GOSPODARKA SUROWCAMI MINERALNYMI Tom 24 2008 Zeszyt 1/2 EDWARD PIECZORA* Prognoza rozwoju szynowych systemów transportowych stosowanych w podziemiach kopalñ wêgla kamiennego Wprowadzenie Jednym z najwa niejszych aspektów rozwojowych górnictwa wêgla kamiennego warunkuj¹cych wzrost jego efektywnoœci jest zapewnienie wysokiej koncentracji produkcji przez zmniejszanie liczby przodków wydobywczych, przy jednoczesnej zwiêkszonej ich zdolnoœci produkcyjnej. Wymaga to zastosowania maszyn i urz¹dzeñ nowej generacji o du ej wydajnoœci, trwa³oœci i niezawodnoœci, charakteryzuj¹cych siê du ymi gabarytami i masami, przy tym niejednokrotnie bardzo kosztownych. Efektywne wykorzystanie tych maszyn jest uwarunkowane szybkim i sprawnym transportem do miejsca pracy, dziêki czemu wzrasta efektywny czas ich wykorzystania. Ostatnie lata charakteryzuj¹ siê dynamicznym rozwojem nowych i udoskonalaniem tradycyjnych œrodków transportu. 1. Aktualnie stosowane szynowe systemy transportowe w podziemiach kopalñ wêgla kamiennego 1.1. G ó r n i c t w o k r a j o w e Obecnie systemy transportu podziemnego bazuj¹ na: kopalnianych kolejach podziemnych na g³ównych drogach transportowych, kolejach podwieszanych lub sp¹gowych w transporcie oddzia³owym. * Mgr in., Centrum Mechanizacji Górnictwa KOMAG, Gliwice; e-mail: epieczora@komag.eu
222 Dominuj¹cy jeszcze kilka lat temu transport linowymi kolejkami podwieszanymi i sp¹gowymi jest obecnie zastêpowany urz¹dzeniami z napêdem spalinowym. Natomiast transport lin¹ otwart¹ za pomoc¹ ko³owrotów, powszechnie stosowany jeszcze w latach osiemdziesi¹tych ubieg³ego stulecia, jest stopniowo ograniczany. 1.1.1. Kopalniane koleje podziemne Kopalniana kolej podziemna stanowi w polskim górnictwie wêgla kamiennego podstawowy system transportu maszyn, urz¹dzeñ i materia³ów, przewozu ludzi oraz transportu (odstawy) ska³y p³onnej. Transport urobku wozami zosta³ w znakomitej wiêkszoœci zast¹piony odstaw¹ przenoœnikami taœmowymi. W sk³ad urz¹dzeñ kopalnianej kolei podziemnej wchodz¹: urz¹dzenia sta³e (tory kolejowe, stacje, dworce, itp.), tabor trakcyjny (lokomotywy), tabor wozowy, aparatura, urz¹dzenia mechaniczne, w tym blokady oraz aparatura do sterowania i zarz¹dzania prac¹ kolei. Kluczowy dla kopalnianej kolei podziemnej jest tabor trakcyjny, czyli lokomotywy. Do ci¹gniêcia wozów kopalnianej kolei podziemnej stosowane s¹ lokomotywy: elektryczne przewodowe (z zewnêtrznym Ÿród³em zasilania z trakcji), elektryczne akumulatorowe (z wewnêtrznym Ÿród³em zasilania), pneumatyczne, spalinowe (wyposa one w silniki wysokoprê ne). Lokomotywy elektryczne przewodowe stosowane s¹ powszechnie w wyrobiskach zaliczonych do stopnia a niebezpieczeñstwa wybuchu metanu, w których prêdkoœæ powietrza jest nie mniejsza od 1m/s. Podstawowymi typami lokomotyw przewodowych s¹: Ld-22 i Ld-31 wyprodukowane w latach 1970 1988 przez ChWKS Konstal w Chorzowie. Stosowany obecnie tabor jest znacznie wyeksploatowany. W wyrobiskach o