Koncepcja technologii eksploatacji cienkiego złoża rud miedzi

Transkrypt

1 17 CUPRUM Czasopismo Naukowo-Techniczne Górnictwa Rud nr 4 (73) 2014, s Koncepcja technologii eksploatacji cienkiego złoża rud miedzi Władysław Konopko 1), Adam Piernikarczyk 1) Główny Instytut Górnictwa, Plac Gwarków 1, Katowice, apiernikarczyk@gig.eu Streszczenie: Grube i średniej grubości złoże rudy miedzi w KGHM zostało wyeksploatowane w większości obszarów górniczych. Wraz z głębokością udostępniane złoże ma mniejszą miąższość, równocześnie zwiększa się stan zagrożenia tąpaniami i zagrożenia klimatycznego. Wystąpiło też zagrożenie wyrzutami gazów i skał. W tych warunkach mało efektywne stają się dotychczas stosowane komorowo-filarowe systemy eksploatacji, zarówno ze względu na zagrożenia naturalne, jak i zubożanie urobku. W artykule przedłożono koncepcję eksploatacji cienkiego złoża systemem ubierkowym (ścianowym) z zawałem stropu lub jego ugięciem, z zapewnieniem optymalnej wysokości wyrobisk eksploatacyjnych zabezpieczanych obudową zmechanizowaną w ubierkach i na ich skrzyżowaniach z chodnikami eksploatacyjnymi. Urabianie calizny przewiduje się techniką strzelniczą, odstawę urobku z ubierki zgarniakami, destrukcję stropu dla powodowania zawału i równocześnie ograniczenia zagrożenia tąpaniami techniką ukierunkowanego szczelinowania lub torpedowania. Przewietrzanie przodków skanalizowanym obiegowym prądem powietrza pozwoli na poprawę warunków klimatycznych. Słowa kluczowe: technologie eksploatacji, charakterystyka złoża, bezpieczeństwo pracy Concept of technology for mining thin copper deposit Abstract Thick and medium copper deposit in KGHM was mined out in most of the mining areas. Down with the depth the deposit being opened has smaller thickness, at the same time rock burst hazard as well as climate hazard levels become bigger. Moreover the gas and rock outburst hazard occurs. Under such conditions, the previously used room-and-pillar mining methods are low effective, both due to the natural hazards and the dilution of mined ore. The paper presents the concept of mining the thin deposit using stopping (longwall) system with roof caving or its deflection, with ensuring the optimal height of mining workings protected by powered support at open ends and their crossings with mining galleries. It is envisaged to extract the solid using blasting, the haulage of ore from open end using scrapers, roof destruction to induce the roof fall and simultaneously to limit the burst hazard technology of oriented fracturing or torpedoing. Ventilating the faces with sewered circulating air current will allow to improve the climate conditions. Key words: mining technologies, deposit characteristics, work safety Złoże rudy miedzi występuje w warstwach stropowych czerwonego spągowca i w części spągowej serii cechsztyńskich utworów węglanowych. W skład tej serii wchodzą między innymi: łupki miedzionośne, seria utworów węglanowych z wkładkami dolomitów oraz iłołupki z wkładkami gipsów i anhydrytów. Nad utworami cechsztyńskimi występują utwory mezozoiczne triasu w postaci pstrego piaskowca,

2 18 a powyżej kolejno warstwy retu (iłołupki, wapienie, dolomity, anhydryty, margle itp.) oraz trzeciorzęd. Warstwy cechsztynu mają miąższość od m, pstrego piaskowca do 500 m. Dolomity oraz wapienie o miąższości 5-40 m zalegają bezpośrednio w stropie złoża. Ich wzajemne udziały w budowie stropu oraz ich odmiany litologiczno- -strukturalne są zróżnicowane. Najbardziej jednorodna jest spągowa część tej serii. Tworzącą ją głównie dolomity ilaste, dolomity smugowane i dolomity wapniste. Złoże rud miedzi LGOM typu pokładowego generalnie zalega z upadem 3-6 o w kierunku NE. Lokalnie w pobliżu uskoków warstwy mogą osiągać upady o. W spągu cechsztynu czasem spotyka się płaskie fałdy warstw o amplitudzie kilku metrów; ich obecność stwierdza się również w pstrym piaskowcu. Zjawiskiem częstym są natomiast deformacje nieciągłe uskoki. Nachylenia powierzchni uskokowych zasadniczo mieszczą się w granicach z przewagą uskoków stromych. Szczeliny uskokowe niekiedy wypełniają brekcje, żyły gipsu, kalcytu lub barytu. Zrzuty uskoków sięgają kilkudziesięciu metrów, w skrajnych przypadkach m [KGHM, 2013]. Okruszcowanie złoża ( pokładu ) jest zróżnicowane zarówno w części spągowej, jak i stropowej (rys. 1) [11]. Pozostaje więc pewna dowolność w doborze wysokości furty eksploatacyjnej. Wybierając mniejszą wysokość furty, uzyskuje się urobek o wyższej zawartości metalu, ale przy zwiększonych jego stratach, przy większej wysokości furty, urobek jest odpowiednio zubożony, ale straty metalu mniejsze. Rys. 1. Model rozkładu koncentracji Cu w profilu eksploatowanego złoża [11] g z miąższość złoża, g wysokość furty eksploatacyjnej, λ (x) wartość graniczna koncentracji metalu Według aktualnych kryteriów ustalania wysokości furty eksploatacyjnej w poszczególnych rejonach LGOM podano w tabeli 1.

