli został opuszczony z powierzchni) i rodzaj komory mon­tażowej. Zawiera on również metrykę wentylacji, instrukcję obsługi kombajnu, schemat rozmieszczenia urządzeń i wyposażenia przodku.

Kombajn montowany jest w komorze montażowej stanowiącej dziesięciometrowy odcinek chodnika, zabudowanego w obudowie ŁP (co najmniej ŁP7) z dodatkowymi odrzwiami usztywnionymi podłuż­nymi podciągami. Do stropnic dodatkowych odrzwi na całej długości komory umocowana jest belka montażowa. W przypadku konieczności montażu kombajnu w wyrobisku już istniejącym, a wykonanym w wymiarach większych, np. ŁP10, do podwieszenia belki montażowej ustawia się wewnątrz tego wyrobiska odrzwia ŁP7 usztywnione podłużnie podciągami i rozparte poprzecznie drewnem do obudowy wyrobiska (rys. 19.5).

Komora montażowa w przypadku montażu kombajnu na dole jest początkiem odcinka startowego, którego długość wynosi od 40 do 50 m. Na odcinek ten wprowadza się pełne techniczne uzbrojenie przod­ku złożone z:

- urządzeń transportowo-odstawczych,

- doprowadzenia energii,

- instalacji odpylająco-wentylacyjnej.

Urządzenia transportowo-odstawcze stanowią: przenośnik zgrzeb­łowy Skat długości 5 do 6 m podwieszony za pomocą wózków na szynie, umocowanej pod stropem wyrobiska wzdłuż osi drugiego przenośnika zgrzebłowego przedłużanego w miarę postępu przodka. Dalszy ciąg drogi odstawczej stanowią zazwyczaj przenośniki taś­mowe. Instalacja odpylająco-wentylacyjna złożona jest z urządzeń odpylających i zraszających oraz z lutniociągów.

Schemat rozmieszczenia i usytuowania urządzeń wyposażenia przodku pokazano na rys. 19.6.

Sposób urabiania zależy od zwięzłości węgla. Jeżeli węgiel jest zwięzły, to urabianie prowadzi się poziomymi warstwami od dołu do góry. W węglach mało zwięzłych kierunek urabiania jest odwrotny do poprzedniego. Wynika to stąd, że przy słabym węglu odpadają od czoła przodka duże kęsy, które mogą uszkodzic łapy ładowarki lub zakleszczyć się w podawarce.

Przy urabianiu kombajnem AM-50 wrąb włomowy wykonuje się, na głębokość 0,5 do 0,6 m ruchem gąsienic przesuwających kombajn do przodu. Dalsze urabianie prowadzi się kombajnem opartym na specjalnych podporach. Zapylenie w przodku w czasie urabiania jest tak wielkie, że zdolność obserwacji przez kombajnistę położenia organu urabiającego jest ograniczona. Dlatego też konieczna jest obecność dwóch pracowników w pobliżu czoła przodka, którzy znakami świetlnymi wskazują kombajniście kierunek urabiania, co zapewnia właściwe wykonanie obrysu wyłomu.

Odrzwia obudowy stawia się w odległości około 0,6 m od czoła przodku, aby było możłiwe wprowadzenie organu urabiającego przed obudowę i urobienie kolejnego odcinka chodnika. Podczas stawiania obudowy stropnicę układa się na ramieniu organu urabiającego w specjalnym uchwycie, podnosi pod strop, wprowadza okładziny, dociska wraz z okładzinami do stropu i w tej pozycji dostawia się oraz przykręca łuki przyociosowe.

W miarę postępu przodka przedłuża się urządzenia odstawcze. Przenośnik zgrzebłowy przedłużany jest odcinkami 6 m, przy czym czynność tę wykonuje się równolegle ze stawianiem obudowy.