zagro eniu metanowym oraz wyrobiskach o stopniu a niebezpieczeñstwa wybuchu metanu, w których prêdkoœæ powietrza jest mniejsza od 1m/s stosowane s¹ lokomotywy elektryczne akumulatorowe (budowy przeciwwybuchowej). Powszechnie stosowanymi lokomotywami akumulatorowymi s¹ lokomotywy typu Ldag-05 i Lea-12BM produkowane do 1998 r. w ChWKS Konstal. Stosowany tabor jest równie mocno wyeksploatowany. W kopalniach o zagro eniu metanowym, g³ównie JSW S.A., przez kilkadziesi¹t lat g³ównym typem stosowanych lokomotyw by³y lokomotywy z napêdem pneumatycznym typu Jung (Niemcy) oraz BVD (Czechy). Lokomotywy te wymaga³y zabudowy instalacji sprê onego powietrza o ciœnieniu 20 MPa od powierzchni po wszystkie wyrobiska, w których odbywa³ siê transport. Z tego wzglêdu oraz bardzo niskiej sprawnoœci napêdu, stosowanie tego typu lokomotyw by³o bardzo kosztowne. Lokomotywy spalinowe, wdra ane od kilkudziesiêciu lat w polskich kopalniach wêgla kamiennego s¹ nowoœci¹ w krajowym górnictwie. Obecnie jedynymi kopalniami stosu-
j¹cymi tego typu lokomotywy s¹: LW Bogdanka, KWK Borynia, KWK Jankowice. Podstawowe dane techniczne stosowanych lokomotyw podano w tabeli 1. Do transportu urobku (w tym ska³y p³onej), a tak e elementów urz¹dzeñ stosuje siê wozy, które ze wzglêdu na pojemnoœæ skrzyni ³adunkowej dziel¹ siê na: wozy ma³e do 1,5 m 3 pojemnoœci w³¹cznie, wozy œrednie od pojemnoœci 1,5 m 3 do3m 3 w³¹cznie, wozy du e o pojemnoœci 3m 3. Ze wzglêdu na sposób opró niania wozy urobkowi dzieli siê na: opró niane w wywrotnicy, samowy³adowcze. Ponadto ze wzglêdu na sposób zawieszenia nadwozia wozy dzieli siê na: nieresorowane, resorowane. 223 Podstawowe dane techniczne stosowanych lokomotyw Main technical data of used locomotives TABELA 1 TABLE 1 Kopalniany tor kolejowy szerokoœæ toru standard: 600, 750, 900 mm inne stosowane: 450, 470, 480, 550, 620, 630, 640, 785 mm Lokomotywy elektryczne przewodowe 1 napiêcie sieci zasilaj¹cej 250 V lub 600 V 2 max. moc godzinna 95 kw 3 max. si³a uci¹gu 34 kn 4 max. masa 14 t Lokomotywy elektryczne akumulatorowe Ldag 05 Lea 12 BM 1 napiêcie 84 V 144 V 2 pojemnoœæ baterii 420 Ah 760 Ah 3 moc godzinna 11 kw 40 kw 4 si³a poci¹gowa 5,3 kn 15,7 kn 5 masa 5 000 kg 12 000 kg Lokomotywy pneumatyczne 1 max. ciœnienie sprê. powietrza 20 MPa 2 max. moc 52 kw 3 max. si³a uci¹gu 10 kn Lokomotywy spalinowe 1 max. moc silnika spalinowego 81 kw 2 max. prêdkoœæ jazdy 5 m/s 3 max. si³a uci¹gu 40 kn
224 Do transportu urz¹dzeñ i materia³ów stosowane s¹ ró ne rozwi¹zania wozów i platform, m.in.: wozy do transportu materia³ów d³ugich, wozy do transportu elementów obudowy chodnikowej, wozy kontenerowe do transportu drobnicy, wozy kontenerowe do transportu paletyzowanych materia³ów sypkich, wozy do transportu górniczych œrodków strza³owych, platformy do transportu organów urabiaj¹cych kombajnów œcianowych, platformy do transportu ciê kich urz¹dzeñ wielkogabrytowych (w tym kompletnych sekcji œcianowej obudowy zmechanizowanej). Do przewozu ludzi stosowane s¹ wozy osobowe i sanitarne. W przypadku przewozu ludzi musi istnieæ mo liwoœæ nadania sygna³u przez jad¹cych w wozach do maszynisty lokomotywy, a ka dy wóz musi byæ wyposa ony w urz¹dzenie hamuj¹ce. 