Charakterystyka i podział wyrobisk górniczych

Pojęcie wyrobiska

górniczego

Wyrobiskami górniczymi

nazywa się puste przestrzenie

powstałe w kopalinie użytecznej lub w skale płonnej w wyniku

prowadzenia robót górniczych.

W kopalniach węgla wyrobiska górnicze mogą znajdować się:



w węglu i wtedy noszą nazwę

wyrobisk węglowych,



w kamieniu (skale płonnej) i wtedy nazywają się

wyrobiskami

kamiennymi,



częściowo w węglu, a częściowo w kamieniu i wtedy nazywa się

węglowo-kamiennymi.

W zależności od tego, czy znajdują się na powierzchni ziemi czy

pod powierzchnią, wyrobiska górnicze dzielą się na:



odkryte (odkrywki),



podziemne.

Wyrobiska podziemne mają kształty zbliżone do brył

geometrycznych - sześcianów, prostopadłościanów,

graniastosłupów, walców lub ich połączeń - a ich

przekroje poprzeczne stanowią najczęściej prostokąty,

kwadraty, trapezy, koła, elipsy lub ich odcinki

i połączenia.

W kształcie większości wyrobisk górniczych można

wyróżnić powierzchnie boczne, czyli

ociosy,

powierzchnię górną, zwaną

pułapem lub piętrem, oraz

powierzchnię dolną zwaną spodkiem. Jeżeli wyrobisko

zostało wykonane w pokładzie tak, że pułap wyrobiska

jest stropem pokładu, to powierzchnię tę nazywa się

stropem wyrobiska, a jeżeli zostało wykonane tak, że

spodek wyrobiska jest spągiem pokładu, powierzchnię

tę nazywa się spągiem wyrobiska (rys.1).

Podstawowe czynności, w wyniku których

powstaje wyrobisko górnicze to

urabianie, czyli odspajanie skał od

calizny,

i wybieranie urobionej skały, zwanej

urobkiem.

Powierzchnia wyrobiska, która wskutek

urabiania przesuwa się w głąb calizny

stanowi

czoło wyrobiska

a najbliższa

przestrzeń wyrobiska przyległa do niego

nazywa się

przodkiem

Dla zachowania wymiarów przekroju

poprzecznego wyrobiska oraz

zabezpieczenia ludzi i urządzeń

przed obrywającymi się z ociosów i

stropu odłamkami skalnymi oraz

przed zawałem, stosuje się

obudowę

wyrobisk.

Stanowi ją najczęściej

konstrukcja z drewna, cegły, betonu

lub stali podtrzymująca powierzchnie

wyrobiska i przez to chroniąca je

przed deformacją oraz zawałem.

Kopalnia jest zakładem górniczym

zajmującym się wydobywaniem ze

skorupy ziemskiej kopalin

użytecznych. Stanowi ona połączony

planowo zespół wyrobisk górniczych w

głębi ziemi oraz urządzeń i budynków

na powierzchni.

Zależnie od charakteru wyrobisk

kopalnie dzielą się na:



naziemne, czyli odkrywkowe,



podziemne.

Podział wyrobisk górniczych

Znajdujące się w strukturze kopalni wyrobiska górnicze można podzielić

ze względu na ich przeznaczenie oraz ze względu na ich kształt i

wymiary.

Ze względu na przeznaczenie wyrobiska dzieli się na



poszukiwawczo-rozpoznawcze,



udostępniające,

otwierające dostęp do złoża i umożliwiające

jego górniczą eksploatację; w kopalniach podziemnych będą to

wyrobiska łączące złoże z powierzchnią ziemi

(szyby, szybiki,

sztolnie, przecznice),

a w kopalniach odkrywkowych wyrobiska

odkrywające złoże kopaliny użytecznej przez zdjęcie nadkładu,

czyli warstw nadległych; wyrobiska udostępniające wykonuje

się prawie wyłącznie w skałach płonnych, a złoże tylko przecinają;



przygotowawcze,

przysposabiające złoże do najbardziej korzystnego

sposobu wybierania; rozróżnia się wyrobiska przygotowawcze główne,

dzielące udostępniony pokład na piętra i pola eksploatacyjne

(chodniki

poziome, piętrowe, główne wentylacyjne, główne międzypoziomowe

pochylnie

upadowe)

oraz wyrobiska przygotowawcze drugorzędne lub

rozcinkowe, dzielące pole eksploatacyjne na pola wybierania i filary

(chodniki wybierkowe, dowierzchnie);



wybierkowe,

w których dokonuje się wybierania kopaliny użytecznej,

i które po jej wybraniu ulegają likwidacji.

