Politechnika Śląska

Instytut Geotechnologii, Geofizyki Górniczej i

Ekologii Terenów Przemysłowych

Praca dyplomowa

inżynierska

Rozwiązania techniczno-technologiczne przy drążeniu i utrzymywaniu dowierzchni ścianowych w warunkach geologiczno-górniczych

KWK „Pniówek”

Wykonał: Julian Król

Promotor:

prof. dr hab. inż. Zenon Szczepaniak

Koreferent:

prof. dr hab. inż. Bernard Drzęźla

Rybnik 2004 r.

Spis treści:

Wstęp

1. Granice obszaru górniczego KWK „Pniówek”

2. Budowa geologiczna górotworu

1. Stratygrafia i litologia

1. Czwartorzęd

2. Trzeciorzęd

3. Karbon

2. Tektonika złoża

3. Model górniczy kopalni

1. Szyby kopalni „Pniówek”

2. Poziomy kopalni „Pniówek”

1. Rodzaje wlotów szybowych

2. Rodzaje głównych wyrobisk udostępniających z uwzględnieniem ich filarów oporowych.

4. Wentylacja i klimatyzacja w kopalni „Pniówek”

1. Wentylacja

2. Klimatyzacja

5. Zagrożenia występujące w kopalni „Pniówek”

1. Zagrożenia metanowe

2. Zagrożenia wybuchem pyłu węglowego

3. Zagrożenia pyłkami szkodliwymi

4. Zagrożenia pożarowe

5. Zagrożenia wodne

6. Zagrożenia radiacyjne

7. Zagrożenia tąpaniami

8. Zagrożenia wyrzutami gazu i skał.

6. Dotychczasowe sposoby technologiczne wykonywania wyrobisk przygotowawczych

1. Sposoby wykonywania dowierzchni ścianowych przy zastosowaniu różnych rodzajów obudowy

1. Rodzaje i miejsca lokalizacji omówionych w pracy wyrobisk ścianowych z uwzględnieniem czasu ich wykonania.

2. Wielkości przekrojów i kształty dotychczasowych dowierzchni ścianowych

3. Sposoby urabiania skał

4. Sposoby ładowania i odstawy urobku

5. Dobór rodzajów i sposoby wykonywania obudów

6. Uzasadnienie stateczności dowierzchni z zastosowaną w niej obudową.

7. Sposoby wyposażenia dowierzchni w sekcje obudowy oraz inne urządzenia.

2. Zachowanie się dowierzchni ścianowych od chwili ich wykonania do czasu uruchomienia ściany

3. Utrzymywanie przestrzeni roboczych w przodkach ścianowych

4. Utrzymywanie skrzyżowań ścian z chodnikami przygotowawczymi

7. Wykonywanie chodników i dowierzchni ścianowych zastosowaniem obudowy kotwiowej.

1. Dobór obudowy kotwiowej

2. Technika wykonywania obudowy kotwiowej

1. Wiercenie otworów

2. Osadzanie kotwi

3. Sposób zabudowy kotwi odcinkowo wklejanych

4. Sposób zabudowy kotwi wklejanych na całej długości

5. Sposób zabudowy kotwi wklejanych na całej długości z naciągiem wstępnym

3. Kotwienie

4. Kontrola stanu zakotwionego wyrobiska

5. Przyczyny ograniczenia technologii kotwienia w KWK „Pniówek

8. Szczegółowe omówienie rozwiązań techniczno-technologicznych przy drążeniu dowierzchni C-1 w pokł. 363

1. Rodzaj i miejsce lokalizacji omawianego wyrobiska z uwzględnieniem czasu jego wykonania.

2. Wielkość przekrojów i kształt dowierzchni ścianowej

3. Sposób urabiania skał

4. Sposób ładowania i odstawy urobku

5. Dobór rodzaju i sposób wykonywania obudowy

6. Uzasadnienie stateczności dowierzchni z zastosowaną w niej obudową.

9. Wnioski i uwagi końcowe

10. Literatura

Załączniki

Wstęp

W górnictwie węgla kamiennego w ostatnich latach nastąpił ogromny postęp w technologii wybierania pokładów. Zastosowanie nowocześniejszych, bardziej wydajniejszych urządzeń wiąże się z koniecznością przyśpieszenia robót przygotowawczych. Niestety nie zawsze udaje się osiągnąć zamierzony cel, ponieważ w czasie drążenia wyrobisk napotyka się na różnego rodzaju trudności.

W tym celu koordynacja robót musi być odpowiednio zaplanowana, aby w szybkim czasie usuwać wszelkie niedogodności Eksploatacja pokładów na coraz większych głębokościach wiąże się z pogarszaniem warunków pracy. Zwiększona temperatura, ciśnienie, metanowość pokładów i coraz większe oddziaływanie górotworu stwarza poważne niebezpieczeństwo dla pracujących ludzi. W celu odpowiedniego zabezpieczenia wyrobisk przed niekorzystnym oddziaływaniem górotworu stosuje się różnego rodzaju obudowy.

W niniejszej pracy przedstawię problemy oraz rozwiązania techniczno- technologiczne przy drążeniu i utrzymywaniu dowierzchni ścianowych w warunkach górniczo-geologicznych w kopalni „Pniówek”.

KWK Pniówek

1. Granice obszaru górniczego KWK „Pniówek”

Kopalnia Węgla Kamiennego „Pniówek” została założona w 1974 roku.

Wchodzi w skład Jastrzębskiej Spółki Węglowej S.A. Administracyjnie podlega Ministerstwu Gospodarki, a w zakresie administracji górniczej Okręgowemu Urzędowi Górniczemu w Tychach.

Obszar górniczy „Krzyżowice III”, w granicach, którego prowadzi swoją działalność KWK „Pniówek” o powierzchni 28,5 km² usytuowany jest w południowo-zachodniej części Górnośląskiego Zagłębia Węglowego.

Teren górniczy to powierzchnia 30,93 km², obejmuje swym zasięgiem część miasta Jastrzębie Zdrój (dzielnica Jastrzębie-Bzie Górne) oraz gminę Pawłowice.

Kopalnia „Pniówek” graniczy:

- od strony zachodniej z kopalnią „Zofiówką”

- od południa z polem rezerwowym

- od wschodu z O.G „Pawłowice”- granica sztuczna określona

współrzędnymi oraz granica eksploatacyjna w pokł. 346/1

- od północy granica eksploatacyjna (sztuczna) określona jest

współrzędnymi w koncesji.

2. Budowa geologiczna górotworu

2.1 Stratygrafia i litologia

Górotwór zbudowany jest z warstw czwartorzędu (holocen i plejstocen), trzeciorzędu (miocen) oraz karbonu (warstwy orzeskie i rudzkie).

Złoże karbońskie przykryte jest nadkładem utworów trzeciorzędowych i czwartorzędowych.

Tabela nr 1.

Udział poszczególnych ogniw stratygraficznych w budowie omawianego obszaru.

OKRES	STRATYGRAFIA	MIĄŻSZOŚĆ [m]	LITOLOGIA
czwartorzęd	holocen plejstocen	4,6 ÷ 80	gliny, iły, pyły piaski , żwiry
trzeciorzęd	miocen	160 ÷ 850	iły piaszczyste, iły margliste z wkładem piaskowców i żwirów
karbon	westfal B warstwy orzeskie westfal A warstwy rudzkie namur B-C warstwy siodłowe	0 ÷ 800 430 ÷ 550 130 ÷ 220	piaskowce, iłowce, węgiel kamienny piaskowce, iłowce, węgiel kamienny piaskowce, zlepieńce, iłowce, węgiel kamienny

2.1.1 Czwartorzęd

Grubość warstw czwartorzędowych waha się od 5 m do około 78 m. Piętro to budują gliny, iły, piaski i żwiry. Na powierzchni występują zazwyczaj gliny pylaste lub pyły zbliżone do lessu, które tworzą warstwę grubości kilku metrów. Pod glinami zalegają naprzemianległe warstwy piasków, iłów, gliny i żwirów. W rejonach gdzie czwartorzęd występuje jedynie w postaci kilkumetrowej pokrywy utworów trzeciorzędowych, pokrywę tą stanowią zwykłe gliny.

We wschodniej części obszaru górniczego, bezpośrednio na powierzchni występuje warstwa piaszczysta o miąższości do 11 m, kontaktująca się z utworami trzeciorzędowymi.

2.1.2 Trzeciorzęd

Sumaryczna grubość utworów trzeciorzędowych wynosi od 159 m do 933 m. Tak duża rozpiętość miąższości utworów tego piętra wynika z dużych deniwelacji stropu karbonu.

Najmniejszą miąższość trzeciorzędu obserwuje się w rejonie szybów głównych, ku południowi miąższość trzeciorzędu wzrasta, aż do maksymalnych, notowanych w tym obszarze wartości. Warstwy trzeciorzędowe wykształcone są w postaci szarych i szaro-zielonych iłów marglistych, przewarstwionych piaskami pylastymi oraz cienkimi warstewkami tufitów.

W spągu wymienionych utworów, na kontakcie z karbonem zalega lokalnie zwietrzelina złożona z okruchów skał karbońskich nalotami barwy kremowo - czerwonej scementowana spoiwem ilastym. Miejscami otoczaki skał karbońskich, o różnym stopniu obtoczenia występują w formie luźnych skupisk niescementowanych żadnym spoiwem.

2.1.3 Karbon

Bezpośrednio pod warstwami trzeciorzędu zalegają warstwy karbonu reprezentowane przez warstwy orzeskie i rudzkie.

Warstwy orzeskie wykształcone są w postaci naprzemianległych warstw iłowców szarych i ciemnoszarych, zmiennie zapiaszczonych, mułowców, piaskowców zazwyczaj drobnoziarnistych i pokładów węgla. Występujące tu warstwy iłowców charakteryzują się występowaniem pojedynczych i większych skupisk konkrecji syderytowych oraz detrytusu roślinnego.

W warstwach orzeskich zostało udokumentowanych 19 pokładów węgla. Pokłady te występują z reguły w otoczeniu iłowców, lecz na ogół są nieregularnie wykształcone o zmiennej miąższości, sporadycznie osiągając miąższość około 2,0 m. W pokładach tej serii lokalnie występują liczne przerosty, których grubość waha się od kilku do kilkudziesięciu centymetrów, często powodując rozszczepienia pokładów. Łączna grubość warstw orzeskich jest zmienna i waha się w granicach od 100 do 840 m.

Warstwy górnorudzkie wykształcone są w postaci facji ilasto-mułowcowej z nielicznymi ławicami piaskowców i licznymi pokładami węgla. Iłowce posiadają zmienne zapiaszczenie przechodząc niekiedy w mułowce. Pokłady węgla charakteryzują się znaczną zmiennością zalegania i wykształcenia. Łączna grubość warstw górnorudzkich waha się w granicach od 150 do 180 m. Od spągu warstwy górnorudzkie zamyka poziom fauny słodkowodnej, który występuje w wiązce pokładów 405 - 407.

Warstwy dolnorudzkie wykształcone są w postaci naprzemianległych warstw piaskowców jasnoszarych (drobno, średnio i gruboziarnistych z wkładkami zlepieńców), iłowców, mułowców i pokładów węgla. Iłowce i mułowce na ogół posiadają małą miąższość i występują w otoczeniu pokładów węgla. W spągu warstw dolnorudzkich większość pokładów węgla jest regularna o stałej miąższości.

W warstwach górnorudzkich zostało udokumentowanych 14 pokładów bilansowych i 10 pokładów przemysłowych.

2.2 Tektonika złoża

Złoże KWK „Pniówek” usytuowane jest między dwoma dużymi równoleżnikowymi strefami uskokowymi, które posiadają zasięg regionalny. Od północy występuje strefa zwana Strefą Uskoków Jawiszowickich, a od południa występuje Strefa Uskoków Bzie - Czechowice, która stanowi naturalną granicę omawianego złoża. W Polu Warszowickim, które leży poza obszarem koncesyjnym złoże ma strukturę monoklinalną o niewielkim, ale zmiennym kierunku zapadania.

W południowo-zachodniej części obszaru (do uskoku Warszowickiego) warstwy zapadają dość regularnie w kierunku północno-wschodnim, pod kątem nieprzekraczającym 10º. Na wschód od uskoku Warszowickiego nachylenie warstw jest zmienne (2-12º), a rozciągłość zmienia kierunek z NW - SE na NNW -SSE. Strefy uskokowe występują tu głównie w dwóch systemach tj. młodszym (alpejskim) o kierunku równoleżnikowym bądź zbliżonym do równoleżnikowego oraz starszym (waryscyjskim) o kierunku południkowym lub do niego zbliżonym.

Strefa Uskoków Bzie - Czechowice to strefa trzech schodowo ułożonych uskoków o zrzutach odpowiednio: 60 m., 200 m. i około 300 m. na południe. Strefa uskoków Jawiszowickich przebiega prawie równoleżnikowo na północy dokumentowanego obszaru. Podobnie jak strefa uskoków Bzie - Czechowice składa się z trzech uskoków schodowych o zrzutach odpowiednio 360-450 m, 250 m i 140 - 260 m, zrzuca warstwy na południe.

Poza wymienionymi strefami uskoków w rejonie złoża „Pniówek” występują uskoki:

• Pawłowicki I i II o zrzucie I - 80 m., II - 60-100 m na zachód i kierunku zbliżonym do południkowego, uskok Pawłowicki II stanowi naturalną granicę złoża na wschodzie,

• Warszowicki o przebiegu południkowym, zmiennej amplitudzie zrzutu wynoszącej od 4 do 60 m w kierunku na wschód. Uskoki Warszowicki i Pawłowicki I tworzą znacznej szerokości rów tektoniczny.

• Graniczny I o kierunku południkowym występujący w północno-zachodniej części pola. W rejonie otworów Szeroka 7 i Warszowice 4 uskok zmienia kierunek na NE-SE, a następnie w rejonie otworu Warszowice - Pawłowice 2 rozdziela się na dwa małe uskoki o zrzutach 10 i 15 m. Ma zmienną amplitudę zrzutu na całej długości od 10 m na południu do około 100 m na północy, warstwy zrzuca na wschód.

• Graniczny II zrzuca warstwy od 10 do 30 m na północny-wschód. Uskok ten w rejonie otworu Szeroka 7 dochodzi prostopadle do uskoku Granicznego I.

• Graniczny III - uskok ten powstał w wyniku rozszczepienia Uskoku Granicznego I. Wielkość zrzutu uskoku wynosi około 20 m.

• Krzyżowicki I i II to uskoki o kierunku zbliżonym do równoleżnikowego (NNW - SSE), stwierdzone robotami górniczymi na kopalni „Borynia”. Zrzucają warstwy na północny-wschód o wielkość I : 20 m a II: 25 m.

• Pniówkowski usytuowany równoleżnikowo o zrzucie na południe od kilku do 25 m w rejonie szybów (Ludwik, I, II) przy granicy z kopalnią „Zofiówka”.

• Skrzeczkowicki o kierunku zbliżonym do równoleżnikowego (NNW - SSE), o zrzucie 80 - 90 m i kierunku zrzutu na północny wschód.

• Osiński o przebiegu zbliżonym do południkowego, zrzuca warstwy o około 10 m, a w strefie uskoków Jawiszowickich o około 100 m.

Poza wymienionymi uskokami w Polu Warszowice wystepuje jeszcze szereg uskoków bezimiennych, o znacznym zasięgu występowania i dużych zrzutach, a mianowicie:

• uskok usytuowany na południe od szybów warszowickich, o kierunku równoleżnikowym, zrzucie 10 - 40 m na południe.

• ukok usytuowany w pobliżu szybów warszowickich o zrzucie 25 m

• uskok usytuowany w pobliżu otworów Żory 16, Osiny 20 i Warszowice - Pawłowice, o kierunku zbliżonym do południkowego, zmieniający bieg na NW - SE w pobliżu otworu Osiny 20, zrzucający warstwy na zachód i południowy - zachód 15 - 35 m,

• nasunięcie (uskok odwrócony) usytuowane w rejonie szybów warszowickich o kierunku równoleżnikowym, zrzucie około 85m,

• uskok usytuowany w północno - zachodniej części Pola Warszowice, między uskokami Granicznymi I i II, o kierunku zbliżonym do równoleżnikowego (SWS - NEE), zrzucie około 70 m na południowy - wschód.

Poza omówionymi powyżej uskokami w złożu KWK „Pniówek” występuje szereg drobnych uskoków o zrzutach rzędu kilkudziesięciu centymetrów do kilku metrów. Uskoki te zostały stwierdzone na podstawie robót górniczych oraz otworów wiertniczych.

Mapę przeglądową, na której zaznaczono partię pokładów, przekopy, szyby oraz uskoki przedstawia / załącznik nr 1 /

3. Model górniczy kopalni

Kopalnia „Pniówek” jest samodzielną jednostką produkcyjną z jednym ruchem wydobywczym na powierzchni głównej. Charakteryzuje się kamiennym modelem udostępnienia pokładów na poziomach.

3.1 Szyby kopalni „Pniówek”

Przy budowie kopalni w większości przypadków pierwszym zgłębionym szybem jest szyb klatkowy, który służy w pierwszym okresie do rozcinki udostępnianych poziomów.

W granicach obszaru górniczego kopalni „Pniówek” usytuowanych jest pięć szybów, z czego szyby Ludwik, II i III zlokalizowane są w części centralnej, pozostałe dwa usytuowane są przy północnej granicy pola macierzystego: odpowiednio szyb IV na zachodzie, a szyb V na wschodzie.

Szyb „Ludwik” - jest szybem wdechowym o średnicy rury szybowej 8m. Jest to szyb dwu przedziałowy, posiada dwa przedziały; północny i południowy. Szyb „Ludwik: jest szybem wydobywczym tzw.: „skipem”, bez możliwości prowadzenia jazdy ludzi. Odbiór urobku odbywa się z dwóch różnych głębokości. Z przedziału południowego odbierany jest urobek z poziomu 853 m maszyną wyciągową wieżową typu 4L-5000/2 x 2900 KW, natomiast ciągnienie urobku z przedziału południowego, odbywa się z poziomu 705 m.

Wyposażony w dwa urządzenia wyciągowe, służące do ciągnienia urobku w skipach. Udostępnia poziomy 705m i 830m.

2 skipy	2 x 25 ton
typ maszyn wyciągowych	Zgoda 2 x 2900 kW
wydajność znamionowa	przedział N - 840 t/h
	przedział S - 876 t/h
zdolność produkcyjna ( w czasie normatywnym 16 t/h i przy zanieczyszczeniu 42%
	przedział N - 7792 t/d
	przedział S - 8000 t/d

Transport urobku szybu „Ludwik”, prowadzony jest od 1974 r. Eksploatacja pokładów odbywała się początkowo w piętrze między poziomem 580 m i 705 m i w ograniczonym zakresie podpoziomowo z poz. 705 m. Z czasem, zasoby węgla tych pokładów, zaczęły się kurczyć i wystąpiła konieczność udostępnienia poziomu 830 m. W 1988 r. rozpoczęto prace związane z pogłębieniem szybu „Ludwik”, z głębokości 780 m do 921,4 m. W 1994 roku został oddany do użytku poziom 830 m. W latach 2007-2010, w przedziale północnym szybu planuje się przedłużenie urządzeń wyciągowych z poziomu 830 m do poziomu 1000 m oraz budowę zbiornika III wyrównawczego.

Obudowę szybu stanowi monolit betonowy, o zmiennej grubości od 0,9 do 1,2 z betonu B15.

Szyb II - jest szybem wdechowym, wyposażonym w dwa urządzenia wyciągowe. Górnicze wyciągi szybu II, przeznaczone są do jazdy ludzi oraz transportu materiału i kamienia w wozach. Dozwolone obciążenie do jazdy ludzi wynosi 6Mg, natomiast do ciągnięcia urobku 10Mg. Przedział wschodni, udostępnia poziomy 580 m, 705 m, 830 m, natomiast przedział zachodni poziomy 580 m, 705 m.

Obydwa urządzenia wyciągowe szybu II, wyposażone są w maszyny wyciągowe zrębowe typu 2L - 5000 produkcji ZGODA Świętochłowice. Każda maszyna wyciągowa szybu II, napędzana jest jednym silnikiem elektrycznym prądu stałego o mocy 2000 kW pracującego w układzie Leonarda. Hamowanie maszyny wyciągowej, odbywa się za pomocą hamulców bębnowych w układzie HOP.

W dwóch przedziałach szybu II, zainstalowane są po dwa naczynia klatkowe cztero piętrowe połączone z linami nośnymi za pomocą zawieszeń typu PROSTE.