1.1.2. Linowe systemy transportowe Transport materia³ów z wykorzystaniem kolei szynowych z napêdem linowym polega na przemieszczaniu ³adunków: podwieszonych do zestawu transportowego, którego wózki noœne poruszaj¹ siê po torze szynowym podwieszonym do obudowy wyrobiska lub za pomoc¹ kotew do stropu wyrobiska (koleje podwieszane), u³o onych na platformach zestawu transportowego, przemieszczaj¹cego siê po torze szynowym u³o onym na sp¹gu stabilizowanym za pomoc¹ kotew do sp¹gu wyrobiska (koleje sp¹gowe). Elementem wymuszaj¹cym ruch zestawu transportowego wzd³u jezdni szynowej jest lina ci¹gn¹ca zabudowana w uk³adzie bez koñca, napêdzana ko³owrotem przewojowym. Podstawowe dane techniczne napêdów kolei linowych przedstawione s¹ w tabeli 2. Kolejki podwieszane lub sp¹gowe z napêdem linowym stosuje siê w wyrobiskach chodnikowych poziomych i nachylonych do 30 jako urz¹dzenia transportowe zaopatruj¹ce Zestawienie parametrów technicznych napêdów linowych produkcji krajowej List of technical parameters of rope drives of Polish manufacture TABELA 2 TABLE 2 Typ napêdu Maksymalna si³a w linie [kn] Maksymalna prêdkoœæ liny [m/s] HNK-1 30 2 MNK 1/30 30 0,75 HNK-2 63 2 HNK-3 100 1,5 NK-100H 100 2
225 przodki chodnikowe i œciany w materia³y eksploatacyjne, a tak e jako œrodek transportu maszyn i urz¹dzeñ. Kolejki te wykorzystuje siê równie do przewozu ludzi: w przypadku kolei podwieszonych w kabinach osobowych, w przypadku kolei sp¹gowych w kabinach nak³adanych na platformy transportowe i wózki hamulcowe. Istnieje mo liwoœæ równoczesnego przewozu ludzi i transportu materia³ów. Zasadnicz¹ niedogodnoœci¹ ruchow¹ przy stosowaniu kolei z napêdem linowym jest mo liwoœæ prowadzenia transportu wzd³u z góry wyznaczonej trasy. Ju ka de wyd³u enie (lub skrócenie) tej trasy wymaga odpowiedniego wyd³u enia (lub skrócenia) liny, co niew¹tpliwie nale y do operacji czaso- i pracoch³onnej. Natomiast z chwil¹ koniecznoœci prowadzenia transportu wzd³u trasy rozga³êzionej, nale y do ka dego odga³êzienia zamontowaæ oddzieln¹ linê z w³asnym napêdem, co w efekcie staje siê czêsto ruchowo i ekonomicznie nieop³acalne. Transport lin¹ otwart¹ jest realizowany na torze szynowym za pomoc¹ wozów lub platform ko³owych i ko³owrotów. Na nachyleniach transport jest zabezpieczany za pomoc¹ tzw. ³apaków torowych, których zadaniem jest wyrzucenie z toru œrodka transportu w sytuacji gdy zostanie przekroczona prêdkoœæ wolnego przejazdu nad ³apakiem. Aktywowanie ³apaka jest uzale nione od iloœci energii przekazywanej na jego wystaj¹ce w górê, ruchome ramiê, przez pierwsz¹ oœ zestawu ko³owego. Jednak urz¹dzenia te s¹ bardzo zawodne, a ich skutecznoœæ w¹tpliwa nawet w przypadku prawid³owego zadzia³ania. Ostatnia nowelizacja