Wyrobiska przygotowawcze i wybierkowe noszą

wspólną nazwę

wyrobisk eksploatacyjnych.

Wykonuje się je zasadniczo w kopalinie użytecznej, a

w warunkach specjalnych zagrożeń również w skale

płonnej.

Wyrobiska udostępniające użytkowane są przez długi

czas, niejednokrotnie równy okresowi istnienia

kopalni (kilkadziesiąt lat).

Wyrobiska przygotowawcze mają charakter

krótkotrwały

i ich użytkowanie ogranicza się do czasu wybrania

określonego pola eksploatacyjnego, dla którego

zostały wykonane. Jeszcze krótszy jest czas

użytkowania wyrobisk przygotowawczych

drugorzędnych. Wyrobiska wybierkowe mają

najkrótszy okres użytkowania. Dla ścian wynosi on

kilka miesięcy, dla zabierek zaledwie kilka dni.

Pod względem kształtu i wymiarów górnicze

wyrobiska podziemne dzielą się na:



wyrobiska korytarzowe,

cechujące się nieznacznym przekrojem

poprzecznym w stosunku do ich długości; w kopalniach węgla

wysokość wyrobisk korytarzowych powinna wynosić co najmniej

1,6 m; do wyrobisk korytarzowych zalicza się

szyby, szybiki,

sztolnie, przecznice

oraz

chodniki;



wyrobiska komorowe,

stanowiące obszerne wyrobiska górnicze

cechujące się większymi wymiarami poprzecznymi niż

wyrobiska korytarzowe; najczęściej są to wyrobiska górnicze

specjalnego przeznaczenia, których przekrój poprzeczny i

długość

uzależnione są od liczby oraz wymiarów zainstalowanych

w nich maszyn i urządzeń, a ponadto od wyznaczonych

przepisami odstępów ruchowych między samymi urządzeniami

oraz urządzeniami i obudową; za typowe komory uważa się

wyrobiska o przekroju powyżej 20 m ; zalicza się tu

podszybia,

różne komory maszynowe, elektryczne, warsztaty dołowe

itp ;



otwory wiertnicze;



wyrobiska wybierkowe,

mające różne kształty zależne od

grubości

i nachylenia złoża (pokłady, żyły) oraz od stosowanych

systemu wybierania.

Zależnie od położenia w górotworze

wyrobiska górnicze dzielą się na wyrobiska:

poziome,

pionowe,

pochyłe,

a w stosunku do rozciągłości pokładu na

biegnące:

po rozciągłości,

po wzniosie,

po upadzie,

lub

przekątnie,

czyli

diagonalnie.

PIONOWE WYROBISKA UDOSTĘPNIAJĄCE

Do pionowych wyrobisk

udostępniających należą:

szyby,

szybiki,

dukle,

studnie,

nadsięwłomy.

SZYBY

Szyby stanowią najczęściej stosowane

połączenie podziemnego złoża z powierzchnią.

Szybem nazywa się wyrobisko korytarzowe

o nachyleniu większym od 45°, głębokości

większej od 200 m i przekroju poprzecznym

większym od 15 m

, łączące złoże

z powierzchnią.

Szyby mogą być pionowe lub pochyłe, Ze

względu na koszty utrzymania i eksploatacji

w górnictwie polskim stosowane są prawie

wyłącznie szyby pionowe.