Dopuszczalna prędkość przy jeździe ludzi i ciągnięciu urobku w przedziale wschodnim wynosi 10,8m/s, a w przedziale zachodnim 11,3m/s. Do naczyń za pomocą zawieszeń zamocowane są liny wyrównawcze. Planuje się pogłębienie szybu do poziomu 1038 m.

Szyb III - jest szybem wydechowym o średnicy 7,5m, zgłębionym do poziomu 865,3m, połączony lunetą wentylacyjną ze stacją trójwentylatorową. Udostępnia poziomy 580m, 705m i 830m. Wyposażony w dwa urządzenia wyciągowe, przeznaczone do jazdy ludzi, wydobycia kamienia i przewozu materiałów. Posiada 3 klatki + skip materiałowy.

typ maszyn wyciągowych	przedział E - Zgoda K-6300
	Przedział W - Zgoda 2L-3400
typ wentylatorów	3 x WPK 3,3 (2 czynne + 1 rezerwowy)
wydajność	V=2547 m³/min
depresja	p=4320 Pa

Szyb IV - jest szybem wydechowym o średnicy 7,5m zgłębionym do poziomu 709,4m, połączony lunetą wentylacyjną ze stacją trójwentylatorową. Udostępnia poziomy 580m i 705m. Wyposażony jest w urządzenie wyciągowe z klatką jedno piętrową przeznaczoną do okresowych kontroli obmurza szybu.

typ wentylatora	3 x WPK 3,3 ( 1 czynny + 2 rezerwowe)
wydajność	V=12760m³/min
depresja	p=3530 Pa

Szyb V - jest szybem wydechowym o średnicy 7,5m zgłębionym do poziomu 1020m, połączony lunetą wentylacyjną ze stacją trójwentylatorową. Udostępnia poziomy 580m, 705m i 830m. Szyb bez uzbrojenia, dostosowany do kontroli obmurza szybu z przewoźnego wyciągu awaryjnego CSRS.

1. Poziomy kopalni „Pniówek”

W kopalni „Pniówek wyróżnia się dwa rodzaje poziomów; poziomy wydobywcze i poziomy wentylacyjne. Na poziomach wydobywczych skoncentrowana jest największa ilość robót. W chwili wygaśnięcia zasobów węgla w granicach poziomu wydobywczego zostaje on przekształcony w poziom wentylacyjny, a poniżej powstaje nowy poziom wydobywczy. Nowy poziom wydobywczy przygotowywany jest na kilka lat przed wygaśnięciem zasobów węgla na powyższych poziomach. W kopalni „Pniówek” trwają prace przygotowawcze mające na celu przygotowanie poziomu 1000 m, który w przyszłości będzie poziomem wydobywczym. Z poziomu 830 m wykonano przekop wznoszący N-10 oraz upadową do poziomu 1000 m. Oba wyrobiska połączono ze sobą przekopem taśmowym na poziomie 1000 m. Następnie 7 m poniżej przekopu taśmowego wykonano przekop, który prowadzi do podszybia, gdzie w chwili obecnej są wykonywane komory podszybia oraz pogłębiany jest szyb II. Poziom 1000 m będzie ostatnim poziomem wydobywczym kopalni „Pniówek”. Po wyeksploatowaniu pokładów węgla zalegających na tym poziomie kopalnia zostanie zlikwidowana.

1. Ilość i głębokość poziomów

Kopalnia „Pniówek” w chwili obecnej posiada dwa czynne poziomy wydobywcze poz. 705m (-425m p. p. m.) i 830m (-550m p. p. m.), poziom 580m (-300m. p. p. m.) został przekształcony na poziom wentylacyjny ze względu na wyeksploatowanie na jego głębokości pokładów węgla. Trwają prace nad udostępnieniem poziomu 1000m (-720m p. p. m.).

Podstawowym szkieletem kamiennym na poziomach 580m, 705m, i 830m są przekopy kierunkowe W-E i równoległe do nich przekopy taśmowe, biegnące od centralnie położonych szybów głównych - Ludwik, I i II na zachód i wschód do granic obszaru górniczego kopalni. Od przekopów kierunkowych W-E odgałęziają się przekopy polowe, północne N-1, N-2 i W-1 oraz południowe S-1 i S-2 do północnej i południowej granicy obszaru górniczego kopalni, dzieląc złoże na partie eksploatacyjne (B, C, K, S, N, P, i W).

Przekopy kierunkowe i niektóre przekopy polowe zostały wykonane jako wyrobiska podwójne, przy czym jeden wykonany na poziomie służy do transportu kołowego, a drugi usytuowany równolegle ok. 7m wyżej poziomu przeznaczony jest do transportu taśmowego urobku.

Układ wyrobisk głównych na poziomach 580m, 705m jest analogiczny i pokrywa się w płaszczyźnie pionowej nie powiększając filarów ochronnych dla nich ustanowionych. Przekop N-3 na poziomie 705m, który miał połączenie z szybami warszowickimi, został otamowany w Polu Warszowickim i podsadzony pyłami dymnicowymi.

2. Rodzaje głównych wyrobisk udostępniających

Zadaniem wyrobisk udostępniających jest stworzenie drogi dojścia od powierzchni do złoża kopaliny.

W kopalni „Pniówek” pionowymi wyrobiskami udostępniającymi są szyby, poziomymi; przekopy i podszybia, a pochyłymi wyrobiskami udostępniającymi; pochylnie, dowierzchnie i upadowe.

Na każdym poziomie wykonane jest podszybie, gdzie znajdują się różnego rodzaju komory (naprawcze, rozdzielnie główne, pompownie itp.), dworce, z których załoga udaję się pociągami do rejonów pracy itd. Z rejonu podszybia w różnych kierunkach kopalni rozchodzą się przekopy kierunkowe, po których odbywa się ruch załogi, pociągów, transport materiałów itp. Równolegle do przekopów kierunkowych ok. 7 m powyżej biegną przekopy taśmowe, w których za pośrednictwem taśmociągów odbywa się transport urobku w kierunku szybu do zbiorników na podszybiach. Pochylnie są wyrobiskami, które umożliwiają dojście do pokładów węgla. Przekopy kierunkowe połączone są z pochylniami za pomocą krótkich przecinek. W przypadku przekopów taśmowych pochylnia wykonana jest bezpośrednio z tego przekopu. Z pochylni prowadzone są chodniki, które rozcinają pokłady węgla. Pomiędzy dwoma chodnikami, z których jeden jest chodnikiem nadścianowym, drugi chodnikiem podścianowym wykonuje się dowierzchnie. Dowierzchnia jest miejscem zapoczątkowania biegu ściany.

Upadowe są wyrobiskami pochyłymi o małym nachyleniu, które łączą dwa poziomy między sobą. Między poziomem 705 m a poziomem 830 m wykonana jest upadowa centralna, która służy do transportu taśmowego urobku z poziomu 830 m do zbiornika na podszybiu poziomu 705 m. Również pomiędzy poziomem 830 m a poziomem 1000 m jest wykonana upadowa wentylacyjna, która służy do celów wentylacyjnych.

Przekopy, przecinki, pochylnie wykonane są w kamieniu, szyby oraz upadowe w większości w kamieniu, lecz przecinają pokłady węgla. Dowierzchnie wykonane są całkowicie na całej swej długości w węglu.

4. Wentylacja i klimatyzacja w kopalni „Pniówek”

4.1 Wentylacja

Wyrobiska kopalni „Pniówek” przewietrzane są w trzech podsieciach szybów wydechowych:

- podsieć szybu „III”, wydatek powietrza na szybie wynosi 2547 m³/min,

przy spiętrzeniu 4320 Pa.

- podsieć szybu „IV”, wydatek powietrza na szybie wynosi 12760m³/min,

przy spiętrzeniu 3530 Pa.

- podsieć szybu „V”, wydatek powietrza na szybie wynosi 12760m³/min,

przy spiętrzeniu 3530 Pa.

Do wszystkich wyrobisk i pomieszczeń musi być doprowadzona taka ilość powietrza, aby zawartość tlenu w powietrzu nie była mniejsza niż 19% (objętościowo), a najwyższe dopuszczalne stężenie gazów w powietrzu nie przekraczały wartości określonych w tabeli:

Tabela nr 2.

Dopuszczalne stężenia gazów w powietrzu kopalnianym

Rodzaj gazu	NDS/mg/m³ (objętościowo i %)	NDSCh/mg/m³ (objętościowo i %)
Dwutlenek węgla	---	---
		(1,0)	(1,0)
	Tlenek węgla	30	180
		(0,0026)	(0,015)
	Tlenek azotu	5	10
		(0,00026)	(0,00052)
	Dwutlenek siarki	2	5
		(0,000075)	(0,00019)
	Siarkowodór	10	20
		(0,00007)	(0,0014)

W przypadku stwierdzenia, że skład powietrza nie odpowiada ustalonym normą, niezwłocznie wycofuje się ludzi z zagrożonego miejsca, a wejście do zagrożonego wyrobiska zabezpiecza się. W miejscach tych wykonuje się wyłącznie prace z zakresu ratownictwa górniczego i przeciwpożarowego.

Prędkość powietrza w wyrobiskach w polach metanowych, z wyjątkiem komór, jest większa niż 0,3 m/s.

Wyrobiska przewietrzane są prądami powietrza wytwarzanymi za pomocą wentylatorów głównych zabudowanych na powierzchni. Każdy szyb wydechowy, oprócz czynnego wentylatora głównego lub zespołu wentylatorów głównych, wyposażony jest dodatkowo w wentylator rezerwowy, którego uruchomienie możliwe będzie w ciągu 10 minut w przypadku awarii wentylatora głównego. Wentylatory główne zostały dobrane odpowiednio tak, aby umożliwić stabilną pracę sieci wentylacyjnej.

Eksploatacja pokładów na coraz większych głębokościach wiąże się z pokonywaniem coraz większych odległości przepływającym prądom powietrza. Powstawanie nowych poziomów eksploatacyjnych, zwiększanie ilości ścian i przodków powoduję zmniejszanie się ilości powietrza. W związku z tym w przyszłości wentylatory główne będą musiały ulec modernizacji lub wymianie tak, aby mogły sprostać stawianym wymaganiom. Za ilość powietrza doprowadzanego do wszystkich wyrobisk na dole kopalni odpowiada dział wentylacji, którego zadaniem jest wykonywanie obliczeń, dobór odpowiednich wentylatorów, budowa tam itp.

4.2 Klimatyzacja

W kopalni "Pniówek" eksploatuje się pokłady węgla, które zalegają na znacznych głębokościach. Pokłady te charakteryzują się bardzo dużym zagrożeniem metanowym oraz wysoką temperaturą pierwotną skał powodującą, że temperatura powietrza w miejscach pracy górników niezależnie od pory roku wynosi około 28÷31°C.

Na poziomie 705 m na podszybiu temperatura powietrza wynosi 25°C,wskaźnik klimatyczny K=0,91, a temperatura pierwotna skał tp=31÷35ºC.

Na poziomie 830 m temperatura na podszybiu wynosi 27°C, wskaźnik klimatyczny K=2,69, a temperatura pierwotna skał tp=36÷40ºC.

Ze względu na bogate zasoby węgla kopalnia planuje rozpoczęcie wydobycia węgla na poziomie 1000 m, gdzie temperatura powietrza wynosi 29°C,przewidywany wskaźnik klimatyczny K>3, a temperatura pierwotna skał waha się w granicach tp=41÷45°C. Po dotarciu do przodków i ścian wydobywczych temperatura powietrza wzrasta dodatkowo o kilka stopni.

Na stanowiskach pracy, gdzie temperatura powietrza przekracza 28°C pracuje około 750 pracowników, co stanowi 40% załogi kopalni zatrudnionej ogółem w ścianach i chodnikach. Pracownicy zatrudnieni na stanowiskach pracy, na których temperatura powietrza jest większa od 28°C, ale nie przekracza 33°C lub intensywność chłodzenia jest mniejsza od 11 katastopni wilgotnych - pracują w skróconym wymiarze czasu pracy (6 godzin/zmianę).

Natomiast praca w warunkach, w których panuje temperatura większa niż 33°C - jest pracą zabronioną, (pracować mogą jedynie ratownicy podczas akcji ratowniczej).

Tabela nr 3.

Temperatury pierwotne skał KWK ”Pniówek”

Poziom M	Zakres wartości	Temperatury pierwotne skał w poszczególnych partiach
				Partia S	Partia B	Partia P	Partia W	Partia N	Partia K	Partia C
				ºC
	705	minimalna	30,0	31,0	32,0	30,0	30,0	30,5	30,0
		średnia	31,0	32,0	33,0	31,0	30,0	31,0	30,0
		maksymalna	32,0	33,0	34,0	32,0	30,5	31,5	30,5
	830	minimalna	34,5	34,5	34,5	34,0	34,0	34,5	34,0
		średnia	36,0	36,0	36,5	34,5	34,0	35,0	34,0
		maksymalna	37,0	37,0	38,0	35,0	34,5	35,5	34,5
	1000	minimalna	40,0	40,0	40,0	39,0	39,0	39,5	39,0
		średnia	41,5	41,5	41,5	40,0	39,5	40,5	39,5
		maksymalna	43,0	43,0	43,0	41,0	39,5	41,0	39,5

W 1998 roku Zarząd Jastrzębskiej Spółki Węglowej S.A. podjął decyzję o budowie układu centralnej klimatyzacji Kopalni Węgla Kamiennego "Pniówek". Wykonawstwo części powierzchniowej instalacji Jastrzębska Spółka Węglowa S.A. powierzyła Spółce Energetycznej "Jastrzębie" S.A. Spółka Energetyczna "Jastrzębie" S.A. jest spółką-córką powstałą w wyniku restrukturyzacji Jastrzębskiej Spółki Węglowej S.A.

Decyzja o budowie klimatyzacji w KWK "Pniówek" podyktowana była koniecznością poprawy warunków pracy pod ziemią, gdzie ze względu na przekraczanie dopuszczalnych temperatur powietrza czas pracy musiał ulec skróceniu, a także perspektywą eksploatacji niższych pokładów, gdzie warunki geotermiczne są jeszcze trudniejsze.

Stosowane do tej pory lokalne urządzenia schładzające powietrze nie mogły sprostać temu zadaniu. Wynika to z zapotrzebowania na dużą moc chłodniczą, a co za tym idzie - z konieczności wyprowadzenia znacznych ilości ciepła poza rejony ochładzane, do prądów powietrza wentylacyjnego. Jako alternatywa dla lokalnych urządzeń schładzających powstał projekt budowy centralnej klimatyzacji w oparciu o skojarzony układ energetyczno-chłodniczy zlokalizowany na powierzchni.

Ogólna koncepcja tego rozwiązania polega na wytworzeniu energii elektrycznej za pomocą generatorów napędzanych tłokowymi silnikami gazowymi na zubożony metan, odzyskaniu ciepła ze spalin i korpusów silników, przesyle "chłodu" za pomocą zimnej wody o temperaturze około 2,0 C wytworzonego w chłodziarkach absorpcyjnych zasilanych ciepłem z silników i w chłodziarkach sprężarkowych zasilanych energią elektryczną z generatorów.

Nadwyżki energii elektrycznej i ciepła sprzedawane są do sieci elektroenergetycznej i ciepłowniczej. Zimna woda przesyłana jest na dół kopalni, gdzie po redukcji ciśnienia statycznego (około 8,5 MPa) jest kierowana do chłodnic powietrza. W tym celu w ścianach i przodkach z przekroczoną temperaturą zainstalowano urządzenia chłodnicze, których zadaniem jest zmniejszenie temperatury poniżej 28°C.

5. Zagrożenia występujące w kopalni „Pniówek”

5.1 Zagrożenia metanowe

Zgodnie z decyzją Dyrektora OUG Rybnik całe złoże KWK „Pniówek” zaliczono do IV kategorii zagrożenia metanowego.

Metan występuje w złożu w formie sorbowanej oraz jako gaz wolny i rozpuszczony w wodzie wypełniający pory w piaskowcach. Ilość metanu odprowadzonego wentylacyjnie i odmetanowaniem z kopalni kształtuje się na poziomie 112 do ponad 130 mln m³/rok.

Kształtowanie się metanowości w poszczególnych rejonach i partiach złoża jest znacznie zróżnicowane, osiągając wysokie wartości w częściach południowych i wschodnich zaliczonych do partii S, B, P, W, zmniejszające się w kierunku północnym z wyłączeniem partii C i K.

Badanie metanonośności pokładów węgla cechuje się zmiennością wyników nawet w obrębie pojedynczego pokładu. Biorąc pod uwagę również różny stopień odprężenia pokładów poprzez ich nadebranie, można stwierdzić, że bieżąca eksploatacja węgla prowadzona jest w warunkach zróżnicowanego zagrożenia metanowego.

Nie stwierdzono podwyższonej gazowości pokładów w rejonie uskoków, nie mniej mogą one stanowić potencjalne niebezpieczeństwo związane z wypływem gazu i zgazowanej wody, szczególnie w obrębie utworów karbonu.

Głównymi źródłami emisji metanu są:

• w południowej części obszaru górniczego, silnie nasycone nieodprężone jeszcze partie pokładów wraz z nadległą tzw. zwietrzeliną karbońską,

• metanonośne pokłady węgla odprężone w trakcie bieżącej eksploatacji,

• strefy uskoków i zaburzeń tektonicznych występujące w obrębie utworów karbonu posiadające kontakty hydrogazowe z utworami zwietrzałymi o wysokiej porowatości stanowiące strefę ponadnadkładową,

• wyeksploatowane zroby.

W warunkach robót górniczych naruszających naturalny stan równowagi, występują zjawiska dynamiczne przepływu metanu w kierunku obniżonego ciśnienia tj. dróg wentylacyjnych.

Poziom zagrożenia metanowego jest wypadkową oddziaływania uwolnionego metanu z poszczególnych struktur geologicznych oraz stopnia ujęcia go systemem odmetanowania. Czynnikiem decydującym o metanowości rejonów jest ilość i posęp frontów eksploatacyjnych oraz przodków korytarzowych, a szczególnie ich lokalizacja odniesiona do wcześniej wymienionych źródeł emisji metanu.

5.2 Zagrożenia wybuchem pyłu węglowego

Decyzjami Okręgowego Urzędu Górniczego w Rybniku wszystkie udostępnione pokłady w KWK „Pniówek” zostały zaliczone do klasy B zagrożenia pyłowego.

Kopalnia dąży do zmniejszenia zagrożenia pyłowego oraz następstw nagromadzenia pyłu w następujący sposób:

• na wszystkich przesypach przenośników taśmowych stosuje się zraszanie z zastosowaniem zwilżacza CABO

• miejsca nagromadzenia się pyłu węglowego są sukcesywnie zmywane wodą

• oddziały wydobywcze oraz przygotowawcze wyposażone są w zapory przeciwwybuchowe lub wodne

• we wszystkich wyrobiskach korytarzowych utrzymywane są min 200 metrowe strefy zabezpieczające przed możliwością przeniesienia wybuchu pyłu węglowego wykonane przez opylanie pyłem kamiennym w sposób zapewniający min. 80% części stałych niepalnych.

• wszystkie wyrobiska ścianowe oraz przygotowawcze wyposażone są w pyłowe zapory przeciwwybuchowe główne i pomocnicze

• zatrudniona załoga stosuje sprzęt ochronny dróg oddechowych w postaci półmasek p.pyłowych klasy P-2, P-3

5.3 Zagrożenia pyłkami szkodliwymi

Pył węglowy jest szkodliwy dla zdrowia, charakteryzuje się niską zawartością wilgoci naturalnej i jest trudno zwilżany. Zawartość wilgoci w pyle węglowym wynosi od 0,4 do 3,6%, natomiast zawartość wody krzemionki w pyle węglowym kształtuje się od 2 do 10% przy średniej zawartości 7,4% SiO.

Zapylenie powietrza kopalnianego pyłami szkodliwymi dla zdrowia wynosi średnio:

- pył całkowity 14,7 mg/m³

- pył frakcji wdychanej 5,0 mg//m³

Dla ochrony dróg oddechowych pracownicy zatrudnieni w wyrobiskach i pomieszczeniach zaliczanych do II i III-go stopnia zagrożenia pyłami szkodliwymi dla zdrowia wyposażenia są w maski przeciwpyłowe jednorazowego lub wielokrotnego użytku.

5.4 Zagrożenia pożarowe

W ramach zabezpieczeń przed możliwością wystąpienia pożarów endogenicznych lub egzogenicznych na wlotach do wyrobisk ślepych oraz na wlotach i wylotach ze ścian zabudowane są czujniki tlenku węgla o pomiarze ciągłym, rejestrujące zawartość CO w wyrobisku z pomiarem i sygnalizacją przekazywaną do dyspozytora metanometrii.