przepisów ograniczy³a ich stosowanie do 15 i masy brutto 3000 kg. Okolicznoœæ ta znacz¹co przyspiesza zanik tego rodzaju transportu. Jednak w pracach pomocniczych, na niewielkich odleg³oœciach, transport tego rodzaju mo e mieæ swoje ekonomiczne uzasadnienie. Dlatego te w CMG Komag opracowano szynowy wóz hamowania awaryjnego SWHA przeznaczony do asekuracji transportu lin¹ otwart¹ zestawów transportowych o masie brutto do 25 000 kg na na nachyleniach do 25. Wóz ten jest obecnie wdra any do eksploatacji przez firmê Patentus S.A. Zasadniczymi wadami transportu linowego s¹: brak wizualnego kontaktu pracownika obs³uguj¹cego napêd z zestawem transportowym, mo liwoœæ niekontrolowanego zerwania liny ci¹gn¹cej i wynikaj¹ce st¹d zagro enie wypadkowe, konieczne sta³e nak³ady na konserwacjê liny oraz zespo³u jej rolek prowadz¹cych na trasie jezdnej. Wymienione wady szynowych kolei z napêdem linowym i transportu lin¹ otwart¹, powoduj¹, e coraz powszechniej wprowadzane s¹ do eksploatacji koleje podwieszane i sp¹gowe z napêdem w³asnym spalinowym. 1.2. G ó r n i c t w o œ w i a t o w e W górnictwie pozaeuropejskim podstawowymi urz¹dzeniami transportowymi s¹ samojezdne wozy oponowe z napêdem w³asnym (spalinowym b¹dÿ elektrycznym akumulatorowym).
226 W kopalniach europejskich stosowana jest kopalniana kolej podziemna m.in.: w kopalniach niemieckich, czeskich, s³owackich, ukraiñskich; jednak e brak jest powszechnych informacji o dynamicznym rozwoju tego systemu transportowego. W kopalniach czeskich i s³owackich powszechnie stosowane s¹ lokomotywy spalinowe rodzimej produkcji (np. firmy Ferritt, Strojarne). Znanym europejskim producentem górniczych lokomotyw jest brytyjska f-ma Clayton, wykonuj¹ca ró nego rodzaju lokomotywy na konkretne zamówienie klientów. W ostatnich latach obserwuje siê w krajach europejskich (Niemcy, Czechy, S³owacja) dynamiczny rozwój kolei podwieszanych z napêdem w³asnym. Znane s¹ równie koleje sp¹gowe z napêdem w³asnym (np. firmy Scharf, Becker Warkop). 2. Perspektywy rozwoju podziemnych systemów transportowych Dalszy rozwój podziemnych systemów transportowych w kopalniach wêgla kamiennego nale y rozwa aæ w nastêpuj¹cych aspektach: parametrów transportowanych ³adunków (masy jednostkowe oraz wymiary), dostosowania infrastruktury wyrobisk transportowych do przysz³ych technologii transportu, wymaganego poziomu bezpieczeñstwa prowadzenia prac transportowych, w tym w aspekcie toksycznoœci spalin emitowanych przez silniki wysokoprê ne, warunków górniczo-geologicznych, w jakich s¹ i bêd¹ wykonywane wyrobiska transportowe, aktualnie stosowanych systemów transportowych oraz œrodków transportu, zw³aszcza w aspekcie ich efektywnoœci, konkurencyjnoœci przewidywanych nowych systemów transportowych i œrodków transportu, minimalizacji skutków oddzia³ywania na œrodowisko naturalne, uwarunkowañ ekonomicznych celowoœci i op³acalnoœci zastosowania nowych systemów transportowych i œrodków transportu. Rozwi¹zanie