plik

OBUDOWA WYROBISK

KORYTARZOWYCH W KOPALNIACH

WĘGLA KAMIENNEGO

Dr inż. Jerzy Stasica

Wielkość

Wielkość przekroj u

przekroj u poprzecznego

poprzecznego w yrobiska

w yrobiska korytarzowego

korytarzowego określa

określa się

się dw oma

dw oma

metodami

metodami::

-- m

metoda

etoda minimalnych

minimalnych przekroj ów,

przekroj ów,

-- kryterium

kryterium w entylacyj ne,

w entylacyj ne,

Metoda minimalnych przekroj ów : polega na wyznaczeniu minimalnej wysokości i

szerokości wyrobiska w oparciu o zastosowane w tym wyrobisku maszyny i urządzenia. W

tej metodzie aby wyznaczyć minimalną szerokość wyrobiska S

min

należy zsumować

wszy stkie szerokości urządzeń oraz minimalne (określone przepisami) szerokości ruchowe

pomiędzy

tymi

urządzeniami

oraz

pomiędzy urządzeniami

obudową.

Podobnie

wyznaczamy minimalną wysokość wyrobiska H

min

– jednak z tą różnicą, że suma dotyczy

wszystkich wymiarów w jednym (największym) przekroju.

Określenie w ymiarów przekroju poprzecznego w yrobiska

korytarzow ego

Dla

Dla projektow anego

projektow anego w yrobiska

w yrobiska pow inna

pow inna zachodzić

zachodzić zależność

zależność::

gdzie:

– rzeczyw ista prędkość pow ietrza [m/s],

Q – natężenie przepływ u pow ietrza [m3/s],

S – przekrój użyteczny w yrobiska ( w św ietle obudow y) [m3],

dop

– dopuszczalna prędkość pow ietrza w w yrobisku [m/s],

















dop

OBUDOWA WYROBISK KORYTARZOWYCH

DEFINICJA OBUDOWY

Obudowa górnicza

Obudowa górnicza jest to konstrukcja której zadaniem jest

jest to konstrukcja której zadaniem jest

zapewnienie stateczności wyrobiska, polegającej na utrzymaniu

wymiarów jego przekroju poprzecznego oraz zabezpieczenie ludzi,

sprzętu i maszyn przed obrywającymi się odłamkami skalnymi

ze stropu i ociosów lub przed zawałami i obwałami w ustalonym

czasie istnienia wyrobiska.

Uboczne zadania obudowy górnicze

Uboczne zadania obudowy górniczej:j:

-- zabezpiecza odsłonięte wokół wyrobiska powierzchnie skał

zabezpiecza odsłonięte wokół wyrobiska powierzchnie skał

przed oddziaływaniem powietrza kopalnianego, powodującego

osłabienie ich wytrzymałości,

-- izoluje wyrobisko przed dopływem gazów ze skał otaczających,

izoluje wyrobisko przed dopływem gazów ze skał otaczających,

-- izoluje wyrobisko przed dopływem wód ze skał otaczających,

izoluje wyrobisko przed dopływem wód ze skał otaczających,

-- zmniejsza opory powietrza przepływającego przez wyrobisko,

zmniejsza opory powietrza przepływającego przez wyrobisko,

-- izoluje wyrobisko od ognisk pożarowych.

izoluje wyrobisko od ognisk pożarowych.

PODZIAŁ OBUDOWY GÓRNICZEJ WEDŁUG SPOSOBU PRACY I CECH

KONSTRUKCYJNYCH

Obudowa musi sprostać wymaganiom jej stawianym,

a mianowicie powinna być:

•• stateczna

stateczna –

– nie może ulegać dowolnym przesunięciom w całości lub w

nie może ulegać dowolnym przesunięciom w całości lub w

poszczególnych jej częściach pod wpływem wywieranego na nią nacisku

górotworu, który groziłby jej całkowitym zniszczeniem,

•• wytrzymała

wytrzymała –

– poszczególne elementy konstrukcyjne obudowy nie mogą

poszczególne elementy konstrukcyjne obudowy nie mogą

ulegać deformacjom plastycznym, każdy element obudowy powinien być

obliczony z takim stopniem bezpieczeństwa, aby wytrzymałość elementów była

wyższa lub co najmniej równa panującym w nim naprężeniom, wywołanym

działaniem nacisków zewnętrznych.