Szyby stanowią główne arterie komunikacyjne

i wentylacyjne kopalni. Zależnie od zadań w

komunikacji między dołem a powierzchnią rozróżnia

się szyby:



wydobywcze,

przeznaczone do wyciągania kopaliny

i skały płonnej na powierzchnię,



zjazdowe,

przeznaczone i przystosowane do zjazdu

i wyjazdu ludzi,



materiałowe,

przeznaczone do opuszczania

materiałów,



drzewne,

mające specjalne urządzenia do

opuszczania drewna,



podsadzkowe,

z zainstalowanym rurociągiem do

opuszczanie podsadzki hydraulicznej,



oraz inne, zależnie od pełnionego zadania.

Pod względem wentylacyjnym szyby dzielą się

na:



wdechowe

lub wciągające, którymi świeże

powietrze dopływa do kopalni,



wydechowe,

zwane również wentylacyjnymi

lub powietrznymi, którymi zużyte powietrze

wypływa z kopalni na powierzchnię.

Ponieważ szyb jest wyrobiskiem bardzo

kosztownym, w praktyce wykonuje się szyby

przystosowane do wykonywania różnych

zadań. Są więc szyby

wydobywczo-zjazdowe,

materialowo-podsadzkowe

itp

Szyby mogą mieć przekrój poprzeczny kołowy,

eliptyczny lub prostokątny. Przekroje kołowy

i eliptyczny są bardziej wytrzymałe na

ciśnienie górotworu, przekrój prostokątny lub

kwadratowy zezwala natomiast na lepsze

wykorzystanie jego powierzchni do celów

wyciągowych i innych.

Poszczególne urządzenia w szybie należy tak

rozmieścić, aby maksymalnie wykorzystać

przekrój poprzeczny szybu, czyli tzw.

tarczę

szybową.

Rozróżnia się przedziały wydobywcze

(skipowe,

klatkowe), zjazdowe, drabinowe, rurowe,

drzewne, kablowe itd.

Na powierzchni terenu znajduje się nad

szybem

wieża szybowa,

a obok wylotu

szybu

nadszybie,

gdzie odbiera się

urobek wyciągany szybem oraz skąd

odbywa się zjazd załogi. Górna część

szybu, długości kilku do kilkunastu

metrów, nazywa się

głowicą

albo

gardzielą szybu.

Zależnie od funkcji szybu znajdują w

niej ujście kanały:

wentylacyjny, rurowy,

kablowy

oraz wejście do chodnika

ucieczkowego i przedziału drabinowego.

Na kolejnych poziomach do szybu

przylegają

podszybia,

czyli zespoły

wyrobisk łączących szyb z poziomem.

Dolna część szybu leżąca poniżej

najniższego poziomu wydobywczego,

w której zbiera się woda ściekająca

w szybie, nosi nazwę

rząpia.

Przekrój podłużny szybu z nadszybiem,

podszybiem i rząpiem

1 - maszyna wyciągowa,

wieża szybowa,

3 - koła linowe kierujące,

4 - lina nośna wydobywcza,

5 - klatka szybowa,

6 - budynek nadszybia,

7 - pomost w budynku

nadszybia,

8 - zastrzał wieży szybowej

Szybiki

Szybikiem pionowym

nazywa się pionowe

wyrobisko korytarzowe głębokości

mniejszej od 200 m, o przekroju

poprzecznym mniejszym od 14 m

mające wlot na powierzchni i prowadzące

w głąb ziemi. Płytkie szybiki, głębokości

do 50 m, o przekroju prostokątnym

stosowane są przy robotach

poszukiwawczo-rozpoznawczych oraz do

udostępnienia niewielkich płytko

zalegających złóż

o krótkim okresie eksploatacji.

W kopalniach węgla stosuje się często

szybiki ślepe,

o przekrojach kołowych

lub prostokątnych, do różnych celów

komunikacyjnych, najczęściej do

opuszczania urobku z piętra na

poziom, wyciągania materiałów,

przejścia dla ludzi na poziom

(drabinami) oraz do celów

wentylacyjnych.

Studnia

Jest to pionowe wyrobisko

podziemne głębokości do

kilkudziesięciu metrów, mające

ujście na powierzchni ziemi

i przeznaczone do wydobywania

kopalin ciekłych (wody, solanek,

ropy naftowej).