3 19 Tabela 1. Struktura litologiczna zasobów przemysłowych złoża rud miedzi w rejonach LGOM [11] Rejon LGOM Lubin Głogów Radwanice Polkowice Sieroszowice Rudna Skała Małomice Głęboki Wschodnie g, g, g, g, g, g, % % % % % m m m m m m % Piaskowce 1,6 7 60,29 0,20 9,17 0,65 34,21 4,03 80,92 1,32 61,69 0,56 26,67 Łupki 0,4 7 16,97 0,32 14,68 0,29 15,26 0,24 4,82 0,28 13,08 0,00 0,00 Węglany 0,6 3 22,74 1,66 76,15 0,96 50,53 0,71 14,26 0,54 25,23 1,54 73,33 2, ,00 2,18 100,00 1,90 100,00 4,98 100,00 2,14 100,00 2,10 100,00 g grubość warstwy w furcie Wynika z niej, że złoże grube występuje wyłączne w rejonie Rudnej, złoże średniej grubości w rejonie Lubina Małomic, w pozostałych rejonach wysokość furty eksploatacyjnej mieści się w granicach 2 m. Okruszcowane są piaskowce, łupki i węglany. Wytrzymałość skał otaczających złoże i wytrzymałość skał furty eksploatacyjnej jest bardzo zróżnicowana (tabela 2). O największej wytrzymałości są skały stropowe, o mniejszej skały tworzące furtę eksploatacyjną, najniższą wytrzymałością charakteryzują się białe piaskowce czerwonego spągowca, zalegające w spodku wyrobisk eksploatacyjnych. Piaskowce, w zależności od lepiszcza wykazują też silną zmienność wytrzymałości. Kopalnie Lubin H= m (15 pól) Polkowice- Sieroszowice H = m (15 pól) Rudna H = m (40 pól) Tabela 2. Zwięzłość skał w kopalniach Zmienność wytrzymałości Przedział zmienności Średnia przedziałów Przedział zmienności Średnia przedziałów Przedział zmienności Średnia przedziałów Strop Furta Spąg R c, MPa R c, MPa R c, MPa 101,2-143,2 40,0-110,9 25,0-69,0 36,6-253,0 31,0-203,8 7,4-129,0 97,4-162,2 86,3-144,8 28,2-59,1 113,2-153,0 42,8-150,3 20,0-57,5 132,0-136,3 64,0-109,5 30,0-32,4 Źródło: opracowano w oparciu o dane w: Kompleksowe projekty eksploatacji złoża w warunkach zagrożenia tąpaniami na lata w KGHM Polska Miedź S.A. O/ZG Lubin, O/ZG Polkowice Sieroszowice i O/ZG Rudna Te same rodzaje skał wykazują też wysoką zmienność wytrzymałości w zależności od głębokości ich występowania (rys. 2, 3 i 4). Ze względu na duży rozrzut poszczególnych wartości uznać należy za zasadne określanie tej zależności mianem trendu.

4 20 Rys. 2. Trend zależność doraźnej wytrzymałości na jednoosiowe ściskanie dolomitów od głębokości zalegania (O/ZG Rudna) Opracowano w oparciu o dane zawarte w Kompleksowym projekcie eksploatacji złoża w warunkach zagrożenia tąpaniami na lata w KGHM Polska Miedź S.A. O/ZG Rudna Rys. 3. Trend zależność doraźnej wytrzymałości na jednoosiowe ściskanie białych piaskowców czerwonego spągowca od głębokości zalegania (O/ZG Rudna). Opracowano w oparciu o dane zawarte w Kompleksowym projekcie eksploatacji złoża w warunkach zagrożenia tąpaniami na lata w KGHM Polska Miedź S.A. O/ZG Rudna