W praktyce wyróżnia się kilka etapów podporności

obudowy:



podporność

podporność wstępna

wstępna –

– wielkość

wielkość docisku

docisku pomiędzy

pomiędzy stropem

stropem a

a górną

górną

powierzchnią

powierzchnią obudowy,

obudowy, który

który można

można wytworzyć

wytworzyć podczas

podczas jej

jej stawiania,

stawiania,



podporność

podporność robocza

robocza –

– wielkość

wielkość siły

siły oporu

oporu obudowy

obudowy w

w chwili

chwili gdy

gdy

płaszczyzna

płaszczyzna odsłonięcia

odsłonięcia skały

skały zaczyna

zaczyna się

się deformować

deformować (sprężyście

(sprężyście lub

lub

plastycznie),

plastycznie), a

a obudowa

obudowa przejmuje

przejmuje na

na siebie

siebie częściowy

częściowy nacisk

nacisk skały

skały..

Obudowa

Obudowa wówczas

wówczas zaczyna

zaczyna się

się deformować

deformować sprężyście,

sprężyście, a

a następnie

następnie

plastycznie,

plastycznie, gdy

gdy jej

jej konstrukcja

konstrukcja jest

jest sztywna

sztywna lub

lub też

też ulega

ulega podatności

podatności

konstrukcyjnej,



podporność

podporność szczytowa

szczytowa –

–

wielkość

wielkość reakcji

reakcji obudowy

obudowy na

na naciski

naciski

otaczającego

otaczającego górotworu,

górotworu, po

po przekroczeniu

przekroczeniu której

której ulega

ulega ona

ona zniszczeniu

zniszczeniu..

Przekroczenie

Przekroczenie tej

tej wytrzymałości

wytrzymałości powoduje

powoduje naruszenie

naruszenie stateczności

stateczności

obudowy

obudowy..

1 – podporność w stępna,
2 – podporność robocza,
3 – podporność szczytow a

Rodzaje podporności obudowy

Charakterystyki pracy obudowy

a). obudow a sztyw na
b). obudow a podatna

1-podporność wstępna,
2-podporność robocza,
3-podporność wzrastająca,
4-podporność malejąca,
5-podporność stała

•• obudowy podpierające,

obudowy podpierające,

•• obudowy podtrzymujące,

obudowy podtrzymujące,

•• obudowy odgradzające,

obudowy odgradzające,

•• obudowy izolujące,

obudowy izolujące,

•• obudowy kotwiące,

obudowy kotwiące,

•• obudowy sklejające.

obudowy sklejające.

Podział ze względu na sposób

oddziaływania obudowy na górotwór:

Podział ze względu na sposób współpracy

obudowy z górotworem:

•• obudowa sztywna

obudowa sztywna -- monolityczna lub złożona z

monolityczna lub złożona z

elementów sztywnych, pozbawiona elementów

elementów sztywnych, pozbawiona elementów
upodabniających, wykazująca podatność na obciążenia

upodabniających, wykazująca podatność na obciążenia
jedynie w granicach odkształceń materiałowych,

jedynie w granicach odkształceń materiałowych,

•• obudowa podatna

obudowa podatna, obudowa w której na skutek

, obudowa w której na skutek

działania określonego obciążenia występuje wzajemne

działania określonego obciążenia występuje wzajemne
przemieszczanie jej elementów konstrukcyjnych, ale

przemieszczanie jej elementów konstrukcyjnych, ale
bez trwałych odkształceń,

bez trwałych odkształceń,

•• obudowa podatna o ograniczonej podporności

obudowa podatna o ograniczonej podporności –

–

obudowa podatna o złożonej granicznej wartości

obudowa podatna o złożonej granicznej wartości
wzajemnego przemieszczania się jej elementów

wzajemnego przemieszczania się jej elementów
konstrukcyjnych, po osiągnięciu której obudowa pracuje

konstrukcyjnych, po osiągnięciu której obudowa pracuje
jako sztywna,

jako sztywna,

•• obudowa sztywna upodatniona

obudowa sztywna upodatniona –

– obudowa sztywna

obudowa sztywna

wyposażona w elementy upodatniające, wykonane z

wyposażona w elementy upodatniające, wykonane z
materiału o odkształcalności znacznie większej od

materiału o odkształcalności znacznie większej od
odkształcalności nośnej elementów konstrukcyjnych

odkształcalności nośnej elementów konstrukcyjnych
obudowy.

obudowy.