Przenośnik taśmowy przedłuża się co 50 do 60 m, a przygoto­wanie do przedłużenia (zawieszanie linek, podwieszanie kozłów, transport) przebiega jako czynność równoległa. Zatrzymanie postępu przodka następuje tylko na czas przemieszczenia końcówki tasmo­wej oraz rozwinięcia i złączenia taśmy. W coraz większym zakresie stosowane jest przesuwanie przenośnika Skat w całości. W tym przy­padku usztywniona trasa przenośnika podwieszona jest za pomocą cięgien i wózków rolkowych na jezdni stropowej z szyny lub dwu­teownika. Podobnie na jezdni stropowej podwiesza się w całości zespół przodkowych urządzeń elektrycznych (wyłączniki, transfor­matory, kable).

Materiał do przodków transportuje się przeważnie kolejkami linowymi lub wozami po torach szynowych położonych obok prze­nośnika taśmowego.

Zespół odpylający składa się z lutniociągu ssącego ø 300 mm zbudowanego ze specjalnych lutni w pokrowcu, z lutni elastycznych ø 400 mm oraz wentylatora z sekcją zraszającą. Odległość wlotu tego lutniociągu od organu urabiającego wynosi 0,5 do 1,0 m. Zespół odpylający zabudowany jest na kombajnie. Do skutecznego zwilżenia pyłu stosuje się środek zwilżający CaBo.

Do przewietrzania stosuje się lutniociągi o średnicy 600, 800 lub 1000 mm i wentylatory lutniowe elektryczne lub pneumatyczne. Stosowanie wentylacji tłoczącej pozwala na skuteczniejsze obniżenie temperatury, powoduje jednak większe zapylenie przodka.

Przy drążeniu chodników węglowych kombajnami stosowane jest obłożenie na trzy lub cztery zmiany, przy czym zmiana D (czwarta) jest zmianą konserwacyjno-remontową.

W przodku na każdej zmianie produkcyjnej zatrudnionych jest osiem osób, w tym jeden ślusarz i jeden elektryk. Na zmianie D konserwacje wykonuje brygada złożona z dwóch ślusarzy i jednego elektryka. Całkowite obłożenie dobowe wynosi 27 osób.

Harmonogram pracy przedstawia rys. 19.7.

Drążenie kombajnem chodników węglowych zezwala na koncent­rację robót przygotowawczych (mniej przodków o większym postępie). W roku 1992 w kopalniach węgla pracowało 309 kombajnów chod­nikowych, głównie typu AM-50.

W Lubelskim Zagłębiu Węglowym, w przypadkach konieczności stosowania obudowy stalowej zamkniętej wzmocnionej, drążenie wy­robisk korytarzowych za pomocą kombajnu AM-50 początkowo prowadzono dwufazowo. W pierwszej fazie kombajnem drążono wyrobisko zabudowane w obudowie otwartej, po czym w drugiej fazie za pomocą spągoładowarki Niwka pobierano spąg i montowano spągownicę.

Obecnie zastosowano technologię drążenia wyrobisk węglowych w obudowie zamkniętej wzmocnionej za pomocą kombajnu AM-50 z przedłużonym ramieniem. Modyfikacja kombajnu pozwala na wyko­nanie w przodku wyrobiska całkowitego wyłamu niezbędnego dla obudowy zamkniętej wzmocnionej, eliminując spągoładowarkę. Po­zwala to na zwiększenie postępu chodnika przy równoczesnym ob­niżeniu kosztów jego drążenia.

Rys. 19.7. Harmonogram pracy kombajnu dla dobowego postępu 15 m cztery zmiany - zmiana w przodku

Temat: 19.3. Drążenie poziomych wyrobisk korytarzowych węglowo-kamiennych

19.3.1. Zasady i sposoby drążenia

Wszędzie tam, gdzie wysokość chodnika jest większa od grubości pokładu, występuje konieczność przybierania skał płonnych, a więc drążenia chodników węglowo-kamiennych. Przybierkę skał płonnych można wykonywać w stropie lub spągu pokładu albo równocześnie w stropie i w spągu.