5 21 Rys. 4. Trend zależność na jednoosiowe ściskanie skał furty eksploatacyjnej od głębokości zalegania złoża (O/ZG Rudna) Opracowano w oparciu o dane zawarte w Kompleksowym projekcie eksploatacji złoża w warunkach zagrożenia tąpaniami na lata w KGHM Polska Miedź S.A. O/ZG Rudna Zgodnie z Kompleksowymi projektami [4] złoże rud miedzi w LGOM w aktualnie czynnych polach eksploatacyjnych zalega na głębokości H = m (O/ZG Lubin H = m, O/ZG Polkowice-Sieroszowice H = m, O/ZG Rudna H = m). W polach niezagospodarowanych złoże rud miedzi rozeznane jest do głębokości 1500 m. Wraz z głębokością stwierdza się wyraźne zmniejszenie miąższości złoża. Pierwotna temperatura skał w zależności od głębokości w aktualnie czynnych polach eksploatacyjnych zmienia się w przedziale T = o C. Zgodnie z prognozą [10], w złożu Głogów Głęboki Przemysłowy może osiągnąć nawet 50 o C. Zagrożenia naturalne. Roboty górnicze w szeregu pól eksploatacyjnych zagrożone są tąpaniami, zwłaszcza na większych głębokościach [1, 5, 7]. Powszechne niebezpieczeństwo powodowane jest opadem skał. W ostatnich latach wystąpiło też zagrożenie gazowe [9, 3, 13]. Zagrożenie gazowe łącznie z zagrożeniem tąpaniami stwarza to nową jakość zagrożeń (tzw. zagrożeń skojarzonych) [2]. Stosowany system eksploatacji. W kopalniach rud miedzi LGOM wyłącznym system eksploatacji jest system komorowo-filarowy, stale rozwijany, doskonalony. W rezultacie opracowano 45 jego odmian [1], różniących się szeregiem indywidualnych rozwiązań ze względu na sposób wybierania złoża (jedno- i dwufazowe), sposób kierowania stropem (zawał, ugięcie stropu, podsadzka hydrauliczna lub podsadzka częściowa sucha tzw. lokowanie kamienia w zrobach), wymiary i usytuowanie filarów resztkowych, dostosowane do lokalnych warunków pola eksploatacyjnego i inne. System komorowo-filarowy zadowalająco spełniał wymagania bhp i zapewniał zadowalającą efektywność produkcji przy wybieraniu złoża średniej grubości i grubego, zalegającego na mniejszych głębokościach. Wraz ze zwiększeniem głębokości

6 22 wybierania zwiększały się problemy opanowania górotworu i klimatycznych warunków pracy. Próby izolowania technicznie zbędnych a wentylacyjnie czynnych wyrobisk, tylko częściowo poprawiły klimatyczne warunki pracy [14]. Ze względów technicznych tamowanie nie znalazło szerszego zastosowania. Bardzo duża liczba czynnych wentylacyjnie wyrobisk w polach eksploatacyjnych powoduje niekontrolowany przepływ powietrza przez te wyrobiska, a nie tylko przez pasy i komory na froncie eksploatacyjnym. W rezultacie przepływ powietrza jest laminarny. Powietrze jest ogrzewane w zbędnych a wentylacyjnie czynnych wyrobiskach, na skutek czego stosowana klimatyzacja nie zapewnia oczekiwanych warunków klimatycznych. Zasadność klimatyzacji indywidualnej (kabin maszyn, hełmów, kombinezonów) nie zawsze daje oczekiwane rezultaty, budzi szereg kontrowersji. Mała miąższość złoża i wysoka pierwotna temperatura skał na większych głębokościach wymuszają poszukiwanie nowych rozwiązań sposobów wybierania złoża rud miedzi. Próba zmechanizowanego systemu ubierkowego (ścianowego) z obudową zmechanizowaną, kombajnem do urabiania furty i płytowym przenośnikiem do odstawy urobku z ubierki (ściany), jest jednym z kierunków prac w tym zakresie. Badania są kontynuowane, dotychczasowe efekty prób są mierne. Przy aktualnym ich zaawansowaniu nie można sprecyzować jednoznacznych, dalej idących wniosków. Założenia do opracowania progresywnego systemu eksploatacji cienkiego złoża rudy miedzi (system P) System P eksploatacji powinien zapewnić: bezpieczeństwo pracy nie mniejsze od osiąganego w systemie komorowo- -filarowym, stosowanie obudowy zmechanizowanej do zabezpieczenia stropu w ubierce (ścianie) i na jej skrzyżowaniach z chodnikami eksploatacyjnymi, możliwość poprawy warunków klimatycznych w odniesieniu do systemu komorowo-filarowego, wykorzystanie nowoczesnych maszyn i urządzeń, w tym przynajmniej części aktualnego parku maszynowego KGHM, warunki optymalnego doboru wysokości furty eksploatacyjnej, wykluczając nadmierne zubożanie urobku nawet przy wybieraniu złoża bardzo cienkiego (g 0,7 m), uwzględnienie zmiennej wytrzymałości skał wraz z głębokością zalegania złoża, ekonomiczną efektywność wybieraniu złoża grubości g = 0,7-2,5 m, nie mniejszą niż złoża średniej grubości w systemie komorowo-filarowym. Złoże bardzo cienkie (g 0,7 m) może być eksploatowane podobną lub inną technologią od prezentowanej w tym opracowaniu.

7 23 Charakterystyka systemu P System wybierania cienkiego złoża rudy miedzi jest systemem ubierkowym typu ścianowego, najkorzystniej o kierunku biegu przodku od pola (rys. 5). Rys. 5. Schemat prowadzenia ubierki (ściany): a) z ochroną chodnika eksploatacyjnego, b) z likwidacją chodników eksploatacyjnych w linii zrobów ubierki (ściany) Zakłada się, że długość przodku eksploatacyjnego w okresie doświadczalnym wyniesie L = ~50 m, w okresie standardowej eksploatacji L = ~ m, chyba że lokalne warunki geologiczno-górnicze lub doświadczenia ruchowe wskażą na zasadność innej długości ubierek (ścian). Przy większym nachyleniu złoża preferowane jest podłużne usytuowanie przodków eksploatacyjnych. Przy prawie poziomym zaleganiu złoża zalecenie to należy traktować jako nieistotne. Wybiegu przodku (długości pola wybierkowego) nie ustala się a priori, uzależnia się od wymiarów parceli (pola eksploatacyjnego) Chodniki eksploatacyjne o szerokości S i wysokości h, to jest obramowujące z obu stron ubierkę (ścianę), drążone są z przybierką spągu złoża, a w uzasadnionych przypadkach również z przybierką stropu, w obudowie kotwowej o schemacie dostosowanym do lokalnych właściwości górotworu. Wymiary tych wyrobisk z założenia przyjmuje się jako typowe dla kopalń LGOM S = ~5-6 m i h = ~3,0-4,0 m (rys. 6). Wielkość przybierki spągu uzależnia się od środków odstawy urobek z ubierki niezależnie od sposobu wyprowadzania go z przodku powinien być poprzez zsuwnię podawany na urządzenia odstawy. Zakłada się, że jeden z chodników eksploatacyjnych będzie chroniony kasztami i wykorzystywany jako chodnik eksploatacyjny dla następnej ubierki (rys. 5a). Drugi chodnik eksploatacyjny będzie likwidowany sukcesywnie wraz z postępem przodku ubierki. W mniej korzystnych warunkach górotworu oba chodniki eksploatacyjne będą likwidowane w linii zrobów (rys. 5 b). Wówczas dla następnej ubierki będą drążone dwa chodniki eksploatacyjne, z których jeden wzdłuż zrobów poprzedniej ubierki, będzie oddzielony od nich calizną ( płotem ) szerokości 4-6 m, pracującą w stanie podkrytycznym.

8 24 Rys. 6. Lokalizacja chodnika eksploatacyjnego względem furty eksploacyjnej: a) z przybierką spągu, b) z przybierką stropu i spągu Eksploatacja będzie prowadzona z ugięciem stropu lub zawałem stropu. W przypadku eksploatacji z zawałem w pierwszej ubierce w parceli ze względnie małą szerokość zrobów zajdzie potrzeba systematycznego wymuszania zawału poprzez ukierunkowane szczelinowanie skał techniką hydrauliczną (UHS) lub strzelniczą (USS) [6, 8] (rys 7a), względnie tradycyjną techniką strzelniczą [12] (torpedowania stropu, rys. 7b), prawdopodobnie na całym wybiegu ubierki. Otwory dla szczelinowania lub otwory dla torpedowania będą wiercone z chodników eksploatacyjnych (rys. 7). Szczególnie starannie powinien być prowokowany zawał stropu w okresie rozruchu ubierki, co w warunkach właściwości stropu kopalń LGOM szacować należy na m początkowego wybiegu frontu ubierki. Rys. 7. Schemat destrukcji skał stropowych: a) metodą UHS lub USS, b) metodą torpedowania