Poziome wyrobiska udostępniające

Do poziomych wyrobisk udostępniających

należą:



sztolnie,



przecznice

przekopy,



podszybia.

Wyrobiska te drążone są przeważnie

z niewielkim nachyleniem do 5% w kierunku

przewozu urobku dla ułatwienia pracy

lokomotyw i odpływu wody odprowadzanej

ściekami do odwadniania głównego kopalni

lub na powierzchnię (w sztolniach).

Sztolnia

Jest to podziemne wyrobisko poziome,

mające wyjście bezpośrednio na

powierzchnię ziemi, przeznaczone do

celów komunikacyjnych i

wentylacyjnych między podziemnym

złożem a powierzchnią ziemi.

Udostępnienie sztolnią stosuje się w

terenach górzystych przy stromym

zaleganiu pokładów.

Przecznice i przekopy kierunkowe

Ze względu na panujące w górotworze

ciśnienia oraz ze względów

techniczno-organizacyjnych złoże

powinno być wybierane planowo i po

kolei, rozpoczynając od najwyżej

położonych jego części. Dzieli się je

płaszczyznami poziomymi na

poziomy,

które udostępnia się z szybu

wyrobiskami korytarzowymi zwanymi

przecznicami i przekopami.

Przecznicą

nazywa się poziome wyrobisko

korytarzowe udostępniające, wydrążone w skałach

płonnych od szybu poprzecznie do linii

rozciągłości złoża.

Przekop

stanowi wyrobisko korytarzowe

udostępniające, wydrążone w skałach płonnych od

przecznicy równolegle do rozciągłości pokładów.

Przecznice i przekopy stanowią połączenia między

szybami i odcinkami złoża, przy czym przecznice

mają połączenie bezpośrednie ze złożem

(przechodzą przez pokłady), a przekopy połączyć

można z pokładem szybikami ślepymi,

wyrobiskami pochyłymi lub poziomymi.

Płaszczyznę poziomą przechodzącą

przez przecznicę udostępniającą i

oddzielającą położony nad nią

odcinek złoża nazywa się

poziomem,

a określa się głębokością, na jakiej

łączy się wylot przecznicy z szybem.

Na przykład nazwa „poziom 600"

oznacza, że połączenie przecznicy

udostępniającej z szybem głównym

znajduje się na głębokości 600 m,

licząc od zrębu szybu.

Przecznice i przekopy kierunkowe służą

do przewozu urobku, transportu

materiałów, ruchu ludzi,

doprowadzenia lub odprowadzenia

powietrza, odwadniania,

doprowadzenia energii itp. Ich przekrój

poprzeczny musi być dostosowany do

pełnienia wymienionych prac i zadań.

Podszybia

Poziom połączony jest z szybem za

pośrednictwem podszybia. Jest to

wyrobisko lub częściej zespół

wyrobisk znajdujących się w

bezpośrednim sąsiedztwie szybu na

danym poziomie. Stanowią je wlot

do szybu, komora przyszybowa i

wyrobiska pozostałe.

Wlot do szybu i komora przyszybowa

stanowią wyrobiska komorowe niekiedy

o znacznych wymiarach, umożliwiających

wyładowanie z klatek materiałów długich.

Stanowią one również pomieszczenia,

w których dokonuje się załadowania

urobku do klatek lub skipów, a załoga

oczekuje na wyjazd szybem na

powierzchnię, wejście do klatek i wyjście

z nich itp.

Pozostałe wyrobiska udostępniające

Dworzec przetokowy

przystosowany do

pomieszczenia pociągów ładownych oraz

formowania pociągów wozów próżnych,

zapewnienia bezpiecznego

i sprawnego zjazdu oraz wyjazdu załogi,

odebrania materiałów itp. oraz

zbiorniki

urobku

(przy wyciągach skipowych),

komory pomp, zajezdnie elektrowozów,

składy materiałów wybuchowych,

komory przeciwpożarowe, sanitarne,

magazyny, warsztaty

i inne wyrobiska

pełniące funkcje usługowe dla danego

poziomu. Wszystkie te wyrobiska zalicza się

do wyrobisk podszybia.

Pochyłe wyrobiska

udostępniające

Stanowią je szyby pochyłe drążone

z powierzchni:

pochylnie,

dowierzchnie

upadowe.

Szyby pochyłe

Szyby pochyle

stasowane są

wówczas, gdy pokład lub żyła

wychodzi na powierzchnię ziemi lub

gdy ich wychodnie przykryte są

niezbyt grubym nadkładem.

Zadania szybów pochyłych są takie

same jak szybów pionowych.

Wyrobiska przygotowawcze

Udostępnione złoże przygotowuje się do wybierania

dzieląc je na sposobne do wybierania odcinki, zwane

polami wybierania, działkami wybierania, filarami.

Podziału tego dokonuje się za pomocą wyrobisk

korytarzowych, które w czasie wybierania pola będą

służyć do odstawy urobku, dostawy materiałów,

ruchu ludzi, doprowadzenia powietrza, energii,

podsadzki itd.

Zespół tych wyrobisk umożliwiających bezpieczne

i ekonomicznie korzystne wybranie kopaliny

użytecznej nosi nazwę robót przygotowawczych

Do wyrobisk przygotowawczych należą:

chodniki,

pochylnie,

dowierzchnie,

upadowe,

przecinki

itp.

Zależnie od przyjętego systemu wybierania

można je wykonywać z pewnym

wyprzedzeniem

w stosunku do wybierania lub też

równocześnie z wybieraniem złoża.

Chodniki

ą to górnicze wyrobiska

korytarzowe prowadzone poziomo

lub prawie poziomo (do 5°

nachylenia), nie mające

bezpośredniego wyjścia na

powierzchnię ziemi. Drążone są w

złożu i dają urobek będący kopaliną

użyteczną (np. chodniki węglowe).

Dowierzchnia

Dowierzchnią

jest każde pochyłe wyrobisko korytarzowe łączące

dwa lub więcej punktów znajdujących się na różnych poziomach,

wydrążone mniej więcej równolegle do linii nachylenia pokładu.

Dowierzchnię dostosowaną do transportu w niej urobku nazywa się:



pochylnią,

jeżeli urobek opuszczany jest z góry w dół,



upadową,

jeżeli urobek jest wyciągany z dołu do góry.

Do wyrobisk przygotowawczych zalicza się:



chodniki podstawowe

albo poziomowe stanowiące w pokładzie

dolne ograniczenie, a więc podstawę poziomu;



chodniki piętrowe

rozcinające pokład w obrębie poziomu na

mniejsze odcinki, zwane piętrami; przy niektórych systemach

ścianowych podział na piętra wystarczy do rozpoczęcia

wybierania, a chodniki piętrowe są wtedy chodnikami

nadścianowym

(górny) i

podścianowym

(dolny);



pochylnie polowe

dzielące piętra na pola pochylniane, czyli pola

wybierania, które z kolei dzieli się chodnikami filarowymi i

dowierzchniami na filary.

Przeznaczeniem chodnika są zadania,

jakie musi on spełniać w czasie

eksploatacji przygotowanego odcinka

złoża (piętra pola, działki, filaru), a

więc już w czasie wykonywania robót

przygotowawczych, szczególnie zaś

w czasie wybierania.

Ze względu na przeznaczenie rozróżnia

się chodniki i pochylnie:



przewozowe,

którymi przewozi się

urobek,



transportowe

do transportu materiałów,



dojazdowe

dla przejścia ludzi,



wodne

do odprowadzenia wody,



podsadzkowe

do doprowadzenia

podsadzki itp.

W pokładach węgla wyrobiska

przygotowawcze prowadzi się

przeważnie w węglu. Jeżeli grubość

pokładu jest mała i przekrój

poprzeczny chodnika nie mieści się w

pokładzie, to zachodzi konieczność

przybierania spągu lub stropu

Wyrobiska wybierkowe

Wyrobiska, w których dokonuje się

ostatecznego wybierania kopaliny użytecznej

i które powstają w wyniku tego wybierania,

noszą nazwę

wyrobisk wybierkowych.

Służą

one wyłącznie do wybierania kopaliny

użytecznej, dlatego też po jej wybraniu

wyrobiska te ulegają likwidacji.

W wyrobiskach wybierkowych zasadniczymi

czynnościami wybierania są urabianie złoża

oraz ładowanie i odstawa urobku.

W celu zabezpieczenia pracujących ludzi,

maszyn oraz urządzeń wykonuje się obudowę

zabezpieczającą strop i ociosy wyrobiska

przed zawaleniem. Po wybraniu kopaliny

użytecznej wyrobisko wybierkowe przestaje

być potrzebne

i wtedy się je likwiduje przez wypełnienie

materiałem skalnym dostarczonym z

zewnątrz (wybieranie z podsadzką) albo skałą

płonną z zawału stropu (wybieranie na

zawał), Odpadające bowiem ze stropu skały

mają objętość nasypową większą od

objętości, jaką zajmowały w caliźnie, wskutek

czego możliwe jest całkowite wypełnienie

pustej przestrzeni luźnym kamieniem. Z

biegiem czasu warstwy nadległe naciskając

na zawał powodują jego sprasowanie.

Wyrobiska wybierkowe likwiduje się

albo od razu całkowicie (zabierki,

komory), albo częściowo w miarę

postępu wybieraniu (ubierki, ściany). W

tym ostatnim przypadku zachowuje się

tylko taką część wyrobiska, jaka

potrzebna jest do wykonywania

czynności urabiania kopaliny

użytecznej, ładowania i odstawy

urobku oraz do celów wentylacyjnych.

Dostęp do wyrobisk zlikwidowanych

musi być tak zamknięty, aby nikt

nieświadomie nie mógł do nich wejść.

Zabierki

Są to górnicze wyrobiska wybierkowe

powstające przy wybieraniu pokładu krótkimi

odcinkami szerokości do 10 m

i długości równej odległości między

chodnikami filarowymi lud dowierzchniami,

przy czym przodek posuwa się zawsze od

calizny w stronę zrobów.

Rozróżnia się zabierki krótkie (zwane potocznie

zabierkami) długości do 40 m i zabierki

długie, których długość przekracza 40 m.

Komory

Stanowią górnicze wyrobiska wybierkowe

podobne są do zabierek, lecz mają

znacznie większe wymiary poprzeczne.

Prowadzenie oraz utrzymywanie wyrobisk

komorowych jest możliwe przy bardzo

mocnych stropach, dlatego też rzadko

stosowane jest w górnictwie węglowym,

często natomiast przy wybieraniu złóż soli i

rud metali. W kopalni soli w Wieliczce

można oglądać dotąd zachowane potężne

komory wybrane w złożu solnym przed

setkami lat i utrzymywane obecnie dla

celów turystycznych i rekreacyjnych

(podziemne sanatorium).

Wyrobisko ubierkowe

Powstaje w wyniku wybierania

odcinka złoża ograniczonego dwoma

chodnikami (lub pochylniami)

równoległymi — czołem przodku

usytuowanym prostopadle (rzadziej

przekątnie) do ich kierunku.

Wybieranie ubierki musi być poprzedzone

wydrążeniem tzw.

przecinki,

czyli chodnika

prostopadłego (przekątnego) do chodników

równoległych (pochylń). Jeden z ociosów

przecinki stanowi czoło wyrobiska

ubierkowego. W ślad za postępem czoła

przodku likwiduje się wybrany odcinek przez

podsadzenie lub zawał, pozostawiając tylko

taką jego część, jaka jest potrzebna do

urabiania calizny oraz ładowania

i odstawy urobku. Jest to tzw.

przedział

roboczy.

Wyrobisko ubierkowe długości nie

przekraczającej 40 m nazywa się ubierką.

Ściana

Ściana

stanowi wyrobisko ubierkowe

długości większej od 40 m.

W polskim górnictwie węglowym

ściany są najczęściej zalecanymi

i stosowanymi wyrobiskami

wybierkowymi. Ich długość wynosi

przeważnie 100 do 200 m, ale

bywają też dłuższe.

Document Outline