Decyzja o przybierce stropu lub spągu zależy od:

- rodzaju skał stropowych i spągowych,

- nachylenia pokładu,

- przeznaczenia chodnika.

Jeżeli w spągu pokładu występują skały miękkie i słabe, a w stropie skały mocne, to korzystniej jest pobierać spąg ze względu na łatwiejsze urabianie miękkich skał spągowych i łatwiejsze utrzymanie chodnika pod mocnym stropem (rys. 19.8a). Jeśli natomiast w stropie pokładu zalegają skały mało wytrzymałe, np. łatwo opadająca warstwa skalna, to lepiej przybierać jest strop (rys. 19.8b).

Przy nachyleniu pokładu powyżej 50° wykonuje się tylko przy­bierkę spągu, aby nie naruszać skał stropowych i nie wywoływać dodatkowych ciśnień od spełzających warstw stropowych (rys. 19.8c).

Chodniki podścianowe drąży się zwykle z przybierką spągu, co zapewnia właściwą pozycję przenośnika ścianowego względem pod­ścianowego i ułatwia wykonanie przesypów (rys. 19.8d).

Zasadniczo węgiel i kamienny urabia się oddzielnie, przy czym najpierw wybiera się węgiel, a potem kamień. Niekiedy dla uzyskania dużych postępów chodnika, gdy ilość przybieranej skały płonnej jest niewielka, węgiel i kamień urabia się łącznie. Takie urabianie sto­suje się również węgla przypadku, gdy pokład węgla jest bardzo cienki (poniżej 0,6 m), lecz wtedy cały węgiel zostaje stracony.

Chodniki węglowo-kamienne można drążyć:

- wąskim przodkiem,

- szerokim przodkiem.

W chodnikach drążonych wąskim przodkiem węgiel i kamień wybiera się tylko w obrysie wyłomu chodnika.

Drążenie szerokim przodkiem polega na wybraniu węgla na szero­kości przekraczającej - niekiedy znacznie - projektowaną szerokość chodnika i podsadzenia części powstałego wyrobiska węglowego, pozostającego za obrysem wyłomu chodnika (tzw. kieszeni), kamie­niem pochodzącym z przybierki skał płonnych (rys. 19.9).

Rys. 19.9. Schemat drążenia chodnika węglowo-kamiennego szerokim przodkiem.

Temat 19.3.2. Drążenie wąskim przodkiem.

Drążenie wąskim przodkiem stosowane jest na ogół w pokładach grubości powyżej 1,3 m. Sposób urabiania węgla i kamienia uzależniony jest od stopnia urabialności. Najczęściej urabia się robotą strzelniczą lub kombajnem chodnikowym. W przypadku występowania twardego piaskowca lub trudno urabialnego łupku piaszczystego stosuje się technikę mieszaną, polegającą na urabianiu węgla kombajnem i odstrzeleniu kamienia. Jest to jednak dość kłopotliwe, gdyż wymaga przed każdym strzelaniem wycofania kombajnu z przodka na bezpieczną odległość.

Urabianie robotami strzelniczymi. Rozmieszczenie otworów strzałowych zależy od grubości pokładu węglowego. W pokładach grubości do 0,75 m otwory rozmieszcza się w jednym rzędzie, w pokładach grubszych (od 0,75 do 1,5 m) w dwóch rzędach. Głębokość otworów strzałowych wynosi od 1,5 do 2,5 m, niekiedy do 3,0 m.

Urabianie kamienia może być prowadzone:

- po urobieniu i wybraniu węgla (organizacja szeregowa),

- równolegle z urabianiem węgla (organizacja równoległa).

W pierwszym przypadku odstęp przodka kamiennego od przodka węglowego po odstrzale powinien wynosić, co najmniej 1,5 do 2,0 m. Na rys. 19.10 podano schematy obwiertów w chodnikach węg­lowo-kamiennych drążonych wąskim przodkiem.