Z częstotliwością 1 raz na 2 tygodnie w przypadku wyrobisk przygotowawczych, oraz 2 razy w tygodniu w przypadku wyrobisk ścianowych pobierane są próby pipetowe powietrza do analizy chemicznej składu gazów przeprowadzane przez laboratorium.

W kopalni „Pniówek” do tej pory nie było wypadku pożaru egzogenicznego. Zaistniały dwa pożary endogeniczne, umiejscowione w zrobach ściany W-2 pokł. 340/2 w sierpniu 1988 r. oraz w zrobach ściany N-1 pokł. 362/1 w styczniu 1993 r. Kopalnia posiada rozeznanie co do skłonności węgla do samozapalenia w udostępnionych pokładach (357/1, 360/1, 361, 361/1, 363, 401/1, 403/1, 404/2), którą przedstawia tabela nr 4, jest bardzo mała lub mała, a rejony na podstawie wartości wskaźnika pożarowego PS kwalifikują się do nie pożarowych. Kopalnia nie posiada czynnych pól pożarowych.

Przypadki okresowego występowania tlenku węgla w próbach gazów, pobieranych w ramach wczesnego wykrywania pożarów, będące sygnałem wzrostu zagrożenia pożarowego, dotyczą prawie wyłącznie części rejonów wentylacyjnych ścian czynnych lub w likwidacji.

Podstawowymi czynnikami wpływającymi negatywnie na stan zagrożenia pożarami endogenicznymi w kopalni „Pniówek”, są warunki geologiczne, charakteryzujące się bogatą tektoniką złoża, wzmożonym ciśnieniem górotworu, w wyniku prowadzenia robót górniczych na dużej głębokości oraz powiązanym z tym występowaniem wysokich temperatur pierwotnych skał.

Potencjalne zagrożenie w takich warunkach geologicznych, stwarza także przenikanie powietrza poprzez zroby i otamowane wyrobiska, któremu sprzyjają wysoko-depresyjne wentylatory główne.

Tabela nr 4.

Skłonność węgla do samozapalenia w udostępnionych pokładach KWK ”Pniówek”

Pokład	Wskaźnik samozapalenia Szª[ºC/min]	Energia aktywacji utleniania węgla A[KJ/mol]	Grupa samozapalności węgla	Wskaźnik PS [ºC/min]	Ocena pola
356/1	58	70	I	108	niepożarowe
357/1	53	62	II	90	niepożarowe
360/1	61	68	II	114	niepożarowe
361	66	66	II	111	niepożarowe
363	65	65	II	108	niepożarowe
401/1	52	65	II	104	niepożarowe
403/1	60	69	II	115	niepożarowe
404/2	64	64	II	-	-

Wszystkie wyrobiska są wyposażone w urządzenia i sprzęt p.poż zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Gospodarki z dnia 28.06.2002 r.

- w przypadku przodka

• strefa przodkowa - 36 kg proszku gaśniczego w gaśnicach + 6 kg gaśnica proszkowa na kombajnie AM-50.Gaśnice są umieszczone 10 - 15 m od czoła przodka. Przy dwóch hydrantach najbliższych przodka umieszczone są 2 szafki hydrantowe. Ponadto rurociąg p.poż jest zakończony trójdzielnym hydrantem w odległości nie większej niż 50 m od czoła przodka, przy czym do jednej końcówki trójdzielnego hydrantu podłączony jest wąż pożarniczy zakończony prądownicą po rozwinięciu, którego prądownica znajduje się w odległości nie większej niż 5 m od czoła przodka.

• trasa taśmociągu - 1 gaśnica pianowa i hydrant co 50 m. Do 20 m od napędu i stacji zwrotnej od strony dopływu powietrza umieszczony jest zawór hydrantowy z 1 szafką hydrantową.

• napędy - 2 gaśnice pianowe i 1 gaśnica proszkowa, szafka „H” umieszczona jest przy hydrancie od strony dopływu świeżego powietrza.

- w przypadku ściany

• na wlocie do ściany 2 gaśnice proszkowe - 12 kg, 2 gaśnice proszkowe 6 kg, hydrant i 2 szafki hydrantowe do 50 m od frontu ściany,

• na wylocie ze ściany - 12 kg, 2 gaśnice proszkowe 6 kg, hydrant i 2 szafki hydrantowe do 50 m od frontu ściany,

• na kombajnie ścianowym 1 gaśnica proszkowa - 6 kg

• napęd „Kruk” 1 gaśnica proszkowa - 6 kg

• na trasie odstawy co 50 m hydrant i szafka hydrantowa z wyposażeniem i co 200 m dwie gaśnice pianowe,

• na napędach 2 gaśnice pianowe jedna gaśnica proszkowa - 6 kg, hydrant oraz 1 szafka hydrantowa zabudowana do 20 m od strony dopływu powietrza, a na stacji napinania i stacji zwrotnej po jednej gaśnicy proszkowej - 6 kg

5.5 Zagrożenia wodne

Złoże węgla kamiennego KWK „Pniówek” zostało zaliczone do I stopnia zagrożenia wodnego.

Źródłem zagrożenia dla prowadzonych robót górniczych, szczególnie w rejonie stropu karbonu mogą być utwory piaszczyste zalegające bezpośrednio na stropie karbonu oraz przystropową warstwa tzw. zwietrzeliny karbońskiej. W rejonie występowania tych warstw został wyznaczony filar bezpieczeństwa w zwięzłych warstwach karbonu o wielkości 20 m. Ponadto źródłem zagrożenia dla prowadzonych robót górniczych mogą być poziomy wodonośne związane z występującymi w karbonie warstwami piaskowców. Dotychczas jednak nie stwierdzono większych wypływów z tych poziomów do wyrobisk górniczych. Innym źródłem zagrożenia mogą być otwory badawcze oraz podziemne zbiorniki wodne w wyrobiskach górniczych.

Oceną zagrożenia wodnego dla prowadzonych w kopalni robót zajmuje się Kopalniany Zespół ds. Zagrożenia Wodnego.

Nie stwierdzono dotychczas zagrożenia wodnego ze strony uskoków z uwagi na to, że szczeliny uskokowe wypełnione były materiałem ilastym. Obserwowano jedynie drobne wykroplenia i niewielkie wycieki.

Opis zbiorników wodnych powierzchniowych i podziemnych przedstawia się następująco:

1. Powierzchniowe zbiorniki wodne

Na powierzchni terenu górniczego występują wody w postaci zbiorników naturalnych i sztucznych oraz cieków wodnych. W ewidencji ujęto 8 cieków, na których wyznaczono punkty pomiarowe o przepływach od 0,01m³/min w Potoku IV do 803,4m³/min w Pszczynce.

Ewidencją objęto 28 zbiorników naturalnych o pojemności od 1300 m³ do 268100 m³, 7 zalewisk oraz 26 zbiorników sztucznych. Utwory karbonu izolowane są warstwą nieprzepuszczalnych iłów mioceńskich, o grubości 170 m - w rejonie szybów głównych, do 900 m - na południu.

Zbiorniki i cieki powierzchniowe, generalnie usytuowane są podpoziomowo. Żaden z cieków i zbiorników powierzchniowych nie stwarza zagrożenia dla prowadzonej eksploatacji.

2. Dołowe zbiorniki wodne

W ewidencji KWK „Pniówek” zarejestrowano 104 dołowych zbiorników wodnych. Zbiorniki zlokalizowane są w następujących wyrobiskach:

- trzy zbiorniki w rząpiach szybowych

- pięć zbiorników w chodnikach pojemnościowych

- jeden zbiornik w likwidowanych szybach „Warszowickich”

- dziewięćdziesiąt pięć zbiorników w starych zrobach i zlikwidowanych wyrobiskach korytarzowych. Pojemność zbiorników wodnych wynosi od 60m³ do 75000 m³.

5.6 Zagrożenia radiacyjne

Na podstawie przeprowadzonych pomiarów i w oparciu o Zarządzenie nr 3 Prezesa WUG § 46 w kopalni nie istnieją wyrobiska, w których wystąpiłoby zagrożenie otrzymania rocznego efektywnego równoważnika dawki większej niż 5 mSr. W związku z powyższym kopalnia nie posiada wyrobisk zagrożonych klasy A lub B.

Kopalnia prowadzi ciągłą kontrolę głównych czynników narażenia radiacyjnego, wykonując pomiary:

- stężenia energii potencjalnej Alfa krótkożyciowych produktów rozpadu radonu

- mocy dawki promieniowania Gamma

- stężenia naturalnych izotopów promieniotwórczych w osadach

- stężenia izotopów radu w próbach wód dołowych i pobranych na powierzchni.

5.7 Zagrożenia tąpaniami

Poza nieznacznymi wyjątkami węgle pokładów 356/1 - 406/2 są nieskłonne do tąpań. Zdolność do gromadzenia energii sprężystej w podanych pokładach jest stosunkowo mała, co kwalifikuje prawie wszystkie pokłady do nieskłonnych do tąpań. Podobnie skały stropowe reprezentowane głównie przez iłowce wykazują słabą skłonność do tąpań.

Dział Projektowo Badawczy PPH „LABOR” przeprowadził badania, których celem było określenie naturalnej skłonności pokładów węgla do tąpań, określono wartość współczynnika WET każdej próbki poniżej wartości 2.

Tabela nr 5.

Skłonność do tąpań eksploatowanych pokładów KWK „Pniówek”

Lp.	Pokład	Partia	WET	Rc [Mpa]
1	356/1	K-3, C, W-1	1,22	9,1
2	357/1	K-3, C, W-1, W-2	1,68	14,2
3	360/1	C, N-3, P-2, W-2	1,19	10,1
4	361	C, N-3, B	1,80	10,9
5	362/1	N-3	1,88	10,3
6	363	B, N-1, N-2	1,87	7,7
7	401/1	S, B, N-1, N-2,K-2	1,51	12,4
8	403/1	S, B	1,78	11,6
9	404/2	S, B	1,66	9,2
10	404/4	S, B	1,37	14,3
11	405/1	S, B	1,67	12,3

Przeprowadzone badania stref wzmożonych naprężeń górotworu, metodą wierceń małośrednicowych, w rejonach prowadzonej eksploatacji, nie wykazały nigdy ilości zwiercin z jednego metra bieżącego otworu powyżej 4,5 litra (średnica raczka 42 mm).

Na podstawie aktualnego rozpoznania górniczego i przeprowadzonych analiz przez jednostki naukowo - badawcze, można stwierdzić, że brak jest przesłanek do występowania zagrożeń tąpaniami, ponieważ:

- nie występują grube warstwy piaskowca, a odległość pomiędzy eksploatowanymi pokładami jest mała,

- występuje szereg uskoków przecinających nadległe nad pokładami skały stropowe, a tym samym nie ma możliwości tworzenia się dużych płaszczyzn podebranych powierzchni,

- eksploatacja prowadzona jest wyłącznie systemem ścianowym z kierowaniem stropu na zawał,

- energetyczny wskaźnik naturalnej skłonności węgla do tąpań WET<2,

- stopień intensywności wzrostu naprężeń wg GIG jest mniejszy od „IV”

- średnia ilość zwiercin z otworów małośrednicowych jest mniejsza od 4 litrów z 1 mb otworu

5.8 Zagrożenia wyrzutami metanu i skał

Zagrożenie wyrzutami metanu i skał może wystąpić zwłaszcza na niższych poziomach w warunkach dużej gazowości i niskiej zwięzłości węgła w rejonach silnie zaburzonych tektonicznie.

W chwili obecnej kopalnia nie prowadzi robót przygotowawczych i eksploatacyjnych w partiach pokładów zaliczonych do zagrożonych lub do skłonnych do wyrzutów metanu i skał. W nowo uruchamianych wyrobiskach, prowadzonych w partiach pokładów niezbadanych, gdy pomiarami zostanie stwierdzona metanonośność powyżej 8 m³/Mg c.s.w przy zwięzłości faz powyżej 0,3, wyrobiska prowadzone są na warunkach zagrożenia wyrzutami metanu i skał, do czasu uzyskania wyników badań przeprowadzonych przez rzeczoznawcę wskazanego przez Prezesa OUG.

W przypadku stwierdzenia zagrożenia wyrzutami metanu i skał potwierdzonego badaniami wykonanymi przez rzeczoznawcę, Kierownik Ruchu Zakładu Górniczego występuje z wnioskiem do OUG o zaliczenie danej partii pokładu jako zagrożonej lub skłonnej do wyrzutu metanu i skał.

Roboty strzałowe wykonywane w przodkach partii pokładów zaliczonych do zagrożonych wyrzutami metanu i skał prowadzone są zgodnie z zasadami określonymi przez Kopalniany Zespół ds. Zagrożenia Metanowego i Zagrożenia Wyrzutami Metanu i Skał, zatwierdzonymi przez Kierownika Ruchu Zakładu Górniczego.

Zasady te precyzują następujące warunki wykonywania robót strzałowych:

- rygor posiadania przy sobie tlenowych aparatów ucieczkowych,

- maksymalny zabiór oraz rodzaj stosowanego MW (w określonych przypadkach maksymalny postęp zmianowy przodka drążonego kombajnem chodnikowym),

- miejsce przebywania załogi podczas odpalania otworów strzałowych (w prądzie obiegowym powietrza, poza strefą zagrożoną),

- miejsce odpalania otworów strzałowych (stanowisko strzałowego),

- strefę wyłączenia napięcia przed strzelaniem oraz warunki ponownego załączenia,

- kontrolę zabezpieczeń metanometrycznych.

6. Dotychczasowe sposoby technologiczne wykonywania wyrobisk przygotowawczych

Głównym celem obudowy wyrobiska jest zapewnienie mu technologicznej stateczności, tj. zdolności do pozostawania w stanie pełnej przydatności technologicznej w wymaganym okresie. Pełna przydatność technologiczna to zachowanie wymiarów przekroju poprzecznego oraz zabezpieczenie ludzi, sprzętu i maszyn przed obrywającymi się z ociosów i stropu odłamkami skalnymi oraz przed zawałami.

Obudowa wyrobiska, obok wspomnianego celu zasadniczego, może jeszcze spełniać zadania dodatkowe, do których zalicza się:

- zabezpieczenie odsłoniętych powierzchni skalnych przed ujemnym działaniem powietrza kopalnianego, powodującego obniżenie pierwotnej wytrzymałości skał,

- niedopuszczenie do wypływu gazów ze skał otaczających,

- zamykanie dopływu wód lub dopuszczenie do wypływu wody do wyrobiska tylko w określonym miejscu,

- zmniejszenie oporów powietrza przepływającego wyrobiskiem,

- izolację od ognisk pożarowych.

Zależnie od zadań, jakie ma spełnić obudowa, musi ona sprostać określonym wymaganiom w zakresie konstrukcji i parametrów wytrzymałościowych.

Obudowa powinna, więc być:

- stateczna, tzn. me powinna ulegać dowolnym przesunięciom w całości lub częściach pod wpływem wywieranego na nią nacisku górotworu,

- wytrzymała, tzn. ze poszczególne elementy konstrukcyjne tej obudowy nie powinny ulegać deformacjom plastycznym (trwałym), każdy element obudowy powinien być obliczony z takim współczynnikiem (zapasem) bezpieczeństwa, aby wytrzymałość poszczególnych elementów była wyższa lub, co najmniej równa wartości działających obciążeń zewnętrznych. Spełnienie przedstawionych zadań stawianych obudowie wyrobiska górniczego w dużym stopniu zależy od tzw. podporności obudowy.

Rozróżnia się trzy rodzaje podporności obudowy:

- podporność wstępną, tj. wartość docisku pomiędzy stropem a górną powierzchnią obudowy, jaki potrafimy wytworzyć podczas jej stawiania,

- podporność roboczą, tj. wartość siły odporu obudowy w chwili, kiedy górotwór (skały otaczające) zaczyna się deformować i obciążać poszczególne elementy; podczas tych deformacji obudowa może ulegać także pewnym deformacjom, ale w granicach określonych podatnością konstrukcji, nie może natomiast ulec zniszczeniu jako cała konstrukcja,

- podporność szczytowa, tj. taka, kiedy podejmowane przez nią naciski górotworu są równe granicznej wytrzymałości obudowy lub jej elementów, w tym przypadku przekroczenie wytrzymałości obudowy może spowodować naruszenie jej stateczności.

W praktyce górniczej stosuje się różne rodzaje obudów, różniących się między sobą materiałem użytym do ich wykonania, konstrukcją oraz rozmiarami, a więc tymi parametrami, które bezpośrednio określają sposób i charakter jej pracy.

6.1 Sposoby wykonywania dowierzchni ścianowych przy zastosowaniu różnych rodzajów obudowy

Od około 30 lat w kopalni „Pniówek” wykonuje się dowierzchnie (przecinki) ścianowe przy zastosowaniu różnego rodzaju obudów.

W latach 90- tych były prowadzone doświadczenia poprzez wykonywanie wyrobisk w samodzielnej obudowie kotwiowej, lecz nie spełniły swego zadania. W związku z tym kopalnia poszukiwała lepszych bardziej nowocześniejszych rozwiązań. Dziś dowierzchnie wykonuje się w obudowie stalowej o kształcie prostokątnym lub łukowym.

1. Rodzaje i miejsca lokalizacji omówionych w pracy wyrobisk ścianowych z uwzględnieniem czasu ich wykonania

Jeżeli wyrobisko zlokalizowano w taki sposób, ze jego przekrój poprzeczny obejmuje warstwy skał o różnej zwięzłości, zmieniają się nieco zasady urabiania skał oraz sposób ładowania urobku. Często warstwę o mniejszej zwięzłości stanowi pokład węgla, a przodek zlokalizowany w takim układzie geologicznym nosi nazwę chodnika kamienno - węglowego.

Chodniki te stanowią globalnie duży procent drążonych wyrobisk korytarzowych, a są to chodniki podstawowe, piętrowe, wodne oraz nadścianowe i podścianowe. Z tych tez względów konieczne jest utrzymanie kierunku chodników kamienno - węglowych po rozciągłości. Przy zmiennych nachyleniach pokładu i drążeniu pojedynczego wyrobiska nierzadko zachodzi potrzeba wykonywania skrętów i zmiany jego kierunku, co w niektórych przypadkach powoduje konieczność zejścia z kierunku rozciągłości, żeby uniknąć takiej sytuacji, stosuje się często system chodników podwójnych. System ten polega na drążeniu chodnika równoległego z wyprzedzaniem od 20 do 40m, który to chodnik spełnia rolę chodnika badawczego i może być wykorzystany w przyszłości jako chodnik wodny.

Lokalizacja przybierki w chodniku kamienno - węglowym zależy od nachylenia pokładu, przeznaczenia chodnika oraz od wytrzymałości skał zalegających w stropie i spągu pokładu. Przy małym nachyleniu pokładu chodniki podstawowe draży się z przybierką stropu lub spągu, w zależności od urabialności tych warstw. Należy zwrócić uwagę, aby przez wykonanie przybierki w stropie nie stworzyć trudniejszych warunków dla wykonywania obudowy oraz późniejszego utrzymania chodnika.

2. Wielkości przekrojów i kształty dotychczasowych dowierzchni ścianowych

Wielkość i kształt przekroju dowierzchni ścianowej zależy od wielu czynników. Między innymi warunków geologicznych i związanej z tym wielkości spodziewanego ciśnienia górotworu.

Ze względu na spodziewane ciśnienie skał otaczających oraz koszt wykonania i utrzymania wyrobiska wielkość przekroju poprzecznego powinna być jak najmniejsza, z uwagi jednak na konkretne przeznaczenie wyrobiska musi ono pomieścić określone rodzaje urządzeń i wyposażenie umożliwiające spełnienie zadanych funkcji. Kształt wyrobiska determinowany jest również wymienionymi uprzednio dwoma czynnikami zasadniczymi. Ma on, bowiem duży wpływ na wielkość i rozkład naprężeń w górotworze, warunki pracy obudowy wyrobiska, a tym samym na utrzymaniu jego stateczności. Najczęściej spotykane wielkości przekroju poprzecznego wyrobisk ścianowych mieszczą się w granicach od 12 do 20m². Kształty dowierzchni ścianowych bywają różne, począwszy od prostokąta poprzez trapez, elipsę, łuk itp.

Ustalenie wielkości przekroju poprzecznego wyrobiska sprowadza się w praktyce projektowej do obliczenia tego przekroju przy wykorzystywaniu kryterium analitycznego i technicznego.