efektywnej i bezpiecznej dostawy i przemieszczania urz¹dzeñ w podziemnych wyrobiskach górniczych wymaga zastosowania systemów transportowych pozwalaj¹cych na: zwiêkszenie mo liwoœci transportowanych ³adunków, z eliminacj¹ pracoch³onnego i niebezpiecznego demonta u i powtórnego monta u maszyn (zw³aszcza sekcji zmechanizowanych obudów œcianowych), eliminacjê prze³adunków na drodze transportowej, sta³¹ kontrolê wizualn¹ przemieszczanego ³adunku, w celu mo liwoœci natychmiastowej reakcji obs³ugi w sytuacjach krytycznych, wprowadzenie konteneryzacji, zw³aszcza w zakresie dostaw materia³ów do dr¹ onych przodków chodnikowych,
227 mo liwoœæ ³atwej i szybkiej zmiany konfiguracji jezdni szynowej, wyeliminowanie œrodków transportu napêdzanych lin¹, mo liwoœæ wykorzystania zastosowanych œrodków transportu do przewozu za³óg górniczych, mo liwoœæ sta³ego zdalnego nadzoru nad przemieszczaniem siê jednostki ³adunkowej, np. za³adowanego wozu na terenie ca³ego zak³adu górniczego, przy wykorzystaniu dedykowanego systemu komputerowego. 2.1. Rozwój kopalnianej kolei podziemnej Istniej¹ca infrastruktura kopalnianej kolei podziemnej (torowiska, zajezdnie, posiadana przez kopalnie znaczna liczba ró nego rodzaju wozów) oraz wieloletnie tradycje stosowania w krajowym górnictwie tego systemu transportu stymuluje dalsze jego stosowanie przy nowoczesnym rozwoju taboru trakcyjnego. Podstawowymi czynnikami wp³ywaj¹cymi na rozwój taboru trakcyjnego jest znaczne wyeksploatowanie istniej¹cego taboru trakcyjnego oraz ci¹g³e doskonalenie podstawowych komponentów stosowanych do budowy lokomotyw. W kopalniach posiadaj¹cych infrastrukturê umo liwiaj¹c¹ stosowanie lokomotyw elektrycznych (przewodowych b¹dÿ akumulatorowych) nadal bêdzie stosowany ten rodzaj taboru trakcyjnego. W zwi¹zku z tym nale y spodziewaæ siê rozwoju konstrukcji tego typu lokomotyw ukierunkowanego na zastosowanie: nowoczesnych silników elektrycznych (np. z magnesami sta³ymi), nowej generacji baterii akumulatorowych (np. z elektrolitem sta³ym, nie wymagaj¹cych obs³ugi, nie wydzielaj¹cych wodoru podczas ³adowania, o du ej pojemnoœci w stosunku do masy), nowoczesnych energo-elektronicznych przekszta³tnikowych uk³adów zasilaj¹cych, elektronicznych uk³adów steruj¹cych i diagnostycznych przekazuj¹cych bezprzewodowo informacje o stanach pracy do dozoru na powierzchni oraz s³u b serwisowych. Zalety stosowania napêdów spalinowych w kolejach podwieszanych bêd¹ stymulowaæ coraz powszechniejsze stosowanie lokomotyw spalinowych do kopalnianej kolei podziemnej. Istotnym czynnikiem jest mo liwoœæ wykorzystania ju posiadanych przez kopalnie zajezdni, komór tankowania i przeszkolonej w tym zakresie obs³ugi. Ograniczeniem s¹ warunki wentylacyjne, a przede wszystkim emisja szkodliwych spalin do atmosfery kopalnianej. Nale y mieæ równie na uwadze fakt, i lokomotywy tego typu s¹ Ÿród³em ha³asu oraz emisji ciep³a. 2.2. Rozwój kolei podwieszonych i sp¹gowych z napêdem w³asnym Rosn¹ca iloœci napêdów spalinowych wykorzystywanych w kopalniach oraz istniej¹ca ju infrastruktura sk³oni³a wielu u ytkowników do zast¹pienia napêdów linowych kolei