Jeśli natomiast węgiel i kamień urabia się równolegle (oddzielnymi brygadami przodkowymi), to odstęp ten powinien być większy, (co najmniej 5 m), tak, aby górnik urabiający węgiel nie znajdował się blisko krawędzi przodka kamiennego.

Odstrzelony urobek - zarówno węgiel, jak i kamień - można ładować ręcznie lub mechanicznie ładowarkami zgarniakowymi, łapowymi lub bocznie wysypującymi. Urobek kamienny ładuje się najczęściej ładowarkami zasięrzutnymi.

Drążenie kombajnami. Do drążenia chodników węglowo-kamiennych w polskim górnictwie węglowym stosowany jest najczęściej kombajn AM-50. Bardzo dobre wyniki drążenia tym kombajnem uzyskano tam, gdzie przybierane skały mineralne miały małą wytrzymałość i przybier­ka ich była niewielka (do 0,8 m). Dążąc do uzyskania dużych postępów, decydowano się na wspólny załadunek węgla i kamienia.

W roku 1979 w kopalni Wesoła uzyskano, drążąc kombajnem AM-50, miesięczny postęp 1402 m, a w kopalni Porąbka-Klimon­tów - 1425 m. Układ urządzeń współpracujących z kombajnem był identyczny jak przy drążeniu chodników węglowych. Urabianie pro­wadzono od dołu do góry na całym przekroju przodka pozostawiając przerosty kamienne (łupek), które następnie opadały samoczynnie (rys. 19.11).

W kopalni Porąbka-Klimontów czas urabiania calizny w chodniku o przekroju w wyłomie 12,65 m², przy zabiorze 1,0 m wynosił 20 do 25 min. Pracowano na sześć zmian.

Temat 19.3.3. Drążenie szerokim przodkiem.

Przy drążeniu chodnika węglowo-kamiennego szerokim przodkiem (rys. 19.9) najpierw wybiera się węgiel i na szerokości równej sumie szerokości projektowanego chodnika a i szerokości kiesze­ni b. Kieszeń stanowi pustkę, w której lokuje się kamień z przybierki skał płonnych; stropowych lub spągowych. Kieszenie mogą być usy­tuowane po jednej lub po obu stronach wyrobiska, jak to pokazano na rys. 19.12.

Niekiedy w wybranej szerokim przodkiem kieszeni wygradza się chodnik równoległy (patrz rys. 19.9) wykorzystywany w czasie drążenia do odstawy węgla, wentyla­cji i odwadniania.

Urabianie w węglu prowadzi się robotami strzelniczymi. Głę­bokość otworów strzałowych wy­nosi od 1,8 do 2,2 m. Otwory strzałowe rozmieszcza się w jed­nym lub dwóch rzędach, przy czym odległości między otworami strzałowymi wynoszą 1,0 do 2,0 m zależnie od urabialności węgla.

Rys. 19.12. Chodniki kieszeniowe

Urobiony węgiel ładuje się na przenośnik umieszczony równolegle w czole szerokiego przodka węglowego.

Wykonane wyrobisko górnicze zabezpiecza się odrzwiami drew­nianymi. Następnie wykonuje się przybierkę skały płonnej, urabiając ją robotą strzelniczą i podsadzając uzyskanym urobkiem kamiennym kieszeń. Podsadzanie wykonuje się ręcznie.

Drążenie chodników węglowo-kamiennych szerokim przodkiem stosowane jest najczęściej w pokładach grubości poniżej 1,6 m.

Ma ono niewątpliwe zalety, jakimi są:

- pozostawienie kamienia na dole, co odciąża przewóz dołowy, wyciąg szybowy oraz zmniejsza szkodliwe dla środowiska hałdy_, kopalniane,

- uzyskiwanie stosunkowo wyższego wydobycia węgla.