3. Sposoby urabiania skał

Najbardziej efektywną metodą drążenia wyrobisk przygotowawczych jest metoda ich wykonywania za pomocą kombajnów. Kombajny wykonują na ogół trzy czynności całego cyklu technologicznego: urabiania, ładowania, i odstawy urabianego materiału poza kombajn na dalsze środki transportu. Zastosowanie kombajnu stwarza ponadto dogodne warunki w górotworze otaczającym, dogodne warunki organizacji pracy, zmniejsza koszty drążenia wyrobisk przygotowawczych, głównie dzięki większej wydajności oraz mniejszym kosztem utrzymania wyrobisk.

Kombajny nie mogą jednak pracować we wszystkich wyrobiskach, ze względu na różne, często bardzo trudne, warunki górniczo - geologiczne. Jednym z zasadniczych kryteriów podziału kombajnów jest zakres możliwości ich stosowania.

Są to kombajny przeznaczone do urabiania skał miękkich o wytrzymałości na ściskanie poniżej 100 MPa. Z uwagi na zastosowanie w górnictwie, kombajny do skał miękkich nadają się do urabiania pokładów węgla oraz otaczających je miękkich skał towarzyszących (łupki ilaste).

Kombajny przeznaczone do drążenia wyrobisk w skalach miękkich charakteryzują się:

- wysięgnikowym lub konturowym organem urabiającym, którym urabia się kolejno poszczególne części drążonego wyrobiska aż do uzyskania pełnego żądanego przekroju,

- mogą drążyć wyrobiska o dowolnych wymiarach i kształcie,

- podwoziem gąsienicowym (lub rzadziej kroczącym), zapewniającym duże zdolności manewrowe w wyrobisku.

W polskim przemyśle węglowym obecnie spotykanym kombajnem jest kombajn Alpinie Miner - 50. Kombajn AM - 50 / załącznik nr 2 /, produkowany przez austriacką firmę Vöest Aline jest kombajnem średniej wielkości. Kombajn montowany jest w komorze montażowej stanowiącej dziesięciometrowy odcinek chodnika, zabudowanego w obudowie metalowej z dodatkowymi odrzwiami usztywnionymi podłużnymi podciągami. Do stropnic dodatkowych odrzwi na całej długości komory umocowana jest belka montażowa Komora montażowa jest początkiem odcinka startowego, którego długość wynosi od 40 do 50m.

Na odcinek ten wprowadza się pełne techniczne uzbrojenie przodka złożone z:

- urządzeń transportowo - odstawczych,

- odprowadzenia energii,

- instalacji odpylająco - wentylacyjnej.

Rozmieszczenie tych urządzeń przedstawiono w / załączniku nr 3 /

Przy urabianiu kombajnem AM - 50 wrąb włomowy wykonuje się na głębokości 0,5 do 0,6 m ruchem gąsienic przesuwających kombajn do czoła przoda. Dalsze urabianie prowadzi się kombajnem opartym na specjalnych podporach (stopa stabilizująca). 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 przodku, którzy znakami świetlnymi wskazują kombajniście kierunek urabiania, co zapewnia właściwe wykonanie obrysu wyłomu.

Drugim sposobem urabiania skał są roboty strzelnicze. Urabianie robotami strzelniczymi wymaga wykonania następujących czynności.

- odwiercenie otworów strzałowych (obwiertu),

- załadowanie otworów materiałem wybuchowym i odpalenie,

- przewietrzanie przodka po odpaleniu,

- kontrola czoła przodka i obrywka.

Otwory strzałowe wierci się wiertarkami obrotowymi pneumatycznymi lub elektrycznymi, z użyciem końcówek (raczków) uzbrojonych w płytki z węglików spiekanych. Szybkość wiercenia zależy od wskaźnika urabialności węgla. 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 stosuje się włomy klinowe dolne, rzadziej klinowe pionowe lub środkowe.

Głębokość otworów (zabiór) zależy od rodzaju stropu i urabialności węgla. Środki strzelnicze stosowane w przodku dobiera się zależnie od kategorii zagrożenia metanowego i klasy zagrożenia pyłowego.

6.1.4 Sposoby ładowania i odstawy urobku

Obecne najczęściej stosowanym sposobem ładowania urobku jest wykorzystywanie do tego celu kombajnu AM-50. Który w trakcie urabiania ładuje urobek ze stołu załadowczego przy pomocy specjalnych „łap” na podawarkę. Następnie urobek jest transportowany na przenośnik zgrzebłowy (krótki Skat ok. 20 m), a następnie na długiego Skata (ok. 60). W następnym etapie urobek ładowany jest na szereg taśm różnego typu (PTG, GWAREK), które transportują go do zbiornika głównego na poziomie, skąd trafia na powierzchnie do zakładu przeróbczego. W miarę postępu przodku przedłuża się urządzenia odstawcze.

Przenośnik zgrzebłowy przedłużany jest odcinkami 6m, przy czym czynność tę wykonuje się równolegle ze stawianiem obudowy. Przenośnik taśmowy przedłuża się co 50 do 60m, zatrzymanie postępu przodka następuje tylko na czas przemieszczenia końcówki taśmowej 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 cięgieł i wózków rolkowych na jezdni stropowej z szyny lub dwuteownika. Podobnie na jezdni stropowej podwiesza się w całości zespół przodkowych urządzeń elektrycznych (wyłączniki, kable, transformatory).

Innym sposobem ładowania urobku może być ładowanie ręczne przy pomocy łopat. Jest to mało spotykany sposób ładowania urobku, ponieważ załadunek ręczny należy do prac bardzo ciężkich i wymaga dużego wysiłku. Ładowanie ręczne stosowane jest przy wykonywaniu komór montażowych dla kombajnów chodnikowych. Przy użyciu materiałów wybuchowych wykonywane jest wyrobisko o długości od 30 - 40 m. Gdzie w częściach transportowany jest kombajn i następuje jego montaż. Załadunek całego urobku z takiego wyrobiska odbywa się ręcznie.

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 przodka 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.

Do ładowania urobku w wyrobiskach o upadzie około 18° stosuje się przeważnie ładowarki zgarniakowe. Przy mniejszym upadzie wyrobisk (ok. 10°) można również stosować ładowarki zasięrzutne, wyposażone w specjalne kołowroty zabezpieczające. Jeżeli nachylenie wyrobiska przekracza 18°, to zaleca się stosowanie innej formy ładowarki zgarniakowej, a mianowicie ładowarki wyposażonej w tzw. skipowóz.

1. Dobór rodzajów i sposoby wykonywania obudów

W kopalni „Pniówek” stosuje się różnego rodzaju obudowy przy wykonywaniu dowierzchni i chodników ścianowych. Producentem obudowy jest Huta Łabędy.

Przy wykonywaniu chodników podścianowych i nadścianowych stosuje się odrzwia obudowy łukowej podatnej ŁP (trzy lub cztero elementowej). Obudowa ta jest łatwa w montażu i charakteryzuje się dużą wytrzymałością.

Przy wykonywaniu dowierzchni (przecinki) ścianowej w kopalni „Pniówek” stosuje się w chwili obecnej dwa rodzaje obudowy:

- odrzwia obudowy łukowej podatnej ŁP

- odrzwia obudowy łukowo-prostej podatnej ŁPrP

Schemat oraz dane techniczne obudów przedstawiają / załączniki nr 4 -5c /

W ostatnim czasie zauważalny jest fakt, że praktycznie wszystkie dowierzchnie wykonywane są przy zastosowaniu obudowy ŁPrP z małymi wyjątkami.

Zaletą obudowy ŁPrP jest duża wysokość i szerokość (zależne od wybranego typu obudowy), dzięki temu w późniejszym czasie przy zabudowie kompleksu ścianowego mamy więcej miejsca na montaż urządzeń. Przy rozpieraniu sekcji obudowy zmechanizowanej nie musimy kasztować przestrzeni pomiędzy stropem obudowy a stropnicą obudowy zmechanizowanej. Łatwiejszy jest również demontaż łuków ociosowych.

Obudowa ŁPrP jest produkowana w trzech rodzajach jako cztero, pięcio i sześcio elementowa. W KWK „Pniówek” stosuje się obudowę ŁPrP 6-cio elementową. Transport i montaż 6-ciu elementów jest nieco skomplikowany, ale dzięki tak dużej ilości elementów ciężar każdego z nich rozkłada się na poszczególne elementy. Najdłuższe i najcięższe są łuki stropnicowe.

Zastosowanie odrzwi obudowy łukowo podatnej ŁP stwarza większe problemy przy zabudowie kompleksu ścianowego. Przy rozpieraniu sekcji obudowy zmechanizowanej musimy zużyć dużo drewna do kasztowania przestrzeni pomiędzy łukiem stropnicowym odrzwi obudowy ŁP a stropnicą obudowy zmechanizowanej. Obudowa ta zmniejsza nam przestrzeń roboczą w związku, z czym zabudowa przenośnika zgrzebłowego, kombajnu itp. staje się uciążliwa.

Odrzwia obudowy stawia się w odległości około 0,6m od czoła przodka, aby było możliwe wprowadzenie organu urabiającego przed obudowę i urobienie kolejnego odcinka chodnika. Podczas stawiania obudowy łuk stropnicowy układa się na ramieniu organu urabiającego w specjalnym uchwycie, podnosi się pod strop, wprowadza okładziny w postaci siatek zgrzewanych lub betonitów, dociska wraz z okładzinami do stropu i w tej pozycji dostawia się łuki ociosowe usadowione na specjalnych podstawkach i całość skręca się za pomocą strzemion typu SDD i SDG

/ załącznik nr 6, 6a i 6b /.

Zadaniem okładzin jest:

• powiązać między sobą szereg odrzwi dla wspólnego przeciwstawienia się ciśnieniu górotworu

• zabezpieczyć odcinki między odrzwiami przed opadaniem lub obsypywaniem się kawałków węgla lub kamienia

• przeciwstawiać się mniejszym ciśnieniom i przenosić je na elementy odrzwiowe,

• przejąć ciężar luźnych brył węgla lub kamienia od strony stropu lub ociosu,

• podtrzymywać powierzchnię skały lub węgla w wyrobiskach, aby zapobiec spękaniu skał i wypadaniu odłamków skał z calizny.

Pomiędzy odrzwiami obudowy umieszcza się rozpory rurowe typu „G”, które tworzą konstrukcję obudowy, w której wymuszona jest współpraca odrzwi między sobą. W porównaniu do nośności obudowy z odrzwi pojedynczych, taka konstrukcja może przejmować znacznie większe obciążenia zachowując stateczność w dłuższym okresie czasu.

W praktyce górniczej najbardziej przydatne okazały się rozpory rurowe montowane po wewnętrznej stronie odrzwi obudowy połączone z łukiem obudowy za pomocą śrub hakowych (tzw. fajki). Przemieszczający się górotwór w stronę wybranej przestrzeni wyrobiska poprzez wykładkę najpierw opiera się na odrzwiach obudowy, które zastabilizowane rozporami rurowymi nie mają możliwości przemieszczania się wzdłuż osi wyrobiska i tworzą sztywną konstrukcję z wszystkich kolejnych odrzwi obudowy, a tym samym przejmują obciążenia w znacznie większym stopniu niż przy zachowaniu pracy indywidualnej poszczególnych odrzwi. Sztywna konstrukcja jako całość gwarantuje efekt podporności nawet przy zwiększeniu rozstawu pomiędzy kolejnymi odrzwiami obudowy.

Kształt rozpory, brak oznak słabych miejsc pracy rozpór podczas działania sił ściskających lub rozciągających, bardzo duża odporność na wyboczenie oraz łatwość montażu i demontażu to podstawowe wyróżniki stawiające rozpory rurowe typu „G” jako najwłaściwsze do stabilizacji odrzwi obudowy w podziemnych wyrobiskach górniczych. W wyrobiskach kopalni „Pniówek” zostały zastosowane rozpory rurowe typu „G” dla obudów podatnych wykonanych z kształtownika V - 29 o różnych przekrojach i rozstawie pomiędzy kolejnymi odrzwiami dochodzącymi do 1,5 m.

Zastosowanie rozpór rurowych typu „G” ma następujące zalety:

• lepsze usztywnienie konstrukcji obudowy na długim odcinku w porównaniu do innych rozpór stalowych,

• możliwość zwiększenia rozstawu pomiędzy odrzwiami obudowy,

• wyeliminowanie lub opóźnienie dewastacji obudowy i ograniczenie konieczności przebudowy wyrobisk,

• zagwarantowanie odpowiednich gabarytów wyrobisk ze względu na większą stabilizację odrzwi obudowy,

• możliwość utrzymania i drążenia wyrobisk na dużych głębokościach i w strefach zaburzeń geologicznych,

• poprawa bezpieczeństwa w wyrobiskach chodnikowych szczególnie w strefach wpływów eksploatacji górniczej oraz zagrożenia tąpaniami.

Śruby w zamkach dokręca się przy pomocy klucza dynamometrycznego. Należy pamiętać żeby nie dokręcać ich maksymalnie. Odrzwia obudowy w pierwszych godzinach po zabudowaniu pracują wraz z górotworem i następują zsuwy na zamkach.

Mocne dokręcenie śrub spowodowałoby brak współpracy obudowy z górotworem i obudowa uległa by zniszczeniu.

Jeżeli odrzwia obudowy są już ze sobą skręcone i opinka została prawidłowo wykonana należy jeszcze pamiętać o wykładce. Wykładka polega na wprowadzeniu do pustej przestrzeni pomiędzy opinką i konturem wyłomu warstwy materiału w postaci kamienia.

Złe wykonanie wykładki powoduje, że skały nadległe ulegają spękaniu i zaczynają się opierać na obudowie. Obudowa nie mogąc wytrzymać ciężaru, jaki się na niej opiera ulega deformacji i przemieszczeniu w kierunku wyrobiska.

Jeżeli zaistnieje taka sytuacja wyrobisko wymaga wówczas przebudowy, co wiąże się z dużymi kosztami, praca w takim wyrobisku zostaje zatrzymana do czasu wymiany obudowy.

5. Uzasadnienie stateczności dowierzchni z zastosowaną w niej obudową.

a) informacje podstawowe o stateczności wyrobisk w świetle geomechaniki

Zapewnienie w całym okresie użytkowania wyrobiska jego stateczności to podstawowe zadanie stawiane obudowom górniczym. Zadanie to polega na zachowaniu wymaganych wymiarów przekroju poprzecznego wyrobiska dla zapewnienia jego funkcjonalności oraz na zabezpieczeniu ludzi i urządzeń zlokalizowanych w nim, przed ewentualnie obrywającymi się ze stropu i ociosów odłamkami skalnymi jak i przed zawałami. Stateczna obudowa nie powinna ulegać dowolnym przesunięciom tak w całości jak i w częściach pod wpływem wywieranego przez górotwór na nią nacisku.

W trakcie wykonywania wyrobiska wskutek odsłonięcia powierzchni skalnych następuje naruszenie pierwotnego stanu naprężenia i odkształcenia. W zależności od tego, czy nowo wytworzony stan naprężenia może przeciwstawić się naturalnej dążności górotworu do przemieszczania się w kierunku wykonanej pustki (wyrobiska) i jej podsadzenia wyróżnia się następujące przypadki:

• wykonanie wyrobiska bez zastosowania specjalnych sposobów jest niemożliwe,

• można odsłonić powierzchnię skalną tylko na pewnej długości wyrobiska,

• można odsłonić powierzchnię skalną tylko na pewien czas.

Odsłonięte podczas wykonywania wyrobiska skały mogą charakteryzować się:

• statecznością trwałą,

• statecznością chwiejną,

• niestatecznością całkowitą.

Statecznością stałą charakteryzują się skały lite i niespękane, w których wykonane wyrobisko o pewnym określonym przekroju nie ulega deformacjom w długim okresie czasu i w zasadzie nie wymaga zastosowania obudowy,

Statecznością chwiejną charakteryzują się skały, w których odsłonięcie wyrobiskiem (przed wykonaniem obudowy) możliwe jest tylko w określonym czasie lub tylko na określonej wielkości powierzchni.

Niestatecznością całkowitą charakteryzują się skały ciekłe i sypkie, w których wykonanie wyrobiska bez zastosowania specjalnych sposobów wzmocnienia górotworu lub jego odgrodzenia jest praktycznie niemożliwe.

Na zachowanie stateczności wyrobiska w ustalonym czasie ma wpływ szereg czynników. Ogólnie czynniki te można podzielić na dwie grupy: czynniki naturalne i czynniki górniczo-techniczne. Do czynników naturalnych tj. niezależnych od działalności człowieka zalicza się: nachylenie warstw górotworu, stan zawodnienia warstw skalnych, własności fizykomechaniczne i reologiczne skał, zaburzenia tektoniczne itp. Natomiast do czynników górniczo technicznych zalicza się między innymi: kształt i wielkość przekroju poprzecznego wyrobiska, konstrukcję i rodzaj zastosowanej obudowy, jakość wykonania obudowy, charakter współpracy obudowy z górotworem, wpływ obudowy na regulację rozkładu ciśnienia i naprężeń w górotworze w otoczeniu wyrobiska, głębokość i lokalizację wyrobiska, stopień zruszenia górotworu robotami górniczymi itp.

Zasadniczym elementem w procesie projektowania i doboru obudowy jest przyjęcie właściwego dla danych warunków zastępczego modelu mechanicznego, który z odpowiednią dokładnością symulować będzie warunki współpracy obudowy z otaczającym górotworem.

W tym celu można posłużyć się wskaźnikiem stateczności górotworu, który wyraża się następującym wzorem:

gdzie:

R_ef - efektywna wytrzymałość górotworu określana na drodze pomiarów lub oparta na wynikach badań laboratoryjnych,

γ_o - ciężar objętościowy górotworu,

k - współczynnik koncentracji naprężeń,

a - współczynnik odsłonięcia, zależny od szerokości wyrobiska,

b - współczynnik naruszenia górotworu.

Tabela nr 6.

Wartość współczynnika koncentracji naprężeń „k” przyjmuje się następująco:

Rodzaj i położenie wyrobiska	Wartość współczynnika „k”
Wyrobiska kapitalne w górotworze nie naruszonym, z dala od eksploatacji	1,5
Wyrobiska kapitalne w polach wybierkowych poza strefą wpływu ciśnienia eksploatacyjnego	2,0
Wyrobiska przygotowawcze w strefie wpływu ciśnienia eksploatacyjnego w pokładzie węgla o małej i średniej wytrzymałości ( Rc ≤ 25 MPa)	2,5
Wyrobiska przygotowawcze w strefie wpływu ciśnienia eksploatacyjnego w pokładzie węgla o dużej wytrzymałości (Rc 〉 25 MPa)	3,0

Tabela nr 7.

Wartość współczynnika naruszenia górotworu „b” przyjmuje się następująco:

Rodzaj i położenie wyrobiska	Wartość współczynnika „b”
Wyrobiska kapitalne w górotworze nie naruszonym eksploatacją górniczą	1,0
Wyrobiska kapitalne w górotworze naruszonym eksploatacją górniczą	1,2
Wyrobiska udostępniające w górotworze nie naruszonym eksploatacją górniczą	1,4
Wyrobiska udostępniające w górotworze naruszonym eksploatacją górniczą	1,6
Wyrobiska przygotowawcze w pokładach węgla o miąższości do 1,5 m	1,8
Wyrobiska przygotowawcze w pokładach węgla o miąższości większej niż 1,5 m.	2,0

Tabela nr 8.

Wartość współczynnika odsłonięcia „a” przyjmuje się następująco:

Szerokość wyrobiska	Wartość współczynnika „a”
2,0	0,60
3,0	0,80
4,0	1,15
5,0	1,50
6,0	2,20

Efektywną wytrzymałość górotworu i ciężar objętościowy skał określa się dla profilu charakterystycznego w bezpośrednim otoczeniu wyrobiska. W zależności od gabarytów wyrobiska dla określenia średniej ważonej wytrzymałości i ciężaru objętościowego bierze się pod uwagę warstwy skalne występujące:

• w stropie wyrobiska o wysokości większego wymiaru (szerokość lub wysokość wyrobiska),

• w ociosach wyrobiska

• w spągu wyrobiska o wysokości połowy większego wymiaru (szerokość lub wysokość wyrobiska),

Wytrzymałość górotworu i ciężar objętościowy określany jest na podstawie średniej ważonej ze wzorów:

Przeprowadzone obliczenia wskaźnika stateczności górotworu pozwalają na określenie klasy górotworu w otoczeniu wykonanych wyrobisk, a w dalszej części na wstępne określenie zalecanego typu obudowy.

2. stateczność wyrobisk drążonych w KWK „Pniówek”

Dla oceny warunków geologicznych dla potrzeb drążenia wyrobisk w światowym budownictwie przyjęła się klasyfikacja górotworu wg. Lauffera.

Tabela nr 9.

Klasyfikacja górotworu według Lauffera

Klasa górotworu	Wskaźnik stateczności	Podzielność skał	Czas stateczności górotworu bez obudowy	Długość niezabudowanego odcinka wyrobiska [m]	Nazwa górotworu
A	>1,3	masywna	20 lat	4,0	stateczny
B	0,71 - 1,30	masywna	6 miesięcy	4,0	słabo spękany
C	0,71 - 1,3 0,36 - 0,7	blokowa	1 tydzień	3,0	spękany
D	0,36 - 0,7 0,21- 0,35	płytowa	5 godzin	1,5	łamliwy
E	0,21 - 0,35 ≤ 0,2	kostkowa	20 minut	0,8	bardzo łamliwy
F	-	-	2 minuty	0,8	niestateczny
G	-	-	10 sekund	0,15	niestateczny zawodniony

Na podstawie przeprowadzonych obliczeń górotwór poddany wpływom ciśnienia eksploatacyjnego w rejonie prawie wszystkich wyrobisk w KWK „Pniówek” można zakwalifikować do klasy „D” (podzielność skał płytowa) tj. do górotworu łamliwego, istnieją jednak wyrobiska z klasą „E" ( podzielność skał kostkowa).

5. Sposoby wyposażenia dowierzchni w sekcje obudowy oraz inne urządzenia.

Wyposażenie dowierzchni ścianowej w sekcje obudowy oraz inne urządzenia na podstawie ściany B-2 pokł. 403/1.

Dane techniczno-ekonomiczne:

Długość ściany 232 m

Średnia wysokość ściany 2,9 m

Postęp 3,5 m/d

Wydobycie 2500 t/d

Wybieg ściany 810 m

Dowierzchnia ścianowa została wykonana w obudowie ŁPrP/30/V29 - 6-cio elementowej, której wysokość wynosi 3,0 m, a szerokość 6,2 m. Obudowa ŁPrP/30/V29 jest obecnie największą obudową tego typu produkowaną przez Hutę „Łabędy”. Rozstaw pomiędzy odrzwiami obudowy wynosił 1 m.

W dowierzchni B-2 pokł. 403/1 zabudowano:

- obudowę Fazos 17/37 POz1 - 149 sekcji

- obudowę Fazos 17/37 POz1 BSN - 4 sekcje

- kombajn KGS-385 N/2D/00

- przenośnik 3 HB 260

Przed rozpoczęciem rozruchu ściany:

- wzmocniono obudowę chodnika podścianowego B-3 w pokł. 403/1 od skrzyżowania z dowierzchnią B-2 w kierunku wschodnim i zachodnim za pomocą dwóch podciągów wzmacniających stalowych z kształtownika V-29 (szyn S-24). Zabudowane podciągi wzmacniające usytuowano równolegle względem siebie i do kierunku chodnika. Elementy podciągów na całej swojej długości zostały połączone z odrzwiami obudowy w odstępach do 1,5 m złączami typu SD i oklinowane drewnem (złączami typu ŁK). Pierwszy podciąg wzmacniający obejmował skrzyżowanie ściany B-2 w pokł. 403/1 z chodnikiem podścianowym B-3 na odcinku szerokości dowierzchni B-2 oraz dwa odrzwia obudowy po obu stronach wlotu do dowierzchni. Wraz z postępem czoła ściany podciąg ten wydłużano w chodniku B-3 w kierunku wschodnim dobudowując jego elementy na zakładkę dwóch odrzwi obudowy. Drugi podciąg wzmacniający zabudowano na skrzyżowaniu na długości podciągu pierwszego, wyprzedza on czoło ściany o minimum 10 m i kończy się minimum 10 metrów za linią zawału ściany. Od miejsca rozpoczęcia biegu ściany podciąg ten był utrzymywany za jej postępem tak, aby kończył się minimum 10 metrów za linią zawału ściany. Elementy podciągu drugiego zostały zabudowane na zakładkę minimum jednych odrzwi obudowy. Drugi podciąg wzmacniający oraz odrzwia obudowy, z którymi był połączony złączami zostały podbudowane stojakami typu Valent w odstępach nieprzekraczających 1,0 m.

- wzmocniono obudowę chodnika nadścianowego B-2 w pokł.403/1 od skrzyżowania z dowierzchnią B-2 w kierunku wschodnim podciągiem wzmacniającym ze stropnic drewnianych podbudowując je pod każdymi odrzwiami stojakami Valent. Stropnice drewniane tworzące podciąg wzmacniający podbudowano w osi wyrobiska, równolegle do kierunku chodnika na zakładkę minimum jednych odrzwi obudowy. Podciąg wzmacniający w czasie eksploatacji ściany obejmował skrzyżowanie ściany na tym odcinku, gdzie łuki ociosowe nie mają stabilizacji ociosowej, wyprzedzał czoło ściany o minimum 10 m i kończył się na linii likwidacji chodnika B-2. Zabudowa podciągu wzmacniającego drewnianego dotyczy odcinka chodnika B-2 od „0" ściany B-2 do „0" ściany B-1. Od „0" ściany B-1 wzmocnienie obudowy chodnika B-2 realizowano poprzez zabudowany tam podciąg stalowy z kształtownika V-29 (szyn S-24) podbudowanych stojakami Valent w odstępach do l m. Podbudowanie podciągu stalowego zostało wykonane na skrzyżowaniu ściany z chodnikiem B-2, minimum 10 metrów przed czołem ściany i do linii likwidacji chodnika B-2.

- przed rozpoczęciem rozruchu ściany na całej jej długości usunięto elementy drewniane i siatki stalowe zabezpieczające i opinające ścianowy ocios węglowy. Wybudowano również łuki ociosowe obudowy ŁPrP/30/V29, które nie zostały wybudowane w fazie zabudowy sekcji obudowy zmechanizowanej. Łuki ociosowe pozostawione do wybudowania znajdowały się po stronie czoła ściany na styku dowierzchni ścianowej z chodnikami przyścianowymi. Przed usunięciem elementów zabezpieczających ocios węglowy oraz przed wymontowaniem łuków ociosowych brygada składająca się z minimum dwóch górników dokonała kontroli i obrywki odsłoniętych części ociosu węgłowego i stropu. Czynności te wykonano spod miejsca zabudowanego, przy wyłączonym przenośniku ścianowym i zabezpieczonym stanie możliwości jego załączenia na urządzeniu blokady. Za zabezpieczenie stanu wyłączenia odpowiedzialny był górnik przodowy brygady wyznaczonej do robót w ścianie, który osobiście to zabezpieczenie musiał wykonać…..

Sposób wyposażenia dowierzchni ścianowej w sekcje obudowy zmechanizowanej przedstawia / załącznik nr 7 /

1. Zachowanie się dowierzchni ścianowych od chwili ich wykonania do czasu uruchomienia ściany

Dowierzchnie ścianowe wykonywane są za pomocą kombajnów chodnikowych i utrzymywane przez okres od 1 - 3 miesięcy w warunkach obustronnego otoczenia calizną.

Ze względu na krótki okres utrzymywania dowierzchni, nie zauważa się deformacji obudowy, ani wypiętrzania spągu (istnieją wyjątki, ale zdarza się to bardzo rzadko). Obudowy ŁP-9, ŁP-10 ze względu na swój kształt nie wymagają wzmocnienia w normalnych warunkach chyba, że w pewnym odcinku wyrobiska nastąpi deformacja obudowy. Obudowa ŁPrP, ze względu na swą szerokość jest podpierana stojakami SV, ponieważ łatwo mogłaby ulec odkształceniu.

Wyłom pod wykonanie obudowy wykonywany jest w dobrych warunkach geologiczno - górniczych maksymalnie na 2 odrzwia, jednak w większości przypadków wyłom wykonywany jest tylko dla potrzeb zabudowy jednych odrzwi obudowy tj. 0,75 - 1,0 m. Ponadto kształt wyłomu wyrobiska wykonywanego za pomocą kombajnu chodnikowego w warunkach KWK „Pniówek” umożliwia zabudowę odrzwi obudowy ŁPrP, ŁP-9 i okładzin praktycznie bez konieczności wykonywania wykładki kamiennej między obudową a wyłomem wyrobiska. Stan taki umożliwia wystąpienia szybkiej współpracy pomiędzy obudową i górotworem. Dzięki temu nie wytwarza się wokół wyrobiska strefa spękań o dużym zasięgu, a tym samym nie powstaje znaczny wzrost obciążenia statycznego na obudowę wyrobiska.

Zjawisko to znajduje potwierdzenie w zachowaniu się górotworu w otoczeniu wykonanych już wyrobisk w pokładach 357/1, 404/1,403/1 i 404/1, gdzie nie obserwuje się zjawiska zaciskania wyrobisk, o ile nie znajdują się w strefie oddziaływania krawędzi eksploatacji, uskoków czy innych zaburzeń geologicznych.

W wyrobiskach utrzymywanych poza strefą oddziaływania krawędzi eksploatacyjnych w KWK „Pniówek” praktycznie nie obserwuje się zsuwów w złączach jak i nie występuje zjawisko wypiętrzania spągu.

W przypadku, kiedy wyrobisko poddane jest wpływom oddziaływania uskoku lub pozostawionej krawędzi eksploatacji w innym pokładzie, obserwuje się wówczas wyciskanie spągu o wielkości około 0,6 m oraz występują zsuwy w złączach. W warunkach KWK „Pniówek” obserwuje się znaczny zasięg oddziaływania krawędzi eksploatacji pozostawionych w innych pokładach. Przykładem może tutaj być pozostawiona w odległości poziomej około 70 m (pionowej ok. 13,1 m) krawędź w pokładzie 357/1, która spowodowała zniszczenia przekopu N-2 i konieczność jego przebudowy. Obecnie dzięki zastosowaniu rozpór rurowych typu G i opinki z siatek łańcuchowych, uzyskano znaczną poprawę stateczności wyrobisk w strefach oddziaływania krawędzi eksploatacji i zaburzeń tektonicznych.

2. Utrzymywanie przestrzeni roboczych w przodkach ścianowych

Wszystkie ściany eksploatowane w kopalni „Pniówek” są wyposażone w sekcje obudowy zmechanizowanej (Fazos 17/37 POz1, Fazos 17/37 POz1 BSN, Glinik 08/22-Oz, Fazos 12/28-Oz BSN). Przestrzeń robocza zabezpieczona jest bezpośrednio za urabiającym kombajnem poprzez przesunięcie poszczególnych sekcji obudów zmechanizowanych. Przesuwanie sekcji obudowy odbywa się z tzw. „krokiem wstecz” tzn. najpierw jest przesuwana sekcja obudowy, a następnie przenośnik ścianowy. Krok sekcji obudów zmechanizowanych wynosi 0.63 m i jest dostosowany do zabioru organu urabiającego.

W pokładzie 403/1, którego miąższość wynosi 2,5 - 3,15 m sekcje obudów wyposażone są w stropnice ochrony czoła ściany. Jeżeli zachodzi konieczność okresowego zatrzymania biegu ściany stosuje się rozpieranie ociosu węglowego rozporami drewnianymi. Rozpory oraz stropnice czoła ściany zabezpieczają ocios węglowy przed jego oberwaniem się i ewentualnym „wdarciem” się do przestrzeni roboczej. Poruszanie się w ścianie dopuszczalne jest tylko przejściem między sekcjami obudowy, a trasą przenośnika ścianowego.

W przypadku pogorszenia się warunków górniczo geologicznych oraz w czasie przechodzenia eksploatacją przez zaburzenia (uskoki) stosuje się klejenie górotworu.

3. Utrzymywanie skrzyżowań ścian z chodnikami przygotowawczymi

Wzmacnianie obudowy chodników podścianowych w warunkach KWK „Pniówek” w fazie oddziaływania frontu ściany, praktycznie dla wszystkich ścian, odbywa się w podobny sposób. Różnice wynikają z tego, iż w zależności od warunków wykonywane są dodatkowe stropnice podbudowywane stojakami drewnianymi lub SV.

Na skrzyżowaniu ściany z chodnikiem podścianowym montaż łuków ociosowych po przełożeniu przenośnika ścianowego musi być wykonany z zasadą właściwego rozstawu między kolejnymi łukami ociosowymi, właściwą ich stabilizacją oraz zachowaniem właściwej zakładki łuków ociosowych i stropnicowych nieprzekraczającej 0,6 metra. Dokręcenie złącz obudowy należy wykonać kluczem o ramieniu jednego metra.

Stabilizację łuków ociosowych należy wykonywać za pomocą rozpór drewnianych ciętych na miarę z okrągłego drewna o średnicy nie mniejszej niż 10 cm. Wzajemne rozmieszczenie rozpór nie może przekroczyć 1 metra z zachowaniem zasady, że pierwszą rozporę od spągu budujemy na wysokości do 0,5 m. Posadowienie każdego montowanego łuku ociosowego musi być wykonane na trwałym i stabilnym spągu. W przypadku stwierdzenia braku zwięzłości i stabilności spągu posadowienia łuku ociosowego musi być zrealizowane przez podłożenie pod płytę spągową odcinka podkładu drewnianego długości około 0,5 m lub kostki betonowej.

Budowany na krawędzi chodnika podścianowego i lica ściany podciąg wzmacniający musi być utrzymany za postępem ściany, - czyli po przełożeniu przenośnika ścianowego musi być on podbudowany stojakami drewnianymi o średnicy w cieńszym końcu nie mniejszej niż 16 cm. Każdy stojak drewniany podbudowujący podciąg policyjny musi być postawiony na twardym i stabilnym spągu lub podkładzie drewnianym. Stojaki pod podciągiem policyjnym stanowią organ zabezpieczający wejście do strefy zawałowej oraz wzmocnienie obudowy chodnika utrzymywanego za postępem ściany. Podciąg policyjny budowany na styk i zakładkę stanowi za postępem ściany parę równoległych stropnic drewnianych podbudowanych stojakami drewnianymi lub SV.

Po zabudowaniu łuków ociosowych, po przełożeniu przenośnika ścianowego, właściwej ich stabilizacji i uzupełnieniu stojaków pod stropnicami policyjnymi należy prowadzić dodatkowe podbudowanie stropu chodnika podścianowego przez zabudowę pomiędzy kolejnymi odrzwiami obudowy zasadniczej chodnika rzędu dodatkowych stojaków umieszczonych pod stropnicą drewnianą. Stropnicę drewnianą należy umieścić bezpośrednio pod stropem, równolegle do biegu chodnika podścianowego w narożu wyłomu chodnika po stronie wybranego pokładu.

Długość dodatkowej stropnicy musi wynosić minimum 2 m. Kolejne stropnice muszą być łączone na styk tworząc jedną linię wzmocnienia.

Dodatkową stropnicę należy umieścić około 0,6 metra od stropnic policyjnych. W przypadku wystąpienia pustki w stropie należy przed podbudowaniem stropnicy stojakiem drewnianym lub SV wykonać wyklocowanie pustej przestrzeni drewnem do stopnia zapewniającego właściwe podparcie stropu.

Przed umieszczeniem stropnicy pod stropem należy przygotować naroże wyrobiska po ociosie zrobowym ściany. Przygotowanie naroża polega na usunięciu opinki i wykładki oraz na ewentualnym usunięciu odspojonych skał lub urobieniu za pomocą kilofa skał uniemożliwiających poziome umieszczenie stropnicy drewnianej.

Odcinek wyrobiska za postępem ściany przed wykonaniem dodatkowego wzmocnienia musi być należycie wyspągowany. W fazie budowy stojaków podbudowujących stropnicę drewnianą należy stropnicę wstępnie podbudować stojakami SHC- 40z, umieszczając je pod stropnicą w odstępie minimum 1 metra i zapewniającym zabudowanie stojaków SV w środku każdego pola międzyodrzwiowego.

W następnej kolejności należy przystąpić do zabudowy stojaków ostatecznie podbudowujących stropnicę drewnianą. Stojaki umieszczamy na twardym i stabilnym spągu lub na podkładach drewnianych.

Po ostatecznym podbudowaniu stropnicy drewnianej stojakami SV należy wyrabować stojaki SHC - 40z i przystąpić do kolejnego cyklu robót.

Po przeciwległej stronie wybranego pokładu na łukach stropnicowych bezpośrednio nad łączeniem ich z łukami ociosowymi należy zabudować dodatkowy podciąg wzmacniający z kształtownika o profilu V-25(29) lub szyny S-24. Podciąg ten łączący kolejne odrzwia obudowy musi być połączony z każdymi odrzwiami obudowy złączami typu SD, oklinowany drewnem i podparty stojakami SV pod każdymi odrzwiami. Stojaki SV podbudowujące podciąg stalowy muszą być posadowione na twardym i stabilnym spągu lub podkładzie drewnianym.

6.5 Utrzymywanie chodników podścianowych

W warunkach prowadzenia eksploatacji w kopalni „Pniówek” chodnik podścianowy jest natychmiast wykorzystywany jako chodnik nadścianowy, następnej ściany. W tym celu wykonuje się ochronne pasy podsadzkowe, aby utrzymać jego funkcjonalność.

Ochronę chodnika podścianowego za frontem ściany prowadzi się po stronie wybranego ociosu węglowego poprzez utworzenie podpory o wysokiej podporności.

Ochronny pas przyścianowy charakteryzuje się:

• możliwością dociśnięcia warstw skalnych do obrysu włomu wyrobiska,

• podpornością pozwalającą wytworzyć jednolity zawał wzdłuż chodnika (krótki wspornik skalny).

Metoda ograniczenia deformacji chodników przyścianowych w jednorodnym otoczeniu zrobów realizuje się poprzez wykonanie pasów przyścianowych. Pas wykonuje się wypełniając skałą płonną przestrzenie pomiędzy organem utworzonym ze stropnicy drewnianej podbudowanej stojakami drewnianymi izolowanymi od strony zrobów płótnem wentylacyjnym, a obudową chodnika podścianowego zabezpieczonego siatką i płótnem wentylacyjnym oraz stropnicą drewnianą podbudowaną stojakami drewnianymi lub SV zabudowanymi po licu ściany.

Drugą funkcją, którą spełniają pasy przychodnikowe jest izolacja chodnika podścianowego od otoczenia zrobów wybranego pokładu.

W celu lepszej izolacji chodnika dodatkowo prowadzi się uszczelnianie ociosu od strony pasa przyścianowego mieszaniną gipsu budowlanego i pyłu kamiennego.

Gipsowanie prowadzi się ręcznie lub przy pomocy urządzenia transportu pneumatycznego systemu „Polko”, które posiadają odpowiednie cechy dopuszczenia BG - 643/87 nadane przez Państwową Agencję Węgla Kamiennego w Katowicach.

Poza wymienionymi pasami podsadzkowymi wykonywanymi ze skały płonnej, na kopalni „Pniówek” stosowane są również pasy podsadzkowe wykonane ze spoiwa mineralno - cementowego Ekobet. Spoiwo to wytwarzane jest w postaci proszku, który po zmieszaniu z wodą po 2 - 3 minutach tworzy samoutwardzalną masę. Ekobet posiada wytrzymałość na ściskanie około 10 MPa po 24 godzinach, 13,5 MPa po 48 godzinach i 15,5 MPa po 72 godzinach. Przy użyciu 400 - 600 kg EKOBETU można wypełnić 1 m³. Spoiwo Ekobet posiada dopuszczenie GG-525/0012/98/JF i OSG-525/0005/1/99/JF Wyższego Urzędu Górniczego do stosowania w podziemnych wyrobiskach zakładów górniczych.

Sposób wykonania pasa podsadzkowego ze spoiwa mineralno - cementowego przedstawiono w / załączniku nr 8 /

7. Wykonywanie chodników i dowierzchni ścianowych z zastosowaniem obudowy kotwiowej.

Obudowa kotwiowa jest obudową stosunkowo tanią, szczególnie przy wykonywaniu dowierzchni ścianowych, które charakteryzują się krótkim czasem istnienia. Specyfika powoduje, że wyrobisko to zabudowane w obudowie stalowej prostokątnej lub podatnej znacznie podnosi koszty jego wydrążenia. Z chwilą zbrojenia ściany większość elementów obudowy stalowej tzn. stropnice, łuki ociosowe, strzemiona, rozpory udaje się odzyskać w ok. 50%. Tylko stojaki stalowe są odzyskane, w 100%, lecz ok. 5% ulega zniszczeniu i zostaje zezłomowanych.

Zastosowanie obudowy kotwiowej znacznie zmniejsza koszty wykonania wyrobisk ścianowych. Dowierzchnia zabudowana w samodzielnej obudowie kotwiowej ma tą zaletę, że samo zbrojenie w kompleks ścianowy jest łatwiejsze ze względu na zlikwidowanie elementu przebudowy oraz rabowania obudowy w przodku zbrojonej przecinki. Odpada również element transportu odzyskanych elementów obudów, co w sposób znaczny przyśpiesza roboty związane z wprowadzeniem elementów kompleksu ścianowego.

7.1 Dobór obudowy kotwiowej

Obudowę kotwiową dla wyrobisk górniczych oblicza się na podstawie „Tymczasowych wytycznych stosowania obudowy kotwiowej, kotwiowo - podporowej i prostej podporowej w kopalniach węgla kamiennego”.

Przy obliczaniu schematu obudowy należy uwzględnić następujące jej parametry:

- rodzaj kotwi

- sposób ich mocowania w górotworze

- długość kotwi

- schemat kotwienia (długość kotwi w rzędach, odstęp między rzędami)

Aby wzmocnić skały stropowe wokół wyrobiska za pomocą kotew stalowych, należy stworzyć taki układ rozkładu naprężeń, który wytworzy odpowiednią belkę nad wyrobiskiem, spoczywającą na mocnych lub też wzmocnionych ociosach - stanowiących zawężenie punktów podparcia dla takiej belki. Tak zabudowany układ w ogromnym stopniu potrafi przeciwstawić się wpływom eksploatacji lub je znacznie ograniczyć, jak też uniemożliwić powstanie szerokiej strefy spękań wokół wyrobiska.

7.2 Technika wykonywania obudowy kotwiowej

7.2.1 Wiercenie otworów

Otwory kotwiowe należy wiercić ściśle według zaprojektowanego schematu kotwienia raczkami lub koronkami o zróżnicowanej średnicy dla kotwi z pręta żebrowego POK lub kotwi urabialnych KWSz. Długość kotwienia nie powinna być mniejsza od długości kotwi bez jej części gwintowej. Średnice otworów kotwiowych należy dobierać w zależności od typu kotwi (średnicy kotwi) oraz rodzaju sprzętu do osadzania kotwi w otworach.

Generalnie zaleca się średnicę otworów równą 28 mm.

Najlepsze wyniki w wierceniu otworów osiąga się przy zastosowaniu wydajnych kotwiarek z napędem hydraulicznym lub pneumatycznym np. BM - 8 firmy BOART lub GOPHER posiadających wymagane dopuszczenia WUG.

7.2.2 Osadzanie kotwi

Po odwierceniu otworu do głębokości wymaganej schematem kotwienia należy niezwłocznie przystąpić do mocowania kotwi w górotworze. Połączenie kotwi z górotworem uzyskuje się za pomocą ładunków klejowych, typu SIS firmy Carbo-Tech lub CF firmy Carbofix o średnicy φ23 mm.

W zależności od przyjętego schematu obudowy kotwiowej sposób mocowania kotwi może być:

- odcinkowy

- na całej długości otworu

- na całej długości z naciągiem wstępnym

7.2.3 Sposób zabudowy kotwi odcinkowo wklejanych

Po odwierceniu otworu kotwiowego i oczyszczeniu go ze zwiercin, należy wprowadzić ładunek klejowy w kierunku dna otworu.

Wystarcza 10 - 15 sekund pracy kotwiarki, aby uzyskać dobre wymieszanie składników zawartych w ładunku klejowym.

Uszczelka na żerdzi zapobiega wypływaniu substancji klejowej z ustalonej przestrzeni wklejania. Po dostatecznym stwardnięciu substancji klejowej, to jest po upływie ok. 5 - 10 minut od zabudowy kotwi należy nadać naciąg wstępny o wartości 30 - 50 kN. Naciąg wstępny nadaje się dokręcając nakrętkę kotwi kotwiarką lub kluczem dynamometrycznym o odpowiednim momencie obrotowym rzędu 250 Nm.

Nadawanie naciągu wstępnego polega na:

- założeniu na wystający z otworu nagwintowany koniec żerdzi podkładki zasadniczej

- spowodowaniu, aby podkładka zasadnicza możliwie dokładnie przylegała do powierzchni calizny

- założeniu nakrętki zasadniczej i przez dokręcenie, wywarcie odpowiedniego nacisku na podkładkę zasadniczą i przez to wywołanie w żerdzi naciągu wstępnego. Do zamocowania opinki służy podkładka pomocnicza i dodatkowa nakrętka.

7.2.4 Sposób zabudowy kotwi wklejanych na całej długości

Po odwierceniu otworu kotwiowego i oczyszczeniu ze zwiercin, należy wypełnić go ładunkami klejowymi do wylotu otworu. Ładunki klejowe wsuwa się do otworu popychając je następnymi ładunkami. Następnie, do wylotu otworu przykłada się żerdź kotwiową i wprawia w ruch obrotowy za pomocą kotwiarki dociskając równocześnie żerdź w kierunku dna otworu.

Po oparciu się żerdzi o dno otworu wyłącza się kotwiarkę. Kilkunastosekundowy obrót żerdzi wystarcza, aby uzyskać dobre wymieszanie składników zawartych w ładunkach klejowych.

Po dostatecznym stwardnięciu substancji klejowej tj. po upływie 5 - 10 min. Zabudowy kotwi, na wystający z otworu koniec zakłada się opinkę, podkładkę i nakrętkę.

7.2.5 Sposób zabudowy kotwi wklejanych na całej długości z naciągiem wstępnym.

Po odwierceniu otworu kotwiowego i oczyszczeniu go ze zwiercin, należy przystąpić do wypełniania go ładunkami klejowymi. Przy zabudowie kotwi tym sposobem wykorzystuje się dwa rodzaje ładunków o różnym czasie wiązania, a mianowicie szybko wiążące o czasie wiązania 0,5 - 1 minut i wolnowiążące o czasie wiązania ok. 20 minut. Sposób zabudowy kotwi polega na wprowadzeniu do otworu kotwiowego jako pierwszy ładunek klejowy szybkowiążący, a następnie wypełnieniu ładunkami wolnowiążącymi.

Następnie do wlotu otworu przykłada się żerdź kotwiową i wprawia w ruch obrotowy za pomocą kotwiarki, dociskając jednocześnie żerdź w kierunku otworu.

Po oparciu się żerdzi o dno otworu wyłącza się kotwiarkę.

Kilkunastosekundowy obrót żerdzią wystarczy, aby uzyskać dobre wymieszanie składników zawartych w ładunkach klejowych. Ładunek szybkowiążący powoduje odcinkowe zamocowanie kotwi. Po dostatecznym stwardnieniu substancji klejowej szybkowiążącej tj. po upływie 5 -10 minut Od zabudowy kotwi, należy nadać jej naciąg wstępny o wartości 30 - 50 kN.

Naciąg wstępny nie może spowodować przemieszczenia żerdzi w otworze.

Klej wolnowiążący wypełniający pozostałą część otworu kotwiowego po upływie 20 -30 minut spowoduje ciągłe zamocowanie kotwi.

7.3 Kotwienie

W warunkach kopalni „Pniówek” wzmocnienie skał stropowych za pomocą kotew stalowych przeprowadza się wielowariantowo:

Wariant I - kotwienie skał stropowych pomiędzy odrzwiami obudowy zasadniczej wyrobisk,

Wariant II - przykotwianie odrzwi do górotworu za pomocą par kotew,

Wariant III - przykotwianie odrzwi do górotworu za pomocą pojedynczych kotew.

Wszystkie zastosowane warianty przyniosły pozytywne efekty. Przy sporządzaniu projektu technicznego dla konkretnego wyrobiska zastosowano siatkę kotwienia ściśle proporcjonalną do wielkości rozstawu pomiędzy odrzwiami obudowy. Długość kotew stalowych w każdym przypadku wynosiła od 2,3 m do 2,6 m a zdobyte doświadczenie i czynione obserwacje potwierdziły zasadność takiego sposobu kotwienia.

Istotnym czynnikiem dla wyrobiska i jego obudowy oraz zachowania odpowiednich gabarytów jest uwzględnienie kierunku i wielkości oddziaływania eksploatacji już dokonanej. W stosowanych metodach projektowania wyrobisk w obudowie podatnej zależność oddziaływania eksploatacji uwzględniana jest przez zastosowanie odpowiedniego współczynnika, a w konsekwencji przez zagęszczenie lub rozrzedzenie pomiędzy odrzwiami obudowy. Stosując wzmocnienia skał stropowych wokół wyrobiska za pomocą kotew stalowych, można stworzyć taki układ rozkładu naprężeń, który wytworzy odpowiednią belkę nad wyrobiskiem, spoczywającą na mocnych lub też wzmocnionych ociosach - stanowiących zawężenie punktów podparcia dla takiej belki.

Tak zabudowany układ w ogromnym stopniu potrafi przeciwstawić się wpływom eksploatacji lub je znacznie ograniczyć, jak też uniemożliwić powstanie szerokiej strefy spękań wokół wyrobiska.

Wariant I - kotwienie skał stropowych pomiędzy odrzwiami obudowy zasadniczej, obudowa podporowo - kotwiowa.

W obudowie podporowo - kotwiowej odrzwia obudowy ŁP zabudowuje się w odległości 1,0 m - 1,2 m. Pomiędzy dwoma odrzwiami należy zabudować kotwie zgodnie z projektem technicznym danego wyrobiska do górotworu na całej długości z krokiem kotwienia równym odległości między odrzwiami obudowy ŁP. Okładziny wykonuje się z siatki stalowej ciężkiej.

Sposób kotwienia skał stropowych pomiędzy odrzwiami obudowy zasadniczej przedstawia /załącznik nr 9 /

Wariant II - przykotwienie odrzwi do górotworu za pomocą pary kotew.

Wariant ten polega na wzmocnieniu obudowy ŁP kotwiami stalowymi wklejonymi do stropu na całej długości 2,5 m. W płaszczyźnie pionowej prostopadłej do osi głównej wyrobiska łuk stropnicowy przykotwiony jest za pomocą dwóch par kotew stalowych wklejonych na całej długości. Kotwie wzmacniające łuki stropowe mocowane są symetrycznie względem osi głównej wyrobiska w odległości 1,6 m od siebie z odchyleniem równym (d = 15 ÷ 25^o) od płaszczyzny pionowej przechodzącej przez oś główną wyrobiska. W kierunku osi wyrobiska kotwie mogą być odchylone od płaszczyzny pionowej prostopadłej do osi głównej wyrobiska o kąt około (10^o ÷ 15^o). Zastosowanie par kotew przykotwiających poszczególne elementy obudowy wymaga możliwie równoległego usytuowania kotew względem siebie i małej ich wzajemnej odległości. Każde odstępstwo od tych zasad uniemożliwia założenie jarzma realizującego przykotwienie elementu obudowy do górotworu.

Przykotwienie łuków powinno być realizowane poprzez strzemiona SD (K-25 (29)).

Za obudową powinna być prowadzona wykładka za pomocą elementów betonowych.

Dodatkowo dla zapobiegania wypadaniu brył skalnych należy zakładać siatkę stalową.

Sposób utrzymywania stateczności wyrobiska przy stosowaniu obudowy z odrzwi stalowych przykotwionych do górotworu za pomocą dwóch par kotew przedstawia

/ załącznik nr 10 /

Wariant III - przykotwianie odrzwi do górotworu przy pomocy pojedynczych kotew.

W kopalni „Pniówek” wypróbowano sposób przykotwiania elementów obudowy zasadniczej wyrobiska do górotworu za pomocą pojedynczych kotew. Uzyskano pozytywne i skuteczne efekty. Osiągnięte rezultaty wzmocnienia skał wokół wyrobiska z równoczesnym przykotwieniem obudowy zasadniczej do górotworu są identyczne przy kotwieniu za pomocą pary kotew, co wykazały pomiary konwergencji.

Zastosowany sposób przykotwienia pojedynczymi kotwiami dodatkowo okazał się opłacalny ze względu na:

1. zmniejszenie ilości zastosowanych kotew stalowych i ładunków klejowych o 50 %,

2. zmniejszenie ilości wierconych otworów kotwiowych o 50 %,

3. zmniejszenie pracochłonności w postaci przepracowanych dniówek i czasu pracy urządzeń,

4. szybsze wzmocnienie skał wokół wyrobiska, co dodatkowo przyczynia się do poprawy możliwości jego utrzymania,

5. zmniejszenie kosztów transportowych materiałów.

Dodatkowym elementem praktycznym, który uzyskano po wprowadzeniu nowego rozwiązania jest możliwość łatwego wymaganego usytuowania kąta zabudowy kotwi w stosunku do nachylenia warstw budujących górotwór poprzez zastosowanie podkładek sferycznych.

Sposób przykotwiania elementów obudowy do górotworu za pomocą pojedynczych kotew stalowych przedstawia / załącznik nr 11 /

Metoda wzmacniania skał spągowych za pomocą spoiwa KRYLAMIN DU.

Na podstawie uzyskanych doświadczeń w kopalni „Pniówek” w wypadku nadmiernego wyciskania spągu częstą praktyką jest ograniczenie, a nawet wstrzymanie procesu wypiętrzania skał spągowych do wyrobiska poprzez wykonanie zabiegów scalania spoiwem mocznikowym KRYLAMIN DU.

Zabieg iniekcji dokonuje się po przeprowadzeniu spągowania według następujących zasad:

- Wywiercić cztery rzędy utworów iniekcyjnych wzdłuż linii obu ociosów wyrobiska. Pierwsze dwa rzędy otworów w odległości do 0,3 metra od linii ociosów rozmieszczone w odstępach wzajemnych, co dwa metry należy wiercić z odchyleniem do 30^o od pionu kierując dno otworów poza krawędź chodnika. Drugie dwa rzędy otworów w odległości od linii ociosów około 1 metr rozmieszczone w wzajemnych odstępach, co dwa metry należy wiercić pionowo w dół. Otwory należy wiercić raczkiem o średnicy od 28 do 42 mm, a ich długość nie powinna być krótsza niż dwa metry. Rozmieszczenie otworów pierwszych rzędów względem drugich rzędów powinno być symetryczne i na długości wyrobiska musi być przemieszczone o 1 metr.

- Przygotowane otwory należy uzbroić w głowice uszczelniające lub węże ciśnieniowe 13 mm (wyzłomowane). W przypadku stosowania głowic uszczelniających za pośrednictwem rurek zasilających należy do kolejnych otworów iniekcyjnych wtłaczać spoiwo KRYLAMIN DU. W przypadku stosowania węży ciśnieniowych po zaklinowaniu ich drewnem u wlotu utworu iniekcyjnego należy do kolejnych otworów wtłoczyć spoiwo KRYLAMIN DU.

- Podczas wtłaczania spoiwa pompą iniekcyjną typu „HYDROX - ADAL” należy prowadzić bieżącą obserwację penetracji spoiwa i w przypadku wydzielania się spoiwa na powierzchni spągu tłoczenie należy przerwać i t rozpocząć w sąsiadującym otworze, bądź otworach po drugiej stronie wyrobiska. Należy zachować zasadę wtłaczania spoiwa iniekcyjnego symetrycznie względem osi wyrobiska.

Technologię wzmacniania skał spągowych za pomocą spoiwa

KRYLAMIN DU obrazuje / załącznik nr 12 /

7.4 Kontrola stanu zakotwionego wyrobiska

Obejmuje kontrolę prawidłowości zabudowy kotwy oraz kontrolę pracy obudowy kotwiowej.

Kontrola prawidłowości zabudowy kotwi polega na sprawdzeniu w trakcie zabudowy zgodności wykonania obudowy kotwiowej ze schematem tj. wymiarów kotwi, średnicy i długości otworów kotwiowych, ich rozmieszczenie w rzędzie i między rzędami, prawidłowości wklejania, dokładności przylegania podkładek oraz nośności kotwi. Kotwie prawidłowo zabudowane powinny wykazywać nośność min 12T.

Kontrola pracy obudowy kotwiowej oparta jest o badania rozwarstwienia skał stropowych w punktach pomiarowych:

- badanie niskiego rozwarstwienia skał stropowych przeprowadza się dla określenia wielkości rozwarstwienia w kotwionym pakiecie skał. Służą do tego kotwie kontrolne rozmieszczone w odstępach 30 do 50 m. Wyposażone są one w wizualne wskaźniki rozwarstwienia (Kolor biały i czerwony). Procentowa wartość rozwarstwienia nie może przekraczać 2% w stosunku do pakietu kotwionych skał.

- badania wysokiego rozwarstwienia skał stropowych przeprowadza się dla określenia wielkości osiadania skał do wysokości równej dwukrotnej grubości pakietu skotwionych skał, lecz nie mniej niż 4,5 m. Służą do tego kotwie kontrolne rozmieszczone w odstępach 60 do 100 m w pobliżu kotwi pomiaru niskiego rozwarstwienia. Kotwie te powinny być wyższe o 0,3 m wg ustalonej zasady. Wyposażone są w wizualne wskaźniki rozwarstwienia. Maksymalne rozwarstwienie stropu w stosunku do szerokości wyrobiska nie może przekroczyć 1,5%. W pobliżu stanowiska do pomiarów rozwarstwień należy zabudować krążki dynamometryczne do pomiaru obciążeń kotwi

7.5 Przyczyny ograniczenia technologii kotwienia w KWK „Pniówek”

Kilka lat temu na kopalni „Pniówek” wykonanych zostało kilka wyrobisk w samodzielnej obudowie kotwiowej ( dowierzchnia K-4 pokł. 347/1, chodnik W-4 pokł. 357/1…). W chwili obecnej kopalnia nie posiada żadnego wyrobiska w samodzielnej obudowie kotwiowej, utrzymanie takiego wyrobiska było by bardzo ciężkie. Eksploatacja pokładów na coraz większych głębokościach wiąże się ze wzrostem obciążenia górotworu, który wywiera ogromny nacisk na obudowę. W niektórych rejonach kopalni obserwuje się odkształcanie obudowy względem wyrobiska, wyciskanie spągu itp. Skoro solidna, stalowa obudowa nie jest w stanie się utrzymać, to tym bardziej nie utrzymałaby się obudowa kotwiowa.

Dlatego wszystkie wyrobiska wykonywane są w obudowie stalowej podatnej, która posiada większą wytrzymałość. Niestety wadą obudowy stalowej jest dużo droższa cena w stosunku do ceny obudowy kotwiowej. Kotwienie wykonuję się tylko w celu wzmacniania wyrobisk, przytwierdzania do spągu maszyn, urządzeń itp.

8. Szczegółowe omówienie rozwiązań techniczno- technologicznych przy drążeniu dowierzchni C-1 w pokł. 363

8.1 Rodzaj i miejsce lokalizacji omawianego wyrobiska z uwzględnieniem czasu jego wykonania.

Dowierzchnia C-1 zlokalizowana jest w parti „C” w pokładzie 363.

Lokalizację wyrobiska przedstawiona na mapie / załącznik nr 13 /

Zaleganie pokładu:

Nachylenie pokładu wynosi ok. 5º na NNE

Grubość pokładu: od 1.55 m do 1.76, średnio wynosi 1,6 m

Głębokość: 895 - 875 m

Nachylenie wyrobiska: do 5°

Całkowita długość dowierzchni wynosi 250 m.

Profile warstw stropowych i spągowych w partii „C” pokł 363

przedstawia /załącznik nr 14 /

W stropie pokładu występują iłowce, częściowo z laminami węgla (0,3 m). W odległości ok. 6 m nad stropem pokładu 363 występuje pokład 362/3 o grubości 1,1 m. Powyżej zalegają iłowce. W spągu pokładu również występują iłowce.

Dowierzchnia drążona była w górotworze suchym, podczas prac nie stwierdzono żadnych wykropleń wody.

Od 15 mb dowierzchni nad jej zachodnim ociosem w odległości pionowej 34 m występuje krawędź zrobów pokładu 361. Od 90 mb dowierzchnia drążona była również pod zrobami pokładu 360/1, do których odległość wynosi ok. 78 m.

W trakcie wykonywania dowierzchni nie stwierdzono żadnych zaburzeń geologicznych.

Czas wykonania:

Dowierzchnię C-1 rozpoczęto drążyć ok. 1 .07.2003 r. od wykonania skrzyżowania chodnika C-2 z dowierzchnią C-1 w pokładzie 363 (1092 - 1098 mb). W dniu 11.07.2003 r. ukończono skrzyżowanie, 15.07.2003 r. rozpoczęto drążenie dowierzchni C-1 w obudowie łukowo podatnej - prostokątnej ŁPrP V29/20-6.

Projektowany kontur dowierzchni C-1 pokł. 363 przedstawia / załącznik 15 /

Ok. 22.09.2003 ukończono drążenie dowierzchni C-1 i rozpoczęto wykonywanie skrzyżowania dowierzchni C-1 z chodnikiem C-1/W w pokładzie 363. Wykonanie dowierzchni zajęło około 47 dni roboczych, odbywało się na trzy zmiany „A”, „B” i „C”. Każda zmiana zabudowywała od 2 do 3 odrzwi obudowy. Postęp był uzależniony od warunków geologicznych, postojów związanych z przekroczeniem dopuszczalnych stężeń metanu, występujących awarii urządzeń elektrycznych, postojów wentylatora lutniowego oraz prac konserwacyjnych.

Z dowierzchni C-1 rozpoczęto drążenie obustronne chodnika C-1, od strony dowierzchni chodnik ten nosi nazwę C-1/W, a od strony pochylni C-2, C-1/E.

W grudniu 2003 r. ok. 200 mb. Chodnika C-1/W zaprzestano jego dalszego, w związku z rozpoczęciem uzbrajania dowierzchni C-1 w urządzenia kompleksu ścianowego. Chodnik C-1/E będzie drążony nadal, do chwili połączenia z chodnikiem C-1/W.

Dowierzchnia C-1 w chwili uzbrojenia w urządzenia kompleksu ścianowego, będzie miejscem zapoczątkowania biegu ściany C-1 w pokł. 363, której uruchomienie planuje się w marcu 2004 r. W chwili obecnej trwają prace przy drążeniu chodnika C-3 w pokł. 363, z którego w późniejszym czasie zostanie wykonana dowierzchnia C-2, a następnie chodnik C-4 z którego zostanie wykonana dowierzchnia C-3.

Plan ruchu na najbliższe lata dla partii „C” pokł. 363

przedstawia / załącznik nr 16 /

1. Wielkość przekrojów i kształt dowierzchni ścianowej

Dowierzchnia C-1 pokł 363 została wykonana w kształcie prostokątnym. Wysokość dowierzchni wynosi 2,2 m, a szerokość 5,7 m.

Wielkość odrzwi	S	W	C1	C2	Ilość rozpór wieloelementowych	Ilość strzemion górnych SDG	Ilość strzemion dolnych SDD	Ilość stóp podporowych
		mm				szt.
20	5700	2200	400	800	10	5	5	2

Przykład wyposażenia dowierzchni w urządzenia odstawy, wentylacji, transportu, p-poż i sprężonego powietrza przedstawia / załącznik nr 17 /

2. Sposób urabiania skał

Dowierzchnia C-1 pokł. 363 była drążona kombajnem chodnikowym AM-50. Drążenie rozpoczęto z chodnika C-2 w pokł 363.

Wymiary wyrobiska drążonego kombajnem AM-50 z jednego ustawienia maszyny przedstawia / załącznik nr 18 /

Sposób urabiania:

Urabianie kombajnem AM-50

a) urabianie prowadzono w taki sposób, że każdy wykonany skraw kombajnu chodnikowego obejmował całe czoło przodka,

b) przodek prowadzony był w taki sposób, że część przystropowa czoła przodka wyprzedzała o około 0,5 m część przyspągową (nachylenie przodka górą w kierunku calizny). Przodowy przed każdym cyklem wykonania obudowy wykonywał solidną obrywkę odsłoniętych części górotworu. Obrywkę wykonywano zawsze z pod zabudowanego stropu.

c) zgodnie z punktem 4 protokołu nr.2/2003 z „Posiedzenia Zespołu ds. Obudowy, Kierowania Stropem oraz Zagrożenia Tąpaniami z dnia 21.05.2003” otwarcie stropu dla umożliwienia zabudowy dwóch odrzwi obudowy w wyrobiskach gdzie ustalony przez Kierownika Robót Górniczych rozstaw odrzwi obudowy wynosi.

1,00 m - maksymalne odsłonięcie stropu nie może być większe niż 2.50 m

0,75 m - maksymalne odsłonięcie stropu nie może być większe niż 2.00 m

0,50 m - maksymalne odsłonięcie stropu nie może być większe niż 1.50 m

Dla dowierzchni C-1 pokł. 363 przyjęto rozstaw odrzwi co 0,75 m.

Zasad powyższych nie można byłoby zastosować w następujących warunkach”

- przejeżdżając przez strefy uskokowe

- gdy występują zaburzenia geologiczne w postaci braku zwięzłości skał lub wykraplania wody,

- drążenia w sąsiedztwie wyrobisk, do których odległość jest mniejsza niż 20 m,

- gdy nachylenie wyrobiska drążonego po wzniosie jest większe niż 10º,

- jeżeli drążone wyrobisko krzyżuje się z czynnym frontem eksploatacyjnym ściany,

- po wystąpieniu opadu skał stropowych w wyrobisku (do czasu podjęcia decyzji przez osobę dozoru górniczego).

d) przodowy brygady przodkowej miał obowiązek w przypadku zauważenia zmiany (warunków górniczo geologicznych, wystąpienia strefy uskokowej), do bezzwłocznego poinformowania o tym fakcie osobę dozoru górniczego odpowiedzialną na danej zmianie za prowadzenie robót. Roboty w takim przypadku należało przerwać aż do przybycia osoby dozoru wyższego, istniała jednak możliwość wykonywania prac polegających na zabezpieczeniu przodka, wybraniu urobku oraz zabudowy obudowy, jeżeli wykonany wyłom to umożliwiał.

e) w przypadku wystąpienia zaburzeń w ciągłości skał i wystąpienia ich opadania osoba dozoru górniczego odpowiedzialna za prowadzenie robót na danej zmianie miała obowiązek roboty przodkowe nadzorować osobiście. Osoba dozoru mogła również podjąć decyzje o ograniczeniu zabioru do wielkości umożliwiających zabudowę tylko jednego kompletu odrzwi oraz na podstawie warunków górniczo geologicznych mogła podjąć decyzję o zmniejszeniu rozstawu odrzwi obudowy.

Stosowanie do drążenia wyrobisk kombajnu AM-50 jest najlepszym rozwiązaniem ze względu na uzyskiwanie dużych efektów. Praca kombajnu jest wydajniejsza niż przy urabianiu materiałem wybuchowym i wymaga mniejszego wysiłku. Przy zastosowaniu kombajnu istnieje łatwiejszy sposób zabudowy odrzwi obudowy, poprzez wykorzystanie do podnoszenia łuku stropnicowego - organu kombajnu.

Schemat dowierzchni ścianowej drążonej kombajnem AM-50

przedstawia / załącznik nr 19 /

Urabianie przy pomocy materiałów wybuchowych:

Dla dowierzchni C-1 została przygotowana technologia wykonywania robót strzałowych w przypadku stwierdzenia, że w przekroju wyrobiska występują: piaskowiec, żwirowiec, pyłowiec (mułkowiec) o zawartości kwarcu powyżej 50%, wkładka pirytowa na piaskowcach, pyłowcach i żwirowcach, iłowiec zapiaszczony z wkładkami piaskowca lub mułkowca o zawartości kwarcu powyżej 50%, pyłkowiec (mułkowiec) syderytowy, iłowiec zapiaszczony (łupek ilasty piaszczysty). W przypadku stwierdzenia występowania wyżej wymienionych pyłkowców i iłowców urabianie kombajnem AM-50 zostałoby przerwane. Należałoby podjąć działania w celu sporządzenia metryki strzałowej i urabianie odbywałoby się przy pomocy materiału wybuchowego.

Kombajn AM-50 należałoby wycofać na bezpieczną odległość od czoła przodka na czas wykonywania robót strzelniczych. Kombajn może być wykorzystywany wówczas jedynie do załadunku urobku ze spągu, pod warunkiem, że miałby zablokowany organ, przed możliwością załączenia.

Przodek wyrobiska należałoby wyposażyć w elementy obudowy tymczasowej tj. dwie szyny S-24 długości 6 metrów każda, 6 sztuk zawiesi hakowych i elementy drewna do zabezpieczenia otwartej przestrzeni wyłomu.

Ze względu na dobre warunki geologiczne wykonywanie robót strzałowych przy drążeniu dowierzchni C-1 nie zostało wykorzystane.

3. Sposób ładowania i odstawy urobku

Do załadunku urobku z czoła przodka wykorzystano kombajn AM-50. Urabiany węgiel i skały spadają na stół załadowczy kombajnu AM-50, stół ten wyposażony jest w specjalne „łapy zgarniające”, które zbierają urobek i następnie podają go do ładowarki kombajnu. Z ładowarki kombajnu urobek transportowany zsypuje się na przenośnik zgrzebłowy SKAT E 180/W nr 1 (krótki Skat), którego długość wynosi około 20 m, następnie urobek podawany jest na przenośnik zgrzebłowy SKAT E 180/W nr 2 (długiego Skata), którego długość wynosi około 60 m. Około 40 m „długiego skata” podwieszone jest na szynach kolejkowych KSP nad przenośnikiem taśmowym, reszta ok. 20 m oparta jest na spągu wyrobiska.

W następnym etapie urobek ładowany jest na przenośnik taśmowy PTGm 50/1000, którego długość jest uzależniona od metrażu przodka. Przenośnik ten jest na bieżąco wydłużany (około raz w tygodniu)wraz z postępem przodka. W kolei z przenośnika PTG urobek transportowany jest na kolejne przenośniki typu PTG, GWAREK, GROT, które transportują go do zbiornika głównego na poziomie 830 m, skąd trafia na powierzchnie do zakładu przeróbczego.

Przenośnik zgrzebłowy „długi SKAT” przesuwany jest odcinkami 6m, przy czym czynność tę wykonuje się równolegle ze stawianiem obudowy. Przenośnik taśmowy przedłuża się, co 50 do 60m, zatrzymanie postępu przodka następuje tylko na czas przemieszczenia końcówki taśmowej oraz rozwinięcia i złączenia taśmy.

W przodku nie stosowano innych sposobów ładowania urobku.

Schemat odstawy urobku przedstawia / załącznik nr 20 /

4. Dobór rodzaju i sposób wykonywania obudowy

Doboru obudowy dokonano na podstawie:

Systemu Projektowania Obudowy Wyrobisk Górniczych „Obud-3” zgodny z II-gim wydaniem „Zasad projektowania i doboru obudowy wyrobisk korytarzowych” opracowanym przez Rzeczoznawcę - Instytut Eksploatacji Złóż, Wydziału Górnictwa i Geologii, Politechniki Śląskiej w Gliwicach.

Kopalnia „Pniówek” wykonała dowierzchnie C-1 w pokł.363 zgodnie z otrzymanymi obliczeniami.

Obliczenia wykonano przy pomocy komputera: przedstawione są na następnych stronach i dotyczą Dowierzchni C-1 pokł. 363, skrzyżowania Chodnika C-2 z Dowierzchnią C-1, oraz skrzyżowania Dowierzchni C-1 z chodnikiem C-1/W

Dowierzchnia C-1 w pokł. 363 została wykonana w obudowie ŁPrP/V29/6.

Elementy obudowy:

- obudowa składa się z czterech łuków ociosowych (dwóch dłuższych i dwóch krótszych) oraz z dwóch łuków stropnicowych,

- odstęp odrzwi obudowy wynosi 0,75 m.

- odrzwia obudowy są ze sobą powiązane rozporami rurowymi typu, „G”, których długość zgodnie z rozstawem między odrzwiami obudowy wynosi 0,75 m. Rozpory między odrzwiowe, rozmieszczone są po obwodzie obudowy symetrycznie, w wzajemnych odstępach nie większych niż 1,2 m i przy zachowaniu prostolinijności względem rozpór sąsiednich odrzwi. Pierwsza rozpora zabudowana w odległości od płaszczyzny spągu do 0,5 m,

- do połączenia rozpór stosuje specjalne złącza i śruby tzw. „fajki”

- opinkę stropu stanowi siatka zgrzewana łańcuchowa, (na skrzyżowaniach dowierzchni z chodnikami C-2 oraz C-1/W, okładzina żelbetowa),

- opinkę ociosu stanowi siatka zaczepowa zgrzewana ewentualnie siatka zgrzewana łańcuchowa.

- poszczególne elementy odrzwi obudowy są ze sobą skręcane za pomocą strzemion górnych SDG i strzemion dolnych SDD tzw. „zamków”,

- dłuższy łuk ociosowy ustawia się na stopie podporowej ułożonej na spągu.

Sposób wykonania obudowy:

Sposób zabudowy odrzwi, jeżeli chodzi o kolejność wykonywania określonych zadań jest dowolny i zależy od osób wykonujących tą czynność. W czole przodka zatrudnionych jest pięcioro ludzi wraz z kombajnistą. Czterech ludzi wyznaczonych jest do zabudowy obudowy, a zadaniem kombajnisty jest za pomocą organu uniesienie łuku stropnicowego na określoną wysokość.

Po wykonaniu kombajnem AM-50 dokładnego obrysu wyrobiska i dokładnego wyczyszczenia powstałej pustki z zalegającego na spągu urobku oraz wykonania obrywki czoła przodka przystępujemy do zabudowy odrzwi obudowy ŁPrP.

Jeżeli spąg jest w miarę równy po dwóch przeciwległych stronach ustawiamy na spągu stopy podporowe (razem 2 szt.). W przypadku nierównego spągu możemy go wyrównać używając kilofa. Za pomocą dwóch zamków (jednego SDD i SDG) skręcamy ze sobą dwa elementy łuku ociosowego czynność tą wykonujemy podwójnie, gdyż potrzebujemy dwa dokładnie takie same łuki ociosowe połączone z dwóch elementów. Następnie przy pomocy zamków (jednego SDD i SDG) łączymy ze sobą dwa łuki stropnicowe i umieszczamy w specjalnym korytku umieszczonym na wysięgniku organu urabiającego kombajnu AM-50.Przed przystąpieniem do skręcania łuków ociosowych z łukiem stropnicowym należy umieścić zgrzewane siatki zaczepowe (stropowe). Kombajnista przy pomocy kombajnu dźwiga łuk stropnicowy do góry na określoną wysokość, zgodnie z wykonanym wyłomem i kształtem wyrobiska. Dwóch pracowników po prawej i lewej stronie wyrobiska przystawia łuki ociosowe do łuku stropnicowego i skręca je ze sobą za pomocą zamków SDD i SDG. Następnie na obu ociosach zakłada się siatki „ociosowe” Nowo zabudowany element odrzwi łączy się przy pomocy rozpór rurowych typu „G” z postawionym wcześniej elementem odrzwi. Pierwszą rozporę po obu stronach wyrobiska przykręca się 0,5 m od płaszczyzny spągu. Ogólnie cały element odrzwi skręca się przy pomocy 10 rozpór. Śruby w zamkach należy dokręcić kluczem dynamometrycznym o ramieniu 1 m. Jeżeli siatki stropowe lub ociosowe nie przylegają dokładnie do ociosu i istnieją tzw. pustki, należy je wypełnić kamieniem (tzw. wykłada). Gdy dokładnie zostanie wykonana zabudowa odrzwi obudowy możemy przystąpić do dalszego drążenia wyrobiska.

Drążenie dowierzchni C-1 pokł. 363 rozpoczęto z chodnika C-2 poprzez wykonanie skrzyżowania jednostronnego ze stropnicami jednostronnie prostymi.

Sposób wykonania skrzyżowania dowierzchni C-1 z chodnikiem C-2:

• Skrzyżowanie rozpoczęto od zabudowania w chodniku C-2 pokł. 363 pomiędzy odrzwiami obudowy w miejscach wyznaczonych odrzwi „zerowych” V-29/9 w rozstawie co 0,3 m. Odrzwia „zerowe” wykonano w miejscach przed i za krawędziami ociosowymi planowanej dowierzchni C-1 pokł. 363.

• Po zabudowaniu odrzwi „zerowych" w wyrobisku głównym (chodnik C-2 pokł. 363), odcinek obudowy długości 6,0 m poprzedzający skrzyżowanie oraz odcinek długości 6,0 m za skrzyżowaniem (łącznie z odrzwiami zerowymi) został wzmocniony podciągami wzmacniającymi z kształtownika „V" lub szyny S-24 zabudowanymi pod stropem wyrobiska. Podciąg wzmacniający na całej długości został połączony z każdymi odrzwiami obudowy za pomocą złącz ŁK-29.

• Kolejna faza wykonania skrzyżowania polegała na wykonaniu wzmocnień tzn. - zabudowie podciągów wzmacniających wg obliczeń. Jeżeli zaistniałaby konieczność zabudowy podciągów w ilości większej niż trzy należałoby je łączyć ze sobą w pary. Każdy podciąg wzmacniający obejmuje całe skrzyżowanie oraz minimum dwa kompletne odrzwia po obu stronach skrzyżowania. W przypadku zastosowania do zabudowy podciągów elementów stalowych krótszych niż wymagana długość podciągu należałoby łączyć te elementy ze sobą na zakładkę nie krótszą niż szerokość jednego pola międzyodrzwiowego. Każdy podciąg wzmacniający został na całej swej długości połączony z kolejnymi odrzwiami obudowy skrzyżowania za pomocą złącz obudowy typu ŁK-29. Na ociosie północnym, przeciwległym planowanego drążenia dowierzchni C-1 pokł. 363 zabudowano podciąg wzmacniający obejmujący całe skrzyżowanie oraz dwa kompletne odrzwia przed i za skrzyżowaniem. Podciąg wzmacniający zabudowano równolegle do płaszczyzny spągu na wysokości od spągu ok. 1,5 m. Podciąg wzmacniający połączono na całej swojej długości z każdymi odrzwiami obudowy za pomocą złącz typu ŁK-29.

Wykonanie zabudowy podciągu wzmacniającego na ociosie zachodnim skrzyżowania zakończyło wykonanie fazy robót poprzedzającej drążenie dowierzchni C-1 pokł. 363.

• Pomiędzy odrzwiami zerowymi na południowym ociosie chodnika C-2 pokł. 363 wykonano wdzierkę przy użyciu MW. Celem wykonania wdzierki było uzyskanie wyłomu umożliwiającego zabudowę odrzwi "zerowych" w wyrobisku odgałęzionym (tj. dowierzchnia C-1 pokł. 363). W tym celu w miejscu wyznaczonego skrzyżowania należało usunąć opinkę z dwóch pól międzyodrzwiowych do wysokości złącz, dokonać obrywki odsłoniętej części ociosu, zdemontować jeden łuk ociosowy i za pomocą robót strzałowych dokonać urobienia ociosu na głębokości do 1,5 m i szerokości do 1,5 m zaczynając od strony zachodniej skrzyżowania. Wybieranie urobku, wykonanie obrywki stropu i ociosu wykonanego wyłomu (wyrobiska odgałęzionego) wykonywano spod miejsca zabudowanego (wyrobiska głównego). Postępując cyklicznie na każdej stropnicy w odstępach, co 0,75 m (wyrobiska głównego) po wykonaniu wyłomu zabudowano prosty odcinek kształtownika "V" o długości ok. 4,0 m, jednym końcem połączonym ze stropnicą złączem obudowy typu "SD", a drugim wspartym na stojaku "SV" zabudowanym w polu przyociosowym wyłomu.

Pomiędzy kolejno budowanymi prostymi kształtownikami "V" stanowiącymi stropnice zabudowano rozpory międzyodrzwiowe wieloelementowe typu "G" i rozmieszczono je zachowując prostolinijność i maksymalny rozstaw nie przekraczający l ,2 m.

Opinkę stropu i ociosu wykonano za pomocą okładzin stalowych i żelbetowych. Wykonanie wykładki i opinki stropu i ociosu prowadzono na bieżąco tak, aby wszystkie roboty wykonywane były spod miejsca zabudowanego.

Przestrzeń pomiędzy wyłomem, a obudową na bieżąco wypełniano skałą płonną. Cykliczność robót została wykonywana aż do zabudowy ostatniego prostego odcinka kształtownika "V" w wyrobisku odgałęzionym

• W wykonanym wyłomie w dowierzchni C-1 pokł. 3 63 prostopadle do obudowy chodnika C-2 pokł. 363 zabudowano odrzwia "zerowe" (składające się z dwóch kolejnych odrzwi ŁPrP V29-20/6 w rozstawie do 0,3 m) zgodnie z "Zasadami przedłużania łuków ociosowych obudowy wyrobisk korytarzowych " z dnia 17.01.2003

W trakcie zabudowy odrzwi "zerowych" w wyrobisku odgałęzionym umieszczono na nich kształtowniki o profilu "V" (szyny "S-24") długości ok. 7,0 m. Końce stalowych kształtowników "V" umieszczonych na odrzwiach "zerowych" wyrobiska odgałęzionego podbudowano stojakami "SV". Wszystkie elementy proste z kształtowników typu "V" zabudowane na skrzyżowaniu połączono ze sobą za pomocą złącz typu SD lub ŁK-29 z odrzwiami zerowymi wyrobiska odgałęzionego. Powstałe naroża opięto okładziną pozostawiając stojaki "SV" w wykładce naroży.

Po wykonaniu tych prac elementy proste z kształtownika "V" podbudowano podciągiem wzmacniającym z kształtownika "V" lub szyny "S-24" tak, że obejmuje on wszystkie elementy proste i jest połączony za pomocą złącz typu ŁK-29. Połączenie wszystkich elementów prostych zakończyło wykonanie robót na skrzyżowaniu.

Początkowy odcinek 6,0 mb dowierzchni C-1 pokł. 363 został wzmocniony podciągiem wzmacniającym z kształtownika "V" ("S-24") zabudowanym pod stropem wyrobiska. Podciąg wzmacniający na całej długości połączono z każdymi odrzwiami obudowy za pomocą złącz typu ŁK-29.

Schemat skrzyżowania chodnika C-1 z dowierzchnią C-1 przedstawia

/ załącznik nr 21 /

Sposób wykonania skrzyżowania dowierzchni C-1 z chodnikiem C-1/W:

• Na odcinku obudowy długości 6,0 m poprzedzającym skrzyżowanie oraz odcinku długości około 2,0 m za skrzyżowaniem w wyrobisku głównym (dowierzchni C-1 pokł. 363) zabudowano podciągi wzmacniające z kształtownika "V" (szyny S-24), które umieszczono pod stropem wyrobiska. Podciągi wzmacniające na całej swej długości zostały połączone z każdymi odrzwiami obudowy za pomocą złącz ŁK-29.. Obudowa ŁPrP w rejonie skrzyżowania z chodnikiem C-l/W pokł.363 została podniesiona do wysokości ok 3,8m tj. wysokości obudowy V-29/10 poprzez wydłużenie łuków ociosowych zgodnie z "Zasadami przedłużania łuków ociosowych obudowy wyrobisk korytarzowych" z dnia 17.01.2003.

• Kolejna faza wykonania skrzyżowania polegała na wykonaniu wzmocnień tzn. - zabudowie podciągów wzmacniających wg obliczeń. Jeżeli zaistniałaby konieczność zabudowy podciągów w ilości większej niż trzy należałoby je łączyć ze sobą w pary. Każdy podciąg wzmacniający obejmuje całe skrzyżowanie oraz minimum dwa kompletne odrzwia po obu stronach skrzyżowania. W przypadku gdyby zastosowano do zabudowy podciągów elementy stalowe krótsze niż wymagana długość podciągu należałoby łączyć te elementy z sobą na zakładkę nie krótszą niż szerokość jednego pola między odrzwiowego. Każdy podciąg wzmacniający na całej swej długości połączono z kolejnymi odrzwiami obudowy skrzyżowania za pomocą złącz obudowy typu ŁK-29. Na ociosie wschodnim przeciwległym planowanego drążenia chodnika C-l/W pokł. 363 zabudowano podciąg wzmacniający obejmujący całe skrzyżowanie oraz minimum dwa kompletne odrzwia przed i za skrzyżowaniem. Podciąg wzmacniający zabudowano równolegle do płaszczyzny spągu na wysokości od spągu ok. 1,5 m. Podciąg wzmacniający połączono na całej swej długości z każdymi odrzwiami obudowy za pomocą złącz typu ŁK-29. Wykonanie zabudowy podciągu wzmacniającego na ociosie zachodnim skrzyżowania zakończyło wykonanie fazy robót poprzedzających drążenie chodnika C-l/W pokł. 363.

• Pomiędzy cechami mierniczymi wyznaczającymi chodnik C-l/W pokł.363 w zachodnim ociosie dowierzchni C-1 pokł. 363 wykonano wdzierkę przy użyciu MW. Celem wykonania wdzierki było uzyskanie wyłomu umożliwiającego zabudowę odrzwi "zerowych" w wyrobisku odgałęzionym (tj. chodniku C-l/W pokł. 363). W tym celu w miejscu wyznaczonego skrzyżowania usunięto opinkę z dwóch pól międzyodrzwiowych do wysokości złącz i dokonano obrywki odsłoniętej części ociosu, zdemontowano jeden łuk ociosowy i za pomocą robót strzałowych dokonano urobienia ociosu na głębokości do 1,5 m i szerokość do 1,5 m zaczynając od strony północnej skrzyżowania. Wybieranie urobku, wykonanie obrywki stropu i ociosu wykonanego wyłomu (wyrobiska odgałęzionego) wykonywano spod miejsca zabudowanego (wyrobiska głównego). Postępując cyklicznie na każdej stropnicy w odstępach, co 0,75 m (wyrobiska głównego) po wykonaniu wyłomu zabudowywano prosty odcinek kształtownika "V" o długości ok. 2,0 m, jednym końcem połączonym ze stropnicą złączem obudowy typu "SD", a drugim wspartym na stojaku "SV" zabudowanym w polu przyociosowym wyłomu. Pomiędzy kolejno budowane proste kształtowniki "V" stanowiące stropnice budowano rozpory międzyodrzwiowe wieloelementowe typu "G" i rozmieszczano je zachowując prostolinijność i maksymalny rozstaw nieprzekraczający 1,2 m. Opinkę stropu i ociosu wykonano za pomocą okładzin stalowych i żelbetowych. Wykonanie wykładki i opinki stropu i ociosu prowadzono na bieżąco tak, aby wszystkie roboty wykonywane były spod miejsca zabudowanego. Przestrzeń pomiędzy wyłomem, a obudową na bieżąco wypełniano skałą płonną. Cykliczność robót wykonywano aż do zabudowy ostatniego prostego odcinka kształtownika "V" w wyrobisku odgałęzionym,

• W wykonanym wyłomie prostopadle do obudowy dowierzchni C-1 pokł. 363 zostały zabudowane odrzwia "zerowe" w rozstawie do 0,3 m zgodnie z danymi technicznymi skrzyżowania. W trakcie zabudowy odrzwi "zerowych" w wyrobisku odgałęzionym umieszczono na nich kształtowniki o profilu "V" lub szyny "S-24" długości ok. 6,0 m. Końce stalowych kształtowników "V" lub szyn "S-24" umieszczonych na odrzwiach "zerowych" wyrobiska odgałęzionego zostały podbudowane stojakami "SV". Wszystkie elementy proste z kształtowników typu "V" zabudowane na skrzyżowaniu połączono ze sobą za pomocą złącz typu ŁK-29 z odrzwiami zerowymi wyrobiska odgałęzionego. Powstałe naroża opięto okładziną pozostawiając stojaki "SV" w wykładce naroży.

• Po wykonaniu tych prac elementy proste z kształtownika "V" podbudowano podciągiem wzmacniającym z kształtownika "V" lub szyny "S-24" tak, że obejmuje on wszystkie elementy proste i jest połączony za pomocą złącz typu ŁK-29.Połączenie wszystkich elementów prostych zakończyło wykonanie robót na skrzyżowaniu. Początkowy odcinek 6,0 mb chodnika C-l/W póki. 363 wzmocniono podciągiem wzmacniającym z kształtownika "V" ("S-24"), zabudowanym pod stropem wyrobiska. Podciąg wzmacniający na całej długości połączono z każdymi odrzwiami obudowy za pomocą złącz typu ŁK-29.

Schemat skrzyżowania dowierzchni C-1 z chodnikiem C-1/W przedstawia

/ załącznik nr 22 /

Dowierzchnia C-1 pokł 363. ma długość 250 m w związku z tym przy wykonywaniu dowierzchni zużyto:

- około 334 kompletnych odrzwi obudowy ŁPrP

- około 1670 strzemion dwujarzmowych górnych SDG

- około 1670 strzemion dwujarzmowych dolnych SDD

- około 3340 rozpór rurowych „mocnych” typu „G”

- około 668 stóp podporowych

- około 6680 śrub tzw. „fajek” służących do przymocowania rozpór typu „G”

- około 334 stojaków SV-29

- około 3674 siatek stropowych

- około 3340 siatek ociosowych

1. Uzasadnienie stateczności dowierzchni z zastosowaną w niej

obudową.

Przekrój geologiczny oraz średnie parametry geomechaniczne skał

otaczających dowierzchnie C-1 w pokładzie 363

(wg. badań GIG 29/96 oraz Majch.XII/03).

Podzielność skał stropowych: płytowa

Skłonność skał do iskrzenia zapalającego metan:

- w rejonie skrzyżowania występują skały o bardzo małej skłonności do iskrzenia zapalającego metan.

Nachylenie pokładu wynosi ok. 5º na NNE.

Grubość pokładu: 1,6 m

Głębokość: 895 m

MPa

kN/m³

MPa

kN/m³

MPa

kN/m³

MPa

W okresie od 2 do 3 miesięcy od czasu wykonania dowierzchni, do czasu zabudowy urządzeń kompleksu ścianowego nie zauważa się żadnych zmian i deformacji obudowy.

Przez ten krótki okres czasu zachowany jest przekrój poprzeczny wyrobiska i nie ulega zachwianiu jego funkcjonalność. W związku z tym pracujący w tym wyrobisku ludzie mogą czuć się bezpiecznie. Dobrze zabezpieczony strop i ociosy chronią wyrobisko i pracujących w wyrobisku ludzi przed obrywającymi się odłamkami skał.

Dzięki zastosowaniu 10 rozpór rurowych typu „G” pomiędzy odrzwiami obudowy podatnej, nie zauważono przesuwania się odrzwi obudowy w dowolnych kierunkach tak w całości jak i w częściach, pomimo iż na obudowę oddziałuje górotwór wywierający ogromny nacisk.

Ze względu na zbyt dużą szerokość wyrobiska i możliwość odkształcania odrzwi obudowy, na całej długości dowierzchni wszystkie odrzwia obudowy ŁPrP zostały wzmocnione stojakami SV-29, które rozparto pomiędzy spągiem a łukami stropnicowymi obudowy.

Sposób wzmocnienia wyrobiska w obudowie ŁPrP za pomocą stojaka ciernego SV-29 przedstawia / załącznik nr 23 / dane techniczne stojaków SV przedstawia / załącznik nr 23a oraz 23b /

Podporność obudowy ŁPrP zastosowanej do wykonania dowierzchni C-1 wynosi 260 kN.

Klasa górotworu	Wskaźnik stateczności	Podzielność skał	Czas stateczności górotworu bez obudowy	Długość niezabudowanego odcinka wyrobiska [m]	Nazwa górotworu
D	0,36 - 0,7 0,21- 0,35	płytowa	5 godzin	1,5	łamliwy

Stateczność skał w otoczeniu dowierzchni C-1 możemy zaliczyć do stateczności chwiejnej, ponieważ osłonięcie skał wyrobiskiem jest możliwe tylko w określonym czasie i tylko na określonej długości.

9. Wnioski i uwagi końcowe

1. KWK „Pniówek” była budowana w 1974 r. w pierwszej kolejności do głębokości 580 m. a następnie pogłębiona do poziomu 705 m. Szyby główne wydobywczy i do zjazdu ludzi zgłębiono w pierwszej kolejności do głębokości szyb I = 780 m i szyb II = 870,5 m, a następnie pogłębiono do szyb I = 921,4 m, szyb II = 1038 m (planowana głębokość - szyb w trakcie pogłębiania), I przewiduje się ich dalsze pogłębianie do ok. 1000 m. Szyb III wentylacyjny głębiono docelowo do głębokości 865,3 m. Ponadto zgłębiono poza granicami kopalni dwa szyby peryferyjne, które pełnią funkcję szybów wydechowych.

2. Kopalnia w układzie wyrobisk głównych prezentuje sobą model kopalni kamiennej, udostępniony na poszczególnych poziomach za pomocą przekopów. Pokłady węgla natomiast są udostępnione z przekopów, poprzez wyrobiska pochyłe wykonywane głównie w kamieniu.

3. Z wagi na wyczerpanie zasobów węgla na poziomie 580 m, korytarzowe wyrobiska udostępniające w większości zostały zlikwidowane. Pozostałe wyrobiska korytarzowe w kamieniu wykorzystuje się do celów wentylacyjnych .

4. W dużym stopniu zostały również wyczerpane zasoby na poziomie 705 m i obecnie prowadzona jest eksploatacja podpoziomowa z wydobywaniem węgla na poziom 830 m. W związku, z czym prowadzone są roboty, których celem jest udostępnienie poziomu na głębokości 1000 m.

5. W kopalni prowadzona jest eksploatacja węgla w pokładach o średniej miąższości na jedną warstwę systemem ścianowym podłużnym z zawałem skał stropowych.

6. Obszar górniczy kopalni jest poprzecinany licznymi uskokami o dość znacznej wysokości zrzutu. Obecnie nie ma większych problemów z utrzymaniem wyrobisk korytarzowych tak udostępniających jak i przygotowawczych, lecz w przyszłości z uwagi na niekorzystne warunki w zakresie występowania stref uskokowych utrzymanie tych wyrobisk może być znacznie utrudnione.

7. Sposób prowadzenia eksploatacji wymaga przy każdej uruchamianej ścianie przygotowania chodnika podścianowego oraz dowierzchni z niego w kierunku chodnika nadścianowego, najczęściej pozostawionego jako chodnik podścianowy poprzedniej ściany.

8. Dość duże trudności występują przy wykonawstwie dowierzchni ścianowych zwłaszcza po przejściu eksploatacji na poziomie 830 m i poniżej tego poziomu, Przyczyną trudności jest konieczność wykonywania dowierzchni o dużych gabarytach dostosowanych wymiarem do wymiarów obudowy sekcji zmechanizowanej. Utrzymanie obudowy dowierzchni wymaga wzmocnienia odrzwi za pomocą pośredniaków. Pośredniaki te są usuwane przed rozpoczęciem zabudowy sekcji obudowy zmechanizowanej w dowierzchni, która to operacja jest wykonywana około 3-4 tygodni. W tym czasie dowierzchnia na odcinku przeznaczonym do zabudowy sekcji obudowy zmechanizowanej, posiada tylko obudowę podporową ŁPrP z mocno spłaszczonym łukiem stropnicowym. Rozwiązanie takie dotychczas było wystarczająco bezpieczne, gdyż nie zaistniało większe zauważalne zaciskanie odrzwi i wyrobiska. Zwraca się jednak uwagę, że w przyszłości w miarę wzrostu głębokości rozwiązanie takie w zakresie bezpiecznego utrzymania dowierzchni po usunięciu stojaków SV z pod stropnic odrzwi może stanowić zagrożenie dla zachowania stateczności odcinka dowierzchni niezabudowanego jeszcze sekcjami obudowy hydraulicznej.

9. Sposób wykonywania chodników przyścianowych i dowierzchni w zakresie odpowiednich rozwiązań technologicznych i stosowanych w nich obudów przedstawiono w pracy w rozdziałach 6 i 7, oraz szczegółowo omówiono na przykładzie drążenia dowierzchni C-1 w pokładzie 363.

10. Literatura

1. M. Chudek : Obudowa wyrobisk górniczych. Część I. Obudowa wyrobisk korytarzowych i komorowych. Wydawnictwo Śląsk 1975.

2. A. Bron : Kombajny chodnikowe. Wydanie drugie poprawione. Śląskie Wydawnictwo Techniczne. Katowice 1993

3. Z. Szczepaniak, J. Urbańczyk : Interpretacja sposobów przeciwdziałania zaciskaniu wyrobisk korytarzowych przy wyciskaniu skał spągowych. Prace Naukowe Instytutu Geotechniki i Hydrotechniki Politechniki Wrocławskiej. Konferencja nr 63 1992.

4. Z. Szczepaniak, J. Urbańczyk : Stateczność udostępniających wyrobisk korytarzowych w warunkach deformacyjnego ciśnienia górotworu. XIV Zimowa Szkoła Mechaniki Górotworu 1991 r., Szklarska Poręba nt. Zabezpieczenie stateczności wyrobisk górniczych.

5. A. Sałustowicz : Zarys mechaniki górotworu. Wydawnictwo Śląsk 1965.

6. K. Podgórski, W. Podgórski : Obudowa kotwiowa wyrobisk górniczych. Katowice 1969.

7. Plan ruchu KWK „Pniówek”

8. Dokumentacja techniczna dowierzchni C-1 w pokł. 363

9. Dokumentacja techniczna ściany B-2 w pokł. 403/1

10. Katalog obudów górniczych Huty Łabędy

11. Dokumentacja geologiczna KWK „Pniówek”

Spis załączników:

Załącznik nr 1: Mapa przeglądowa na której zaznaczono partię pokładów, przekopy, szyby oraz uskoki.

Załącznik nr 2 Kombajn chodnikowy Alpinie AM-50

Załącznik nr 3: Szkic rozmieszczenia urządzeń

Załącznik nr 4: Odrzwia obudowy łukowo-prostej podatnej 6-częściowej ŁPrP

Załącznik nr 4a: Schemat obciążenia odrzwi obudowy łukowo-prostej podatnej 6-częściowej ŁPrP

Załącznik nr 4b: Wskaźnik nośności WN obudowy łukowo-prostej podatnej 6-częściowej ŁPrP

Załącznik nr 5: Odrzwia obudowy łukowej podatnej ŁP

Załącznik nr 5a: Wskaźnik nośności WN trzy- i czteroczęściowych odrzwi obudowy ŁP

Załącznik nr 5b: Stopa podporowa tłoczona

Załącznik nr 5c: Stopa podporowa spawana

Załącznik nr 6: Strzemiona dwujarzmowe SD, SDO

Załącznik nr 6a: Strzemię dwujarzmowe górne SDG

Załącznik nr 6b: Strzemię dwujarzmowe dolne SDD

Załącznik nr 7: Sposób wyposażenia dowierzchni ścianowej w sekcje obudowy zmechanizowanej

Załącznik nr 8: Sposób wykonania pasa podsadzkowego ze spoiwa mineralno - cementowego

Załącznik nr 9: Sposób kotwienia skał stropowych pomiędzy odrzwiami obudowy zasadniczej

Załącznik nr 10: Sposób utrzymywania stateczności wyrobiska przy stosowaniu obudowy z odrzwi stalowych przykotwionych do górotworu za pomocą dwóch par kotew

Załącznik nr 11: Sposób przykotwiania elementów obudowy do górotworu za pomocą pojedynczych kotew stalowych

Załącznik nr 12: Technologię wzmacniania skał spągowych za pomocą spoiwa

KRYLAMIN DU

Załącznik nr 13: Mapa wyrobisk górniczych w pokł. 363

Załącznik nr 14: Profile warstw stropowych i spągowych w partii „C” pokł 363

Załącznik nr 15: Projektowany kontur dowierzchni C-1 pokł. 363

Załącznik nr 16: Plan ruchu na najbliższe lata dla partii „C” pokł. 363

Załącznik nr 17: Przykład wyposażenia dowierzchni w urządzenia odstawy, wentylacji, transportu, p-poż i sprężonego powietrza

Załącznik nr 18: Wymiary wyrobiska drążonego kombajnem AM-50 z jednego ustawienia maszyny

Załącznik nr 19: Schemat dowierzchni ścianowej drążonej kombajnem AM-50

Załącznik nr 20: Schemat odstawy urobku z Dowierzchni C-1 pokł. 363

Załącznik nr 21: Schemat skrzyżowania chodnika C-1 z dowierzchnią C-1

Załącznik nr 22: Schemat skrzyżowania dowierzchni C-1 z chodnikiem C-1/W

Załącznik nr 23: Sposób wzmocnienia wyrobiska w obudowie ŁPrP za pomocą stojaka ciernego SV-29

Załącznik nr 23a: Stojak cierny typu SV

Załącznik nr 23b: Koronki stojaków typu SV

36

Godów

Mszana

Świerklany

Rybnik

Żory

Suszec

KWK Krupinski

OG Suszec I

28,4 km²

Ruch Moszczenica

Ruch Jastrzębie

KWK Jas-Mos

OG Jastrzębie I

32,5 km²

KWK Borynia

OG Szeroka I

17,4 km²

KWK Zofiówka

OG Jastrzębie Górne

16,4 km²

Republika

Czeska

Zebrzydowice

Jastrzębie Zdrój

Pawłowice

KWK Pniówek

OG Krzyżowice III

28,5 km²

---