228 podwieszanych i sp¹gowych napêdami w³asnymi. Rozwi¹zanie to pozwoli³o na eliminacjê niedogodnoœci transportu linowego w wyrobiskach nachylonych czyni¹c go bardziej mobilnym, w którym d³ugoœæ drogi transportowej nie jest ograniczona d³ugoœci¹ liny ci¹gn¹cej. Pojawiaj¹ce siê nowe rozwi¹zania lokomotyw podwieszonych i ci¹gników szynowych o zwiêkszonej sile uci¹gu by³y odpowiedzi¹ na zwiêkszaj¹ce siê masy maszyn i urz¹dzeñ górniczych, które dla zwiêkszenia efektywnoœci transportu mog¹ byæ przewo one w ca³oœci. Obecnie rozwój tego typu transportu ukierunkowany jest na zwiêkszenie noœnoœci jezdni szynowych. Ma to znaczenie zw³aszcza przy jezdniach podwieszonych, które tradycyjnie by³y zamocowane do obudowy chodnikowej. Nowe rozwi¹zania jezdni podwieszonych to nie tylko wzmocnienie samego profilu szyn jezdnych, ale równie nowe typy zawiesi i systemu zawieszania z wykorzystaniem niezale nego kotwienia. 2.3. Zintegrowany system transportu Istotn¹ cech¹ zintegrowanego systemu transportu jest mo liwoœæ transportowania ciê - kich wielkogabarytowych jednostek transportowych w ca³oœci bez prze³adunków, na tej samej platformie transportowej. Za³o ony cel jest mo liwy do realizacji dziêki zastosowaniu szynowych kolei sp¹gowych (z napêdem w³asnym), których tor jest u³o ony na ca³ej drodze transportu, a wiêc na g³ównych i oddzia³owych (w tym nachylonych) drogach transportu. Z uwagi na za³o one pokonywanie tras poziomych i znacznych nachyleñ (do ±30 ), maj¹c na uwadze zapewnienie bezpieczeñstwa i efektywnoœæ transportu, systemy takie bêd¹ wymaga³y stosowania maszyn z podwójnymi uk³adami napêdowymi. Na poziomych odcinkach toru si³a poci¹gowa mo e byæ realizowana poprzez wymuszenie sprzê enia ciernego lub konwencjonalnie-adhezyjnego. Na nachyleniach bêdzie stosowany drugi napêd zêbatkowy. Si³a poci¹gowa powstaje dziêki wspó³pracy kszta³towego (np. sworzniowego lub zêbatego) ko³a (kó³) umieszczonego w pojeÿdzie trakcyjnym z listw¹ kszta³tow¹ (np. zêbat¹) po³¹czon¹ trwale z torowiskiem. Obecnie wdro ono ju dwa rozwi¹zania pilotowych egzemplarzy ci¹gników spalinowych wyposa onych w podwójny uk³ad napêdowy. SKZ-81 produkcji RFM RYFAMA w kopalni Bielszowice, PIOMA-VACAT produkcji firm PIOMA S.A. oraz VACAT Sp.z o.o. w kopalni Weso³a. Ci¹gnik spalinowy SKZ-81 ma mo liwoœæ poruszania siê w wyrobiskach poziomych po torze szynowym podobnie jak lokomotywa o napêdzie spalinowym oraz w wyrobiskach nachylonych, równie po torze szynowym wyposa onym w zêbatkê. Praktycznie mo liwy jest transport ³adunku o masie 35 000 kg od szybu do przodku wydobywczego, bez prze- ³adunku, niezale nie od nachylenia dróg transportu. Na efektywnoœæ takiego transportu ma wp³yw relacja d³ugoœci poziomej i nachylonej drogi transportu oraz iloœæ zastosowanych ci¹gników. Zastosowanie uniwersalnej platformy transportowej, mog¹cej siê poruszaæ na trasie poziomej i nachylonej, umo liwia jej stosowanie z klasyczn¹ lokomotyw¹, jak i z dedykowanym ci¹gnikiem SKZ-81. Mo liwe jest stosowanie na odcinkach poziomych zwy-