9 25 Urabianie. Dotychczasowe doświadczenia mechanicznego urabiania w systemie ubierkowym nie rokują uzyskania pozytywnych efektów w dającym się przewidzieć czasie. Przyjmuje się, że w ubierce według niniejszej koncepcji urabianie będzie realizowane techniką strzelniczą. Preferowane jest urabianie długimi otworami wierconymi z chodników eksploatacyjnych (rys. 8a). Nie wyklucza się przy tym możliwości urabiania krótkimi otworami wierconymi z przodku ubierki (rys. 8b). W tym przypadku obudowa powinna być wyposażona w stropnice wysuwne (rys. 12), co pozwoli na zabezpieczenie stropu przy wykonywaniu robót wiertniczych i strzelniczych w wyrobisku ubierki (ściany). Urabianie krótkimi otworami będzie stosowane w przypadkach zafałdowań złoża. Rys. 8. Schemat urabiania złoża w ubierce (ścianie) techniką strzelniczą: a) długimi otworami wierconymi z chodników eksploatacyjnych, b) krótkimi otworami wierconymi z czoła ubierki (ściany) Zakłada się głębokość zabioru 1,5-2,0 m. Doświadczalnie należy dopracować metryki strzelnicze dla uzyskiwania urobku o odpowiedniej granulacji przy jednoczesnym nieosłabianiu stropu i nieniszczenia obudowy w ubierce (ścianie). Spełnienie tych wymogów może również decydować o wyborze techniki urabiania w ubierce (ścianie). Odstawa urobku z ubierki. Biorąc pod uwagę wytrzymałość skał furty eksploatacyjnej i ściernych właściwości piaskowca występującego w spodku furty eksploatacyjnej nie należy oczekiwać efektywnej pracy przenośników zgrzebłowych. Aktualne doświadczenia z przenośnikiem płytowym prowadzą do analogicznego wniosku. Dlatego odstawa z ubierki (ściany) realizowana będzie zgarniakiem, prowadzonym liną (linami), mocowaną w urządzeniach przesuwnych, umieszczonych w chodnikach eksploatacyjnych, w których będzie odpowiednio zabudowany w jednym napęd, w drugim rola zwrotna (rys. 9).

10 26 Rys. 9. Odstawa zgarniakiem urobku z ubierki Wada odstawy urobku zgarniakiem może ewentualnie wynikać z relatywnie małej wytrzymałości skał spągowych, które mogą być urabiane zgarniakiem, prowadząc do zubożania urobku. Niedostatek ten może być opanowany w oparciu o doświadczenia ruchowe. Obudowa ubierki. Niezależnie od sposobu zagospodarowania zrobów z zawałem czy z ugięciem stropu w ubierce (ścianie) będzie stosowana typowa obudowa zmechanizowana, lub odpowiednio adoptowana, lub niezależnie skonstruowana (fot. 1, 2). Fot. 1. Sekcja osłonowej obudowy TAGOR z osłoną czoła ściany

11 27 Fot. 2. Sekcja osłonowej obudowy KHW z wysuwną stropnicą i osłoną czoła ściany W odniesieniu do seryjnie produkowanych obudów zmiany będą dotyczyły sposobu ochrony stojaków i elementów hydrauliki przed uszkodzeniami odstrzeliwanym urobkiem oraz sposobu przemieszczania (przesuwania) sekcji obudowy ze względu na dużą głębokość zabioru. Ochronę obudowy przed uszkodzeniami odstrzeliwanym urobkiem można uzyskać w rezultacie odpowiednio dopracowanej technologii urabiania i uchylnych osłon czoła ściany lub zastosowania kurtyny (siatki) zawieszonej na łańcuchach zamocowanych na końcach spągnic i końcach stropnic, z regulacją uwzględniającą zmienną wysokości wyrobiska ubierki, ze względu na zmianę wysokości furty czy też opady stropu. Niezależnie od tych zabezpieczeń zawory, przewody hydrauliki dodatkowo powinny być zabezpieczone przed uszkodzeniami drobnymi odłamkami skał przedostających się poza osłonę lub kurtynę. Przewiduje się też stosowanie specjalnych sekcji obudowy zmechanizowanej na skrzyżowaniach ubierki (ściany) z chodnikami eksploatacyjnymi, które to sekcje (fot. 3) będą spełniały dodatkowo funkcję technologiczną, związaną z zabezpieczeniem fragmentów ociosów przy spągu chodników (rys. 13).

12 28 Fot. 3. Sekcja obudowy TAGOR skrzyżowania ubierki (ściany) z chodnikiem eksploatacyjnym Przemieszczanie (przesuwanie) sekcji obudowy może być realizowane w systemie trójka, w którym trzy sekcje stanowią jednostkę technologiczną, gdzie do przesuwania jednej sekcji wykorzystywane są dwie pozostałe rozparte sekcje obudowy. Może też być wykorzystany odpowiednio skonstruowana belka przesuwna. Belka przesuwna, składająca się z przegubowo połączonych elementów o długości dostosowanej do szerokości sekcji obudowy, może być zaopatrzona w lemiesze do zgarniania urobku zalegającego na spodku ubierki (ściany). Nie wyklucza się przy tym wykorzystania belki przesuwnej jako prowadnika zgarniaka. W obu przypadkach belka przesuwna technologicznie odgrywa rolę przenośnika ścianowego dla przemieszczania sekcji obudowy. Przy zabiorach rządu 2 m i kurtyny niezbędne będzie dwukrotne powtarzanie operacji przesuwania sekcji po wykonaniu każdego zabioru kurtyna uniemożliwi bowiem zapewnienie kroku przesuwu obudowy, odpowiadającego proponowanej głębokości zabioru. Eksploatacja systemem ubierkowym. Cienkie złoże rud miedzi może być udostępniane w sposób tradycyjny systemem dwu- lub trójnitkowych chodników. Nazwijmy je chodnikami piętrowymi. Wzajemnej odległości chodników piętrowych, równoznacznej z wielkością wybiegu ubierek, nie ustala się a priori, a uzależnia się od wymiarów parceli złoża. Z chodników piętrowych wykonywane są chodniki eksploatacyjne we wzajemnej odległości równoznacznej z długością ubierek, to jest w odległości około 50 m dla okresu prowadzenia eksperymentów i w odległości około 100 m lub innej, wynikającej z doświadczeń ruchowych lub właściwości pola eksploatacyjnego, w okresie eksploatacji przemysłowej (rys. 10).

13 29 Rys. 10. Schemat eksploatacji złoża pojedynczymi ubierkami: a) z ochroną jednego chodnika eksploatacyjnego, b) z likwidacją obu chodników eksploatacyjnych w linii zrobów ubierki (ściany) Eksploatacja złoża może być prowadzona pojedynczymi ubierkami (ścianami) z wykonywaniem tylko jednego chodnika i wykorzystaniem drugiego, chronionego chodnika z poprzedniej ubierki (rys. 10a) lub przygotowanymi niezależnymi chodnikami eksploatacyjnymi dla każdej ubierki (rys. 10b). Przy eksploatacji złoża systemem wieloubierkowym (rys. 11) chodniki na odcinkach między frontami ubierek są chronione. Odległości między frontami ubierek uzależnia się od możliwości sprawnego i bezpiecznego utrzymania chodników eksploatacyjnych na tych odcinkach, wymogów wentylacyjnych, jak również od efektywnego i bezkolizyjnego wykonywania niektórych operacji cyklu produkcyjnego, np. urabiania, odstawy czy wreszcie organizacji pracy w polu eksploatacyjnym, uznanej za najkorzystniejszą w danych warunkach. Rys. 11. Schemat eksploatacji wieloubierkowej (wielościanowej)

14 30 W zależności od doświadczeń odstawa urobku może być realizowana niezależnie dla każdej ubierki lub też jako wspólna dla dwóch ubierek. W tym przypadku równocześnie w polu eksploatacyjnym będzie czynna parzysta liczba ubierek. Przewietrzanie przodku ubierki (ściany) realizowane jest obiegowym prądem powietrza doprowadzanym i odprowadzanym chodnikami eksploatacyjnymi (tzw. przewietrzanie na U). Prowadzenie powietrza chodnikami w caliźnie pozwoli uniknąć nadmiernego jego ogrzewania w odróżnieniu od intensywnego ogrzewania w systemie komorowo-filarowym przez rumowisko zawałowe. W warunkach kilku ubierek (ścian) prowadzonych posobnie w jednym polu (rys. 11) dla ograniczania ogrzewania powietrza przez zroby ocios z kasztami między przodkami wybierek może być odpowiednio izolowany termicznie. W przypadkach uzasadnionych np. dużą liczbą równocześnie czynnych ubierek (ścian) w polu eksploatacyjnym przewietrzanie może być realizowane z tak zwanym doświeżaniem powietrza dla kolejnych ubierek (ścian). Odstawa urobku. Przy eksploatacji sposobem od pola chodniki eksploatacyjne będą likwidowane w linii zrobów ubierki lub tylko jeden chodnik będzie likwidowany w linii zrobów. W tym układzie zajdzie potrzeba systematycznego przesuwania przenośnika odstawy wraz z postępem przodku ubierki. Zasadne jest stosowanie współpracujących ze sobą dwóch przenośników: krótkiego przenośnika, przesuwanego wraz z postępem przodku ubierki, i przenośnika długiego, odstawiającego urobek do tradycyjnie rozumianego punktu przeładunkowego (rys. 12a) lub przenośnika krótkiego, magazynującego urobek w wielkości dostosowanej do pojemności łyżki wozu odstawczego (rys. 12b). Rys. 12. Schemat odstawy urobku w chodniku eksploatacyjnym: a) systemem dwóch przenośników przenośnik krótki przesuwny w miarę postępu frontu ubierki (ściany) i przenośnik długi, skracany okresowo, b) przenośnik krótki w połączeniu z przewozem kołowym na oddziałowe lub kopalniane środki odstawy i transportu

15 31 Przenośnik długi, nad który będzie nasuwany przenośnik krótki będzie okresowo skracany po wyczerpaniu założonego nasunięcia przenośnika krótkiego. Nie można wykluczyć potrzeby wykonania odpowiednich wzmocnień przesypów urobku z ubierki na przenośnik, jak i z przenośnika krótkiego na przenośnik długi. Zwalczanie zagrożeń. Prezentowany system P eksploatacji nie likwiduje zagrożeń występujących w kopalniach LGOM, ale je istotnie ogranicza. Powszechnie występujące zagrożenia opadem skał (zawałami) ograniczone będzie w rezultacie prowadzenia eksploatacji złoża od pola, przez co zostanie wykluczone lub ograniczone do niezbędnego minimum (w systemie posobnym prowadzenia ubierek (ścian)) utrzymywanie wyrobisk w jednostronnym otoczeniu zrobami, a na skrzyżowaniach ubierek (ścian) z chodnikami eksploatacyjnymi zagrożenie opadem skał (zawałami) będzie ograniczone w rezultacie stosowania sekcji chodnikowych obudowy zmechanizowanej. Sekcje te będą wyposażone w zabezpieczenia przyspągowej części ociosów chodników od strony ubierki (ściany) (rys. 13), co wykluczy obsypywanie się ociosu, a tym samym zostanie zapewniona możliwość rozwinięcia właściwej podporności przez skrajne (przychodnikowe) sekcje obudowy w ubierce (ścianie). Rys.13. Schemat zabezpieczenia ociosu chodnika eksploatacyjnego przed opadem skał na skrzyżowaniu ubierki (ściany) z chodnikiem eksploatacyjnym Trzeba jednoznacznie powiedzieć, że zastosowanie w ubierce (ścianie) obudowy zmechanizowanej nie wyklucza zagrożenia tąpaniami, chociaż je w istotny sposób ogranicza. Również mała wysokość wyrobisk eksploatacyjnych jest korzystna ze względu na zagrożenie tąpaniami. Nie zmienia to faktu występowania tego zagrożenia i konieczności jego ograniczania środkami technologicznymi. Do nich należy systematyczne prowadzenie obserwacji metodami geofizycznymi lub innymi stosowanymi w kopalniach LGOM stanu zagrożenia oraz aktywne jego zwalczanie poprzez urabianie calizny MW, prowokowanie metodami UHS, USS i/lub poprzez tradycyjne torpedowanie stropu MW systematycznego zawału stropu w ubierce (ścianie), a w warunkach wysokiego stanu zagrożenia tąpaniami również torpedowania stropu zasadniczego (rys. 14).

16 32 Rys. 14. Schemat zakresu torpedowania skał stropowych Należy zwrócić uwagę na zagrożenia o skutkach podobnych do powodowanych tąpnięciem, a będących rezultatem gwałtownego zawału stropu zawisającego na dużej powierzchni w zrobach ubierki (ściany) i wynikającego stąd dynamicznego obciążenia obudowy ścianowej, z możliwością jej uszkodzenia lub nawet zniszczenia. Wywołany takim zawałem podmuch powietrza (tak zwana fala uderzeniowa ) może okazać się bardzo groźnym dla załogi zatrudnionej w ubierce (ścianie) lub w jej pobliżu w chodnikach eksploatacyjnych. W ostatnich latach w kopalniach LGOM, prowadzących roboty na dużej głębokości, wystąpiło zagrożenie gazowe [9, 13], co dodatkowo skomplikowało problematykę zwalczania zagrożenia tąpaniami [2]. Ubierkowy (ścianowy) system eksploatacji jest korzystny ze względu na to zagrożenie ze względu na skanalizowanie dróg przepływu powietrza przez przodki ubierek (ścian). Umożliwia to odpowiednio dobierać kubaturę doprowadzanego powietrza do przodków wyrobisk, dla zapewnienia składu powietrza kopalnianego zdatnego do oddychania. Oczywiście nie zwalnia to od stosowania opracowanych w kopalniach LGOM aktywnych metod ograniczania zagrożenia powodowanego gwałtownym wydzielaniem szkodliwych gazów z górotworu. Skanalizowanie dróg przepływu powietrza jest jedną ze skuteczniejszych metod wentylacyjnego ograniczania zagrożenia klimatycznego. W połączeniu ze stosownymi w kopalniach LGOM sposobami klimatyzacji centralnej, lokalnej i stanowiskowej [3] powinno to zapewnić korzystne klimatyczne warunki pracy w systemie ubierkowym (ścianowym), proponowanym w niniejszym opracowaniu. Równocześnie będzie zapewniona techniczna i ekonomiczna możliwość eksploatacji złoża cienkiego, a nawet bardzo cienkiego występującego na dużej głębokości w kopalniach LGOM.

17 33 Zakończenie Przedłożona koncepcja technologii eksploatacji, po opracowaniu w oparciu o nią projektu technicznego, stwarza szansę i możliwość efektywnego technicznie i ekonomicznie wybierania złoża cienkiego w warunkach kopalń LGOM, ogranicza stan większości zagrożeń występujących w tych kopalniach, w tym zawałami, gazowego i klimatycznego, pozwala na optymalny dobór wysokości furty eksploatacyjnej, stwarza szansę bezpiecznego wybierania złoża zalegającego na dużej głębokości. Bibliografia [1] Butra J., 2001, Metoda doboru systemu eksploatacji złóż rud miedzi w polach o jednorodnej charakterystyce geologicznej. Wydawnictwo PAN IGSMiE Studia Rozprawy Monografie, Kraków. [2] Danis M., Gola S., Matusz C., 2014, Problemy eksploatacji złoża zagrożonego tąpaniami w warunkach współwystępowania zagrożenia gazowego w ZG Polkowice Sieroszowice. Przegląd Górniczy, nr 4. [3] Kabiesz J. (red), 2013, Górnicze Zagrożenia Naturalne Prewencja zagrożeń naturalnych, Wydawnictwo GIG (Gryciuk A., Kirej M., Laskowski M., Mirek A., Półtorak M., 2013: Zagrożenia naturalne i podejmowane działania profilaktyczne w KGHM Polska Miedź S.A.O/ZG Rudna w latach ). [4] KGHM Polska Miedź S.A., 2013, Kompleksowe projekty eksploatacji złoża w warunkach zagrożenia tąpaniami na lata O/ZG Lubin, O/ZG Polkowice- Sieroszowice, O/ZG Rudna. [5] Konopko W., 2000, O zagrożeniu sejsmicznym i tąpaniami w kopalniach LGOM. Tąpania 2000 Profilaktyka tąpaniowa w warunkach zagrożeń skojarzonych, Prace naukowe GIG, seria Konferencje. [6] Konopko W. (red), 1997, Ukierunkowane hydroszczelinowanie skał i możliwości jego wykorzystania, Prace Naukowe GIG, nr 824. [7] Konopko W., Makówka J., 2000, Prawdopodobieństwo tąpnięcia i ryzyko wypadku w polskim górnictwie węgla i miedzi, Przegląd Górniczy, nr 10. [8] Konopko W., Myszkowski J., 2005, Wyprzedzająca profilaktyka tąpaniowa, Przegląd Górniczy, nr 9. [9] Mirek A., Laskowski M., Respondek A., Gryciuk A., 2010, Wyrzut gazów i skał w O/ZG Rudna incydent czy tendencja?, Górnicze Zagrożenia naturalne Bezpieczne stanowisko pracy w górnictwie podziemnym węgla kamiennego i rud miedzi, Wydawnictwo GIG. [10] Muzyka H., Soroko K., Kowalik M., Gola S., 2005, Efektywne rozmieszczenie maszyn chłodniczych przy eksploatacji rudy miedzi systemem J-UGR-PS, Eksploatacja podpoziomowa zagrożenia górnicze, XII Międzynarodowa Konferencja Naukowo- Techniczna Górnicze Zagrożenia Naturalne 2005, Wydawnictwo GIG. [11] Pacwa K., Malewski J., 2013, Opis koncentracji miedzi w profilu złoża i propozycja jego wykorzystania w planowaniu produkcji, Przegląd Górniczy, nr 7. [12] Pawłowicz K., 1996, Strzelania torpedujące jako metoda zapobiegania tąpaniom, Prace Naukowe GIG, nr 803. [13] Podolski R., 2014, Zagrożenie gazowe w kopalniach rud miedzi przegląd regulacji oraz zasad ich rozpoznania, Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie, nr 8. [14] Soroko K., Wysocka L., Gola S., 2007, Wpływ tamowania zrobów na długość frontu eksploatacyjnego w aspekcie występowania temperatury dopuszczalnej przy eksploatacji systemem J-UGR-PS, Systemowe wspomaganie profilaktyki zagrożeń naturalnych prawo, nauka, praktyka, Prace Naukowe GIG Górnictwo i Środowisko, nr IV.

18 34