1 WYKŁAD

Informacje ogólne oraz definicje systemu eksploatacji

Eksploatacja złoża kopaliny użytecznej polega na doborze najbardziej efektywnego i bezpiecznego systemu eksploatacji

Definicje systemu eksploatacji

1.System eksploatacji – systemami wybierania złoża nazywamy sposoby wybierania kopaliny użytecznej wraz z układem wyrobisk służących temu celowi z dostosowaniem prawidłowego przewietrzenia i sprawnego transportu urobku

2.System eksploatacji – sposób planowanego wybierania złoża za pomocą wyrobisk eksploatacyjnych o określonych wymiarach z ustalonym kierunkiem przesuwania się przodków eksploatacyjnych i ustalonym sposobem likwidacji przestrzeni poeksploatacyjnych

3.System eksploatacji – sposób pozyskiwania ze złoża kopaliny użytecznej kopalinę według określonego sposobu prowadzenia robót górniczych przystosowanego do charakteru złoża oraz warunków zalegania złoża tj. rodzaj złoża, grubość pokładu i jego nachylenie oraz rodzaj zagrożeń naturalnych

4.System eksploatacji – sposób wybierania kopaliny z uwzględnieniem parametrów eksploatacji w obrębie obszaru górniczego tj. kierunek, podział, nasilenie, porządek

kierunek eksploatacji – kierunek postępu eksploatacji prowadzonej w obrębie obszaru górniczego. Wyróżnia się:

-kierunek w osi poziomej – określany w odniesieniu do najbliżej leżących granic obszaru, to jest od granic lub do granic

-kierunek w osi pionowej – określany w odniesieniu do złoża wielopokładowego, eksploatacja z góry w dół lub odwrotnie

podział eksploatacji – gęstość podziału obszaru górniczego płaszczyznami poziomymi w osi pionowej. Stosuje się:

-eksploatację jednostopniową – obszar dzieli się tylko na poziomy wydobywcze

-eksploatację wielostopniową – obszar dzieli się na poziomy wydobywcze, a poziomy na piętra wydobywcze

nasilenie eksploatacji – to w przypadku złoża wielopokładowego liczba jednocześnie wybieranych pokładów

porządek eksploatacji – przebieg eksploatacji w poszczególnych pokładach przy złożach wielopokładowych. Rozróżnia się eksploatację:

-kolejno – jeden pokład jest wybierany po drugim

-równocześnie – wszystkie lub kilka pokładów są wybierane jednocześnie

Prowadzenie eksploatacji polega więc na wykonywaniu robót górniczych w celu pozyskiwania kopaliny użytecznej wytypowanym systemem wybierania, a następnie dostarczenie na powierzchnie urobku zawierającego kopalinę będącą przedmiotem eksploatacji

Eksploatacja w warunkach skrępowanych jest to wybieranie złoża kopaliny użytecznej w bardzo trudnych warunkach geologiczno-górniczych m.in. eksploatacje złoża uwięzionego w filarach ochronnych, oporowych, a czasami pomiędzy uskokami

Wyrobisko górnicze – pusta przestrzeń w górotworze powstająca po wykonaniu podstawowych czynności górniczych tj. urabianie, wybieranie urobku, wykonanie obudowy wyrobisk

Wyrobisko eksploatacyjne (wybierkowe) – wyrobisko przestrzenne powstałe wskutek wybierania kopaliny użytecznej jak również te wyrobiska korytarzowe, które umożliwiają masowe uzyskiwanie urobku

Straty eksploatacyjne – straty zasobów kopaliny użytecznej powstałe przy eksploatacji złoża i pozostały na zawsze w złożu jako niewybrane, bądź zostały utracone w trakcie urabiania i transportu

Zubożenie kopaliny – zubożenie odnosi się do rud metali i określa się je jako różnice między zawartością metalu w zasobach przemysłowych i w rudzie wydobytej w stosunku do zawartości składnika użytecznego (metalu) w zasobach przemysłowych

2 WYKŁAD

Czynniki wpływające na wybór systemu eksploatacyjnego

1.Dobór optymalnego systemu eksploatacji jest podstawowym zagadnieniem kopalni i powinien być dokonany na podstawie doświadczeń w eksploatacji złóż zalegających w podobnych warunkach geologiczno – górniczych.

2.Właściwy system eksploatacji musi zapewnić maksymalne bezpieczeństwo pracy raz uzyskanie efektywności produkcji przy najmniejszych stratach efektywności produkcji przy najmniejszych stratach eksploatacyjnych i zubożenia kopaliny.

3.System eksploatacji powinien spełniać następujące warunki techniczno – ekonomiczne:

a)dobre i bezpieczne warunki pracy dla załogi górniczej i stosownych maszyn

System eksploatacji powinien zapewniać załodze górniczej najlepsze i najbezpieczniejsze warunki pracy, polegające na zapewnieniu dobrej wentylacji na stanowiskach pracy i dobrych warunków klimatycznych, zabezpieczać załogę przed skutkami ciśnienia górotworu oraz zabezpieczać przed szkodliwymi gazami i pożarami.

b)minimalną ilość robót przygotowawczych

W zakresie ilości robót przygotowawczych istotne jest aby ich ilość była jak najmniejsza, ponieważ ilość urobku kopaliny używanej i wydajności pracy jest znacznie mniejsza niż z przodków eksploatacyjnych.

c)maksymalną koncentrację robót

Pod pojęciem koncentracji robót rozumiemy takie prowadzenie wybierania złoża, dzięki któremu kopalnia uzyskuje maksymalne wydobycie z jak największej liczby przodków eksploatacyjnych. Duża koncentracja robót pozwala uzyskać wysoką wydajność pracy poprzez zastosowanie pełnej mechanizacji podstawowych czynności górniczych (urabianie, ładowanie i odstawa urobku, obudowa wyrobiska).

d)pełną mechanizacją podstawowych czynności górniczych (urabianie, wyrabianie obudowa)

Wysokość strat eksploatacyjnych i zubożenie kopaliny zależy od rodzaju systemu eksploatacji i sposobu wykonywania wyrobiska eksploatacyjnego. Korzystniejsze jest stosowanie systemów, które umożliwiają czyste wybieranie złoża i z bardzo małymi stratami eksploatacyjnymi.

e)minima straty eksploatacji i minimalne zubożanie kopaliny

Każdy system eksploatacji musi zapewnić łatwą i niezawodną dostawę materiałów do wykonywania podstawowych czynności górniczych.

f) łatwe dostarczanie świeżego prądu powietrza i odprowadzenie zużytego

Prawidłowo dobrany system powinien zapewnić wysoką koncentrację i maksymalną wydajność, a przez to zapewnić uzyskanie niskiego poziomu kosztów jednostkowych.

g)łatwą dostawę niezbędnych materiałów górniczych

h)niskie koszty eksploatacji

4.Spełnienie powyższych wymagań jest uzależnione od warunków geologiczno – górniczych i one ostatecznie decydują o optymalnym doborze systemu eksploatacji. Do tych warunków należą:

a)głębokość zalegania złoża

W eksploatacji podziemnej ze wzrostem głębokości wzrasta temperatura skał, a zatem i temp. dostarczanego powietrza do kopalni. Wzrasta także ciśnienie skał i możliwość występowania zagrożenia z tytułu gwałtownych przejawów ciśnienia w postaci tąpnięcia.

b)rodzaj skal stropowych

W zależności od rodzaju skał występujących w stropie system wybierania musi być tak dobrany, aby przeciwdziałał ciśnieniu górotworu przez dopasowanie jak najlepszego sposobu likwidacji przestrzeni poeksploatacyjnej.

c)grubość i nachylenie złoża

Przy doborze systemu należy uwzględnić grubość i nachylenia złoża. Ogólnie stosuje się zasadę, że złoża cienkie i o średniej grubości wybiera się na całą grubość długimi przodkami. Złoża grube wybiera się na warstwy. Najkorzystniejsze warunki eksploatacyjne występują w złożach poziomych lub prawie poziomych o nachyleniu do 5 stopni. Ze wzrostem kąta nachylenia wzrastają trudności i koszty wybierania. Gdy nachylenie pokładu jest duże, występuje zjawisko samostaczania się urobku prowadzące do zagrożenia uderzeniem brył węglowych. Gdy nachylenie przekracza 15 stopni nie mona używać maszyn o nadwoziu oponowym.

d)zaburzenia geologiczne

Wybierając system eksploatacji należy także uwzględnić zaburzenia w postaci uskoków i fałd. Zaburzenie w zaleganiu pokładów w postaci uskoków mają wpływ na ciśnienie, a więc na zachowanie się skał stropowych oraz na warunki mechanizacji procesu wybierania. Istotne znaczenie ma zachowanie się odsłoniętego stropu mają płaszczyzny uławicenia i łapności. Przy stropach skłonnych do obwałów czoło frontu eksploatacyjnego prowadzi się pod kątem 15 do 25 stopni w stosunku do biegu płaszczyzn łupności.

e)struktura skał złoża

W związku z istnieniem warstw wodonośnych nad wybieranym złożem w doborze systemu eksploatacji należy uwzględnić sposób likwidacji przestrzeni poeksploatacyjnej, polegający na ochronie stropu przed zawaleniem i stosowanie szczelnej podsadzki.

f)skłonność złoża do pożarów

Przy doborze systemu wybierania szczególnie pokładu węgla należy uwzględnić skłonność do powstawanie pożarów i wybierać systemy, które zmniejszają ryzyko powstawania pożarów.

g)gazonośność, głównie metanośność

Kierunki wybierania

- wpływ na wybieranie złóż i wielkość strat przy eksploatacji podziemnej ma kolejność wybierania pokładów. Przy eksploatacji złóż wielopokładowych, pokłady należy wybierać w kolejności z góry w dół.

h)ochrona powierzchni

Struktura skał złoża m.in. na zwięzłość skał ma wpływ na dobór sposobu urabiania skały słabsze, mniej zwięzłe możemy urabiać mechanicznie metodą ługowania i skrawania oraz strugania. Skały zwięzłe należy urabiać metodą ogniową za pomocą środków strzałowych.