229 k³ych lokomotyw, i przepinanie za³adowanej platformy do ci¹gnika SKZ-81 pracuj¹cego na nachyleniu, bez prze³adunku przewo onego obiektu z platformy na platformê. Ci¹gnik PIOMA-VACAT mo e siê poruszaæ na trasie ceownikowej. Podwójny system napêdowy dzia³aj¹cy na zasadzie sprzê enia ciernego lub zêbatego pozwala na osi¹ganie wiêkszych prêdkoœci przejazdowych na odcinkach poziomych i wiêkszych si³ uci¹gu na odcinkach nachylonych. System ten pozwala na efektywne wykorzystanie zainstalowanej mocy przy maksymalnych mo liwych prêdkoœciach transportu. 2.4. Kierunki rozwoju napêdów urz¹dzeñ transportowych Dalszy rozwój napêdów urz¹dzeñ transportowych zmierza obecnie do wykorzystywania silników spalinowych o wiêkszej mocy, g³ównie w aspekcie koniecznoœci zwiêkszania prêdkoœci transportu. Nowe rozwi¹zania ci¹gników maj¹ zainstalowane moce powy ej 100 kw. Odnotowane tendencje iloœciowe i jakoœciowe zwiêkszania udzia³u napêdów spalinowych z pewnoœci¹ spowoduj¹ koniecznoœæ udoskonalenia uk³adów odprowadzania spalin i zmniejszania ich toksycznoœci. Rozwój napêdów spalinowych bêdzie ukierunkowany na ograniczenie emisji spalin z jednoczesnym uzyskaniem maksymalnej sprawnoœci uk³adu napêdowego. W zwi¹zku z tym nale y prognozowaæ, e oprócz czysto mechanicznej czy te hydraulicznej transmisji mocy z silnika spalinowego na ko³a jezdne, pojawi¹ siê napêdy spalinowo-elektryczne, których dalszy rozwój bêdzie ukierunkowany na mo liwoœæ odzysku energii w procesie hamowania (w tym równie podczas zjazdu po upadzie) z jednoczesn¹ jej akumulacj¹. Energia ta bêdzie wykorzystywana w przypadku zwiêkszonych oporów ruchu napêdzanego pojazdu. W ten sposób, etapowo, zostanie opracowany napêd hybrydowy, spalinowo-elektryczny. Taki rodzaj napêdu pozwoli na wykorzystywanie pracy silnika spalinowego w optymalnym zakresie jego prêdkoœci obrotowej (tj. minimum emisji przy maksymalnej sprawnoœci) w wiêkszym zakresie ni w napêdzie konwencjonalnym. Prawdopodobnie rozwój hybrydowych pojazdów samochodowych przyczyni siê do zmniejszenia kosztu zakupu komponentów uk³adów hybrydowych, co mo e stymulowaæ równie rozwój napêdów hybrydowych dla górnictwa wêglowego. Doskonalenie nowej generacji akumulatorów i silników elektrycznych, mo e spowodowaæ w przysz³oœci ograniczenie napêdów spalinowych do tras d³ugich i energoch³onnych. Napêdy spalinowe i elektryczne bêd¹ rozwijane zgodnie z potrzebami i uwarunkowaniami zrównowa onego rozwoju. 3. Przewidywane kierunki prac badawczo-rozwojowych Wprowadzanie napêdów spalinowych do wyrobisk górniczych skutkuje nie tylko zwiêkszeniem efektywnoœci systemu transportowego ale równie pogorszeniem komfortu pracy za³ogi. Napêd spalinowy jest Ÿród³em zarówno emisji zanieczyszczeñ gazowych, ciep³a, jak i ha³asu.