Najważniejszą wadą tej metody jest mała możliwość jej mecha­nizacji (ręczne wiercenie otworów, podsadzanie kieszeni, obudowa), co jest przyczyną małych postępów i dużej pracochłonności.

W dążeniu do uzyskania większych postępów i uzyskania większej koncentracji wydobycia z chodników węglowo-kamiennych w kopalni Saturn stosowano metodę kombinowaną, polegającą na trzyfazowej organizacji robót (rys. 19.13).

W fazie I drążono chodnik węglowy wąskim przodkiem szerokości 3,0 do 4,0 m i długości około 50 m. W fazie II poszerzono wydrążony poprzednio chodnik na szerokość taką, aby starczyła do lokalizacji kamienia z przybierki. W fazie III wykonywano przybierkę kamienia, podsadzając uzyskanym kamieniem kieszeń powstałą przez poszerze­nie chodnika w fazie II oraz wykonywano obudowę ostateczną w ŁP.

Metoda ta została zastosowana w roku 1974 w pokładzie 615 grubości 1,4 do 1,6 m. Przekrój wyrobiska węglowego w fazie I wynosił 4,0 x 1,5 m, w fazie II - 8,4 x 1,5 m, a ostateczny przekrój chodnika węglowo-kamiennego wynosił 3,2 x 2,8 m (ŁP4).

Temat 19.4. Drążenie nachylonych wyrobisk korytarzowych węglowych i węglowo-kamiennych.

Drążenie nachylonych wyrobisk korytarzowych - zarówno węg­lowych, jak i węglowo-kamiennych złożone jest z tych samych czynności głównych, co drążenie analogicznych wyrobisk poziomych. Niemniej jednak nachylenie powoduje pewne utrudnienia w drążeniu wyrobiska, w szczególności zaś ogranicza możliwości stosowania maszyn do urabiania, ładowania i odstawy, np. kombajny chod­nikowe: PK-9 do ± 10°, AM-50 do ± 16°, ładowarki zgarniakowe do ± 25°.

Przy nachyleniach większych od 15° występują już pewne trudno­ści przy wykonywaniu nawet prostych czynności z powodu niewygod­nej pozycji pracującego. Zależnie od wielkości nachylenia stosuje się odpowiednie urządzenia odstawcze w sposób podobny jak przy drążeniu nachylonych wyrobisk kamiennych. W podobny również sposób rozwiązuje się transport materiałów, przewietrzanie i od­wadnianie.

Pochylnie i upadowe węglowo-kamienne drąży się przeważnie wąskim przodkiem, stosując przybierkę spągu. Ma to na celu ochronę stropu przed osłabieniem go robotami strzelniczymi.

W górotworze mokrym drążenie szerokim przodkiem jest wręcz szkodliwe, gdyż mokry kamień ułożony w kieszeni pod wpływem wilgoci i ciśnienia stropu może rozpełzać się, stwarzając z biegiem czasu trudności w utrzymaniu wyrobiska.

Dzienne i miesięczne postępy uzyskiwane przy drążeniu korytarzo­wych wyrobisk nachylonych węglowych i węglowo-kamiennych są na ogół mniejsze od postępów analogicznych wyrobisk poziomych ze względu na trudności, jakie stwarza nachylenie.

Trudności te są szczególnie uciążliwe przy drążeniu wyrobisk o nachyleniu powyżej 50°. Wyrobiska takie prowadzi się najczęściej wykonując przed drążeniem otwór wiertniczy wielkośrednicowy w węglu na całej długości projektowanego wyrobiska. Otwór ten w czasie drążenia wykorzystywany jest do przewietrzania przodka drążonego wyrobiska, a również do opuszczania urobku.

Temat 19.5. Drążenie wyrobisk korytarzowych w górotworze niezwięzłym lub przez zroby i zawały

W górotworze niezwięzłym (sypkim) drążenie wyrobisk korytarzo­wych może być prowadzone przez:

- uprzednie zestalenie luźnej masy skalnej metodą chemicznego utwardzenia, cementacji lub zamrażania, a następnie drążenie wyrobiska w zestalonym górotworze;

- przez zastosowanie obudowy wyprzedzającej, tj. takiej, która wyprzedza urabianie skał obudowa taka nosi nazwę obudowy wbijanej.

Obudowę wbijaną stosuje się przy drążeniu wyrobisk, korytarzo­wych przez zawały, w których kruche i suche skały stropowe dały po zawaleniu usypisko złożone z drobnych brył kamienia.

Drążenie wyrobiska korytarzowego z zastosowaniem obudowy wbijanej pokazano na rys. 19.14.

Możliwie najbliżej zawału ustawia się odrzwia l. Następnie przez szparę utworzoną między pułapem i stropnicą wbija się z jednego końca okładziny 2 (pale, okrąglaki, deski) długości 1,2 do 1,5 m, szerokości 15 do 20 cm i grubości 3 do 5 cm wykonane z twardego, dobrego (bez sęków) drewna. Okładziny te wbija się z lekkim wzniosem, jak pokazano na rysunku.

Rys. 19.14. Drążenie wyrobiska korytarzowego przez zawały (zroby).

W miarę wbijania okładzin wybiera się spod zabezpieczonego nimi pułapu kamień znajdujący się w świetle wyłomu wyrobiska. Po wybraniu kamienia w całym przekroju, w połowie odległości między odrzwiami normalnymi 1 i 3, buduje się odrzwia pomocnicze 4 nieco wyższe od normalnych. Odrzwia te mają za zadanie do­datkowe podtrzymanie wbitych okładzin. Następnie dalej wbija się okładziny i wybiera skałę aż do uzyskania możliwości zabudowa­nia odrzwi 3. Nad ich stropnicą buduje się belkę prowadniczą 5 (kantówkę z wycięciami lub okrąglak). Przez wycięcia lub w szparze między okrąglakiem i stropnicą wbija się okładziny 6 dla następnego zabioru.

Opis ten dotyczy wykonywania obudowy wyprzedzającej pułap wyrobiska, ale w razie potrzeby można również stosować ją w ocio­sach i w spodku wyrobiska.

Pytania kontrolne

1. Wymień wyrobiska wchodzące w skład robót przygotowawczych wykonywanych w pokładzie węgla.

2. Jakimi sposobami można drążyć wyrobiska korytarzowe węg­lowe?

3. Co wiesz o drążeniu chodnika węglowego sposobem zwykłym?

4. Przedstaw wyposażenie przodku węglowego drążonego z całkowitą mechanizacją.

5. Jakimi sposobami drąży się chodniki węglowo-kamienne?

6. Wyjaśnij nazwę chodnik kieszeniowy - kiedy drąży się te chodniki i jakie to daje korzyści?

7. Jakimi zasadami należy się kierować drążąc nachylone wyrobiska węglowe i węglowo-kamienne?

Odpowiedzi na pytania kontrolne

1. Wymień wyrobiska wchodzące w skład robót przygotowawczych wykonywanych w pokładzie węgla.

W kopalniach węgla o modelu węglowym do wyrobisk przygotowawczych głównych (zwanych również wyrobiskami przygotowawczymi I rzędu) zalicza się:

- chodniki podstawowe i piętrowe,

- pochylnie działowe (łączące chodniki podstawowe w tym sa­mym pokładzie położone na różnych poziomach) i pochylnie międzypiętrowe.

W modelu kamiennym roboty przygotowawcze ograniczają się do wykonania chodników piętrowych i pochylń śródpiętrowych.

Wyrobiska przygotowawcze prowadzone dla uzyskania podziału pola eksploatacyjnego lub piętra na pola wybierania nazywa się wyrobiskami przygotowawczymi II rzędu.

Przy wybieraniu złoża ubierkami, zabierkami lub komorami ko­nieczny jest dalszy podział pola wybierania na filary, co wymaga wykonania dalszych wyrobisk korytarzowych, chodników filarowych i dowierzchni, z których prowadzone będą wyrobiska wybierkowe. Chodniki te i dowierzchnie nazywają się wyrobiskami przygotowawczymi III rzędu.

2. Jakimi sposobami można drążyć wyrobiska korytarzowe węg­lowe?

W pokładach, których grubość jest większa od wysokości chodnika, prowadzi się chodniki w węglu, czyli chodniki węglowe. Głównymi czynnościami drążenia chodników węglowych są: urabianie, ładowa­nie urobku, odstawa i obudowa. Czynności pomocnicze stanowią: transport materiałów, przewietrzanie, odwadnianie itp.

Wyrobiska korytarzowe węglowe można drążyć sposobami:

- zwykłymi, czyli nie zmechanizowanymi, najczęściej za pomocą robót strzelniczych,

- częściowo zmechanizowanymi, w których pewne pracochłonne czynności są zmechanizowane, ale urabianie prowadzone jest w zasadzie robotami strzelniczymi,

- zmechanizowanymi za pomocą kombajnów chodnikowych.

3. Co wiesz o drążeniu chodnika węglowego sposobem zwykłym?

Urabianie. Może być wykonywane:

- ręcznie młotkami pneumatycznymi,

- robotami strzelniczymi.

Urabianie młotkami pneumatycznymi stosowane jest w przypadku węgla o małym współczynniku urabialności (f < 1,5). Sporadycznie stosuje się je również tam, gdzie prowadzenie robót strzelniczych jest niewskazane,

Przy urabianiu młotkami pneumatycznymi należy wykorzystać naturalne płaszczyzny podzielności węgla, a więc uławicenie i kliważ.

Urabianie robotami strzelniczymi wymaga wykonania następują­cych czynności:

- odwiercenie otworów strzałowych (dokonanie obwiertu),

- załadowanie otworów materiałem wybuchowym i odpalenie,

- przewietrzenie przodka po odpaleniu,

- kontrola przodka i obrywka.

4. Przedstaw wyposażenie przodku węglowego drążonego z całkowitą mechanizacją.

Odstawa. Najczęściej stosowana jest obecnie odstawa ciągła przenoś­nikami zgrzebłowymi lekkimi lub przenośnikami zgrzebłowymi lek­kimi i taśmowymi. Urządzenia transportowo-odstawcze stanowią: przenośnik zgrzeb­łowy Skat długości 5 do 6 m podwieszony za pomocą wózków na szynie, umocowanej pod stropem wyrobiska wzdłuż osi drugiego przenośnika zgrzebłowego przedłużanego w miarę postępu przodka. Dalszy ciąg drogi odstawczej stanowią zazwyczaj przenośniki taś­mowe.

Zastosowanie kombajnów do drążenia chodników węglowych po­zwoliło na całkowitą mechanizację urabiania i ładowania węgla oraz wprowadziło znaczne ułatwienia w wykonywaniu obudowy.

Obudowa. W chodnikach stanowiących główne roboty przygotowaw­cze stosuje się obecnie przeważnie obudowę stalową łukową (ŁP, ŁS) lub kombinowaną kotwiowo-stalową. W przypadkach wyciskania spągu stosuje się obudowę ŁPZ (łukowa podatna zamknięta). W ko­palniach węgla kamiennego z uwagi na ochronę przeciwpożarową we wszystkich wyrobiskach korytarzowych należy stosować obudowę, opinkę i rozpory niepalne.

Instalacja odpylająco-wentylacyjna złożona jest z urządzeń odpylających i zraszających oraz z lutniociągów. Do przewietrzania stosuje się lutniociągi o średnicy 600, 800 lub 1000 mm i wentylatory lutniowe elektryczne lub pneumatyczne. Stosowanie wentylacji tłoczącej pozwala na skuteczniejsze obniżenie temperatury, powoduje jednak większe zapylenie przodka.

Zespół odpylający składa się z lutniociągu ssącego ø 300 mm zbudowanego ze specjalnych lutni w pokrowcu, z lutni elastycznych ø 400 mm oraz wentylatora z sekcją zraszającą. Odległość wlotu tego lutniociągu od organu urabiającego wynosi 0,5 do 1,0 m. Zespół odpylający zabudowany jest na kombajnie.

Materiał do przodków transportuje się przeważnie kolejkami linowymi lub wozami po torach szynowych położonych obok prze­nośnika taśmowego.

5. Jakimi sposobami drąży się chodniki węglowo-kamienne?

Chodniki węglowo-kamienne można drążyć:

- wąskim przodkiem,

- szerokim przodkiem.

W chodnikach drążonych wąskim przodkiem węgiel i kamień wybiera się tylko w obrysie wyłomu chodnika.

Drążenie szerokim przodkiem polega na wybraniu węgla na szero­kości przekraczającej projektowaną szerokość chodnika i podsadzenia części powstałego wyrobiska węglowego, pozostającego za obrysem wyłomu chodnika (tzw. kieszeni), kamie­niem pochodzącym z przybierki skał płonnych.

6. Wyjaśnij nazwę chodnik kieszeniowy - kiedy drąży się te chodniki i jakie to daje korzyści?

Przy drążeniu chodnika węglowo-kamiennego szerokim przodkiem najpierw wybiera się węgiel i na szerokości równej sumie szerokości projektowanego chodnika a i szerokości kiesze­ni b. Kieszeń stanowi pustkę, w której lokuje się kamień z przybierki skał płonnych; stropowych lub spągowych. Kieszenie mogą być usy­tuowane po jednej lub po obu stronach wyrobiska. Niekiedy w wybranej szerokim przodkiem kieszeni wygradza się chodnik równoległy wykorzystywany w czasie drążenia do odstawy węgla, wentyla­cji i odwadniania.

Drążenie chodników węglowo-kamiennych szerokim przodkiem stosowane jest najczęściej w pokładach grubości poniżej 1,6 m.

Ma ono niewątpliwe zalety, jakimi są:

- pozostawienie kamienia na dole, co odciąża przewóz dołowy, wyciąg szybowy oraz zmniejsza szkodliwe dla środowiska hałdy_, kopalniane,

- uzyskiwanie stosunkowo wyższego wydobycia węgla.

Najważniejszą wadą tej metody jest mała możliwość jej mecha­nizacji (ręczne wiercenie otworów, podsadzanie kieszeni, obudowa), co jest przyczyną małych postępów i dużej pracochłonności.

7. Jakimi zasadami należy się kierować drążąc nachylone wyrobiska węglowe i węglowo-kamienne?

Nachylenie powoduje utrudnienia w drążeniu wyrobiska, w szczególności zaś ogranicza możliwości stosowania maszyn do urabiania, ładowania i odstawy, np. kombajny chod­nikowe: PK-9 do ± 10°, AM-50 do ± 16°, ładowarki zgarniakowe do ± 25°. Przy nachyleniach większych od 15° występują już pewne trudno­ści przy wykonywaniu nawet prostych czynności z powodu niewygod­nej pozycji pracującego. Pochylnie i upadowe węglowo-kamienne drąży się przeważnie wąskim przodkiem, stosując przybierkę spągu. Ma to na celu ochronę stropu przed osłabieniem go robotami strzelniczymi. W górotworze mokrym drążenie szerokim przodkiem jest szkodliwe, gdyż mokry kamień ułożony w kieszeni pod wpływem wilgoci i ciśnienia stropu może rozpełzać się, stwarzając z biegiem czasu trudności w utrzymaniu wyrobiska.

---