Podział ze względu na czas istnienia

obudowy:

•• tymczasowa

tymczasowa –

– obudowa zabezpieczająca wyrobisko w czasie jego

obudowa zabezpieczająca wyrobisko w czasie jego

drążenia i usuwana przed wykonaniem obudowy ostatecznej

(np. obudowa przecinek ścianowych),

•• wstępna

wstępna –

– wykonywana w przodku wyrobiska i stanowiąca część

wykonywana w przodku wyrobiska i stanowiąca część

obudowy ostatecznej (np. obudowa kotwiowa w obudowie mieszanej),

•• uzupełniająca

uzupełniająca –

– wykonana poza przodkiem wyrobiska i stanowiąca

wykonana poza przodkiem wyrobiska i stanowiąca

część obudowy ostatecznej,

•• ostateczna

ostateczna –

– przeznaczona do zabezpieczenia wyrobiska górniczego

przeznaczona do zabezpieczenia wyrobiska górniczego

podczas całego okresu jego użytkowania.

Ze względu na rodzaj materiału z którego wykonano

obudowę oraz konstrukcję obudowy można wyróżnić

następujące typy obudów:

- obudowę drewnianą,

- obudowę murową (z cegły lub betonitów),

- obudowę betonową

- obudowę torkretową,

- obudowę stalową prostą,

- obudowę stalową łukową,

- obudowę kotwiową,

- obudowę mieszaną (murowo-stalowa, stalowo-

betonowa, stalowo-drewniana),

- obudowę kombinowaną.

Wybór rodzaju obudowy uzależniony jest od następujących

czynników:

-- warunków górniczo

warunków górniczo--geologicznych (rodzaj skał, ciśnienie, głębokość),

geologicznych (rodzaj skał, ciśnienie, głębokość),

-- wymiarów poprzecznych wyrobiska,

wymiarów poprzecznych wyrobiska,

-- przeznaczenia wyrobiska (np. transportowe, wentylacyjne, itp.),

przeznaczenia wyrobiska (np. transportowe, wentylacyjne, itp.),

-- czasu trwania (istnienia) wyrobiska,

czasu trwania (istnienia) wyrobiska,

-- warunków ekonomicznych.

warunków ekonomicznych.

Obudowa

Obudowa drewniana

drewniana -- stosowana

stosowana jest

jest w

w coraz

coraz

mniejszym

zakresie

(jako

samodzielna

obudowa

drewniana)

drewniana) ze

ze względu

względu na

na szereg

szereg wad,

wad, jak

jak:: palność,

palność,

szybkie

butwienie

ii próchnienie,

próchnienie, stosunkowo

stosunkowo

porównaniu

porównaniu z

z innymi

innymi materiałami)

materiałami) niska

niska wytrzymałość

wytrzymałość

drewna

drewna oraz

oraz duży

duży koszt

koszt jak

jak również

również z

z uwagi

uwagi na

ochronę

ochronę środowiska

środowiska..

Znajduje

Znajduje ona

ona zastosowanie

zastosowanie szczególnie

szczególnie jako

jako

obudowa

obudowa wzmacniająca

wzmacniająca inne

inne typy

typy obudów

obudów..

Zalety

Zalety:: lekka,

lekka, łatwa

łatwa obróbka

obróbka drewna,

drewna, obciążona

obciążona

trzeszczy

trzeszczy dzięki

dzięki temu

temu ostrzega

ostrzega o

o niebezpieczeństwie

niebezpieczeństwie

zawału

zawału..

Obudowa drewniana

1 -- stojaki

stojaki

2 -- stropnica

stropnica

3 -- rozpory

rozpory

4 -- klam ry

klam ry

5 –

– okładzina

okładzina (opinka)

(opinka)

Obudowa drewniana

Upodatnienie stojaka drewnianego

Obudowa drewniana

Sposoby połączenia stojaka ze stropnicą

polskie niemieckie szwedzkie

Obudowa drewniana

Sposoby połączenia stojaka ze stropnicą

Wiązanie polskie

a –

– olunek dobrze wykonany

olunek dobrze wykonany

b –

– olunek źle wykonany

olunek źle wykonany

Kaszt LINK-N-LOCK

STOS DREWNIANY KLATKOWY (tzw. KASZT)

Obudowa

Obudowa murowa

murowa lub

lub betonowa

betonowa -- wszystkie

wszystkie ważniejsze

ważniejsze wyrobiska

wyrobiska

korytarzowe

korytarzowe udostępniające

udostępniające jak

jak:: przekopy,

przekopy, przecznice,

przecznice, komory

komory oraz

oraz

połączenia

połączenia tych

tych wyrobisk

wyrobisk wykonuje

wykonuje się

się w

w obudowie

obudowie kamiennej

kamiennej

murowanej

murowanej z

z cegły

cegły lub

lub betonitów

betonitów lub

lub obudowie

obudowie betonowej

betonowej..