230 Z tego wzglêdu prace badawczo-rozwojowe ukierunkowuj¹ siê na ograniczeniu tych niedogodnoœci. Mo na tu wyró niæ nastêpuj¹ce kierunki prac: zwiêkszenie wydatku mocy silnika przy niezmienionym zu yciu paliwa, zmniejszenie emisji szkodliwych sk³adników spalin, zmniejszenie emisji ciep³a i ha³asu ze spalinowej jednostki napêdowej, optymalizacja oprzyrz¹dowania silnika (alternator, rozrusznik, elementy monitoringu) pod k¹tem zmniejszenia zu ycia energii oraz zmniejszenia kosztów wytworzenia, opracowanie napêdów hybrydowych spalinowo-elektrycznych, opracowanie napêdów elektrycznych z now¹ generacj¹ akumulatorów i silników elektrycznych. Coraz szersze stosowanie technik mikroprocesorowych, tak e w podziemiach kopalñ wêgla kamiennego, pozwala na domniemanie intensywnego rozwoju automatyzacji szynowych systemów transportu w najbli szych kilkunastu latach. Scenariusze rozwoju dotycz¹ tu: automatyzacji transportu w podziemiach kopalni, zastosowania mikroprocesorowych uk³adów sterowania w doskonaleniu sterowania, bezpieczeñstwa i diagnostyki urz¹dzeñ transportowych. Publikacja zosta³a opracowana w ramach projektu nr WKP_1/1.4.5/2/2006/9/12/590/2006/U pt.: Scenariusze rozwoju technologicznego przemys³u wydobywczego wêgla kamiennego, wspó³finansowanego z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego. LITERATURA [1] B u d z y ñ s k i Z., D o b r z a n i e c k i P., S u f f n e r H., 2007 Nowoczesne lokomotywy do³owe produkcji Energomechanik Sp. z o.o. Transport Przemys³owy nr 3. [2] Drwiêga A., Pieczora E., 2007 Nowe rozwi¹zanie górniczej kolei sp¹gowej o podwójnym systemie napêdowym. Szko³a Eksploatacji Podziemnej 2007 Materia³y Konferencyjne. [3] Pieczora E.,2007 Nowe rozwi¹zania górniczych urz¹dzeñ transportowych podnosz¹ce bezpieczeñstwo pracy. Materia³y konferencyjne z 12 Miêdzynarodowej Konferencji Hornicka Ostrava 2007, Ostrawa 18 20.09.2007. [4] S i e d l a r A., F u r m a n i k K., 1977 System zintegrowanego transportu pomocniczego dla kopalñ podziemnych w œwietle nowych zadañ. Materia³y miêdzynarodowej konferencji naukowo-technicznej Modernizacja systemu transportu podziemnego, Komag-SITG, Szczyrk, czerwiec 1977.
231 PROGNOZA ROZWOJU SZYNOWYCH SYSTEMÓW TRANSPORTOWYCH STOSOWANYCH W PODZIEMIACH KOPALÑ WÊGLA KAMIENNEGO S³owa kluczowe Górnictwo, szynowy system transportowy, stan aktualny, rozwój. Streszczenie W artykule omówiono stan aktualny stosowanych w kopalniach wêgla systemów transportowych na g³ównych i oddzia³owych drogach transportu w nawi¹zaniu do uwarunkowañ lat ubieg³ych. Podