Drążenie wyrobisk przygotowawczych

1. Cel i zasady prowadzenia robót przygotowawczych

1. Wprowadzenie

Celem robót przygotowawczych jest podział złoża na sposobne do wybierania odcinki. Roboty przygotowawcze stanowią one niejako pośrednie ogniwo między udostępnieniem i wybieraniem złoża. Do zadań wyrobisk przygotowawczych 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 może być ograniczone również granicą obszaru górniczego, uskokami, filarami ochronnymi itp.

Rys. 1.Przykładowy podział złoża na poziomy i piętra

2. Podział wyrobisk przygotowawczych wg znaczenia.

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.

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 (wyrobiska przygotowawcze II rzędu). Taki podział jest wystarczający do eksploatacji systemem ścianowym.

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.

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.

3. Wymiary wyrobisk przygotowawczych.

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 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.

4. Czas użytkowania wyrobisk przygotowawczych.

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.

2. Drążenie poziomych wyrobisk korytarzowych w węglu

1. Charakterystyka drążenia chodników węglowych

W pokładach, których grubość jest większa od wysokości chodnika, prowadzi się chodniki w węglu, czyli chodniki węglowe. Czynnościami zasadniczymi podczas drążenia chodników węglowych są: urabianie, ładowanie urobku, odstawa i obudowa.

Czynności pomocnicze stanowią: transport materiałów, przewietrzanie, odwadnianie itp. Dostawa materiałów, przewietrzanie i odwadnianie. Sposoby wykonama tych czynności przy drążeniu chodników węglowych sposobami zwykłymi zasadniczo nie różnią się od stosowanych przy drążeniu wyrobisk korytarzowych w kamieniu.

Wyrobiska korytarzowe węglowe można drążyć sposobami:

— zwykłymi, czyli niezmechanizowanymi, 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.

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.

5. Drążenie chodników węglowych sposobami zwykłymi

Urabianie. Jest wykonywane robotami strzelniczymi, które wymagają wykonania następujących czynności:

— odwiercenia otworów strzałowych,

— załadowania otworów materiałem wybuchowym i odpalenie,

— przewietrzenie przodku po odpaleniu, kontrola przodku i obrywka.

Otwory strzałowe wierci się wiertarkami obrotowymi pneumatycznymi. 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.

Ładowanie. Urobek może być ładowany ręcznie łopatami. Ładowanie jest znacznie ułatwione, jeżeli dokonywane jest z równego spągu.

Dużym ułatwieniem jest stosowanie przenośników zgrzebłowych i zabudowa stacji zwrotnej jak najbliżej czoła przodka. W tym przypadku po odstrzale znaczna część urobku jest załadowana przez samozaładowanie. Resztę urobku można zgarniać na przenośnik łopatą. Pozostałość ładuje się ręcznie.

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) lub kombinowaną kotwiowo-stalową. W przypadkach wyciskania spągu stosuje się obudowę ŁPZ (łukowa podatna zamknięta, która może mieć profil „V” lub TH, czyli „korytkowy”).

Obudowę górniczą przecinek ścianowych (dowierzchni ścianowych) dobiera się w zależności od rodzaju projektowanej obudowy ścianowej. Obecnie jest to obudowa zmechanizowana. Dla tego typu obudowy ścianowej stosuje się zestawy stalowe takie, aby po wykonaniu całej przecinki zapewniały łatwość manewrowania zestawami obudowy zmechanizowanej - patrz rozdział poświęcony obudowie.

Obsada przodku. Obsada chodnika węglowego drążonego sposobem zwykłym zależy od wysokości przodku oraz od wielkości poprzecznego przekroju wyrobiska i wynosi od trzech do pięciu ludzi.

6. Drążenie chodników węglowych sposobami zmechanizowanymi.

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. Zawiera on również metrykę wentylacji, instrukcję obsługi kombajnu, schemat rozmieszczenia urządzeń i wyposażenia przodku.

Duże postępy takich chodników wymagają zmechanizowania prac transportowych. W tym celu stosuje się kolejki podwieszane i spągowe.

7. Nachylenie i kierunek wyrobisk chodnikowych.

Bardzo ważną rzeczą w czasie drążenia wyrobisk jest kontrola ich kierunku i nachylenia. W przypadku drążenia wyrobiska chodnikowego w pokładzie kontrola nachylenia jest zbyteczna. Ważny jest tylko kierunek, który należy sprawdzać na każdej zmianie.

Kierunek drążonego wyrobiska wyznacza się za pomocą czterech pionów zawieszonych pod stropem. Zawiesza się je bliżej jednego z ociosów, tzw. ociosu kierunkowego. Miejsca zawieszenia pionów wyznacza służba miernicza. Mogą być to haczyki wbite w stropnicę drewnianą lub nacięcia wykonane przecinakiem na odrzwiach obudowy ŁP. Na ociosie miernik pisze białą farbą wyznaczony domiar a (np. dom. 0,3 m). Zastosowanie trzeciego i czwartego pionu ma na celu kontrolę stałości zadanego kierunku. Stwierdzenie, że piony nie wiszą w jednej płaszczyźnie (nie pokrywają się), sygnalizuje ich wzajemne przesunięcie spowodowane pracą obudowy. Fakt ten należy zgłosić służbie mierniczej w celu dokonania korekty. Kierunek sprawdza górnik przodowy przed rozpoczęciem obwiertu przodku oraz przed postawieniem obudowy ostatecznej. Sposób sprawdzenia kierunku przedstawiono na rysunku 2.

Rys. 2. Sprawdzanie kierunku drążonego wyrobiska.

Sprawdzający opuszcza piony, oświetla je lampą i patrzy tak, aby sznurki pionów pokrywały się z sobą. Pion, który ma największe odchylenie od ustalonego kierunku odwiesza na bok. Następnie sprawdzający naprowadza światło lampy trzymanej przez pomocnika w przodku. Lampa ta przesuwana jest wzdłuż przymiaru liniowego przyłożonego do stojaka. Gdy lampa znajdzie się w lini wyznaczonej przez piony to pomocnik odczytuje z przymiaru liniowego odległość. W przypadku, gdy odległość ta jest równa wyznaczonemu domiarowi a to wyrobisko jest prowadzone zgodnie z kierunkiem. W przypadku różnicy należy stojak zabudować tak, aby odległość w przodku była równa domiarowi. Górnicy do określenia kierunku używają nazwy godziny, która pochodzi stąd, że w dawniejszych czasach używano do wyznaczania kierunku kompasu górniczego, który miał podziałkę w godzinach, podobnie jak tarcza zegara.

3. Drążenie poziomych wyrobisk korytarzowych węglowo-kamiennych

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 rys. 3.

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. 3a). Jeśli natomiast w stropie pokładu zalegają skały mało wytrzymałe, np. łatwo opadająca warstwa skalna, to lepiej przybierać jest strop (rys. 3b).

4. Drążenie nachylonych wyrobisk korytarzowych

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: 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.

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 przodku drążonego wyrobiska, a również do opuszczania urobku.

---