Obudowy

Obudowy te

te posiadają

posiadają sztywną

sztywną konstrukcję,

konstrukcję, najlepiej

najlepiej współpracują

współpracują z

górotworem

nienaruszonym

eksploatacją

lub

górotworem

odprężonym

odprężonym.. W

W wykonaniu

wykonaniu są

są bardzo

bardzo pracochłonne,

pracochłonne, są

są jednak

jednak

bardzo

trwałe

oraz

oraz szczelne

szczelne..

Z uwagi

uwagi na

na gładkość

gładkość ścianek

ścianek

zmniejszają

zmniejszają opory

opory przepływającego

przepływającego powietrza

powietrza..

OBUDOWA MUROWA

(KAMIENNA)

OBUDOWA MUROWA

OBUDOWA MUROWA LUB BETONOWA

Upodatnienie obudowy

Etapy wznoszenia obudowy murowej –
przykład obudowy tymczasowej
(drewnianej).

Deskowanie

Deskowanie do

do wykonania

wykonania obudowy

obudowy betonowej

betonowej..

a –

– dre wniane

dre wniane

1 –

– krąż yła

krąż yła dre wniana

dre wniana

b –

– zz krąż yny

krąż yny me talowej

me talowej

2 –

– stojaki

stojaki dre wniane

dre wniane

3 –

– de skowanie

de skowanie

4 –

– krąż yny me talowe

krąż yny me talowe

Wznoszenie obudowy betonowej przy użyciu stalowego deskowania ślizgowego:

a – schemat roboczy, b – widok deskowania w czasie betonowania

Obudowa

Obudowa torkretowa

torkretowa (B)

(B)

Obudowa torkretowa

Wyrobisko korytarzow e w obudow ie ŁP po dokonaniu w zmocnienia warstwą betonu natryskowego

yrobisko korytarzow e w obudow ie ŁP po dokonaniu w zmocnienia warstwą betonu natryskowego

OBUDOWA STALOWA

Obudowa metalowa

Obudowa metalowa jest obudową najczęściej stosowaną w kopalniach

jest obudową najczęściej stosowaną w kopalniach

węgla kamiennego. Wykonana jest z elementów stalowych lub ze

stopów metali lekkich.

Do jej zalet należą:

-- duża wytrzymałość,

duża wytrzymałość,

-- trwałość i możliwość wielokrotnego stosowania,

trwałość i możliwość wielokrotnego stosowania,

-- łatwość oraz szybkość montażu i demontażu,

łatwość oraz szybkość montażu i demontażu,

-- mała pracochłonność wykonywania,

mała pracochłonność wykonywania,

-- możliwość regeneracji,

możliwość regeneracji,

-- niepalność.

niepalność.

Do jej wad należą:

-- duża waga,

duża waga,

-- brak odporności na korozję,

brak odporności na korozję,

-- brak szczelności.

brak szczelności.

Obudowy stosowane w polskim górnictwie

podziemnym

Źródło: opracowanie Jerzy Kicki, AGH

OBUDOWA STALOWA

Z uwagi na charakter pracy obudowy te możemy podzielić na:

-- podwieszane,

podwieszane,

-- odrzwiowe: sztywne, podatne, przegubowe,

odrzwiowe: sztywne, podatne, przegubowe,

-- kotwiowe,

kotwiowe,

-- zmechanizowane.

zmechanizowane.

1 – stojaki natychm iast podporow e cierne np.
Valent lub SHC

2 – stropnica z profilu dw uteow ego, szyna
lub prostka V

OBUDOWA METALOWA

OBUDOWA METALOWA -- kotwiowa

kotwiowa

Technologia instalow ania kotw i w klejanych z w ykorzystaniem spoiw

żyw icznych w postaci ładunków klejowych

OBUDOWA METALOWA

OBUDOWA METALOWA -- kotwiowa

kotwiowa

Technologia instalowania kotwi

z wykorzystaniem płynnych

spoiw żywicznych

Technologia instalowania kotwi

z wykorzystaniem spoiw

cementowych w postaci pasty

OBUDOWA MIESZANA

Obudową mieszaną nazywa się obudowę wykonaną z różnego

rodzaju materiału np: stropnice metalowe i stojaki drewniane lub

mury wykonane z cegły. Stosuje się ją w warunkach dużych ciśnień

stropowych,

przy

większych

szerokościach

wyrobisk

lub

miejscach wykonania skrzyżowań wyrobisk.

Do ważniejszych typów tej obudowy zaliczamy:

- obudowę stalowo-drewnianą,

- obudowę stalowo-murową,

OBUDOWA MIESZANA

OBUDOWA KOMBINOWANA

Obudowa kombinowana jest odmianą obudowy

mieszanej. Wykonana jest zazwyczaj z więcej niż

dwóch rodzajów obudów i stosowana jest w bardzo

trudnych warunkach górniczo-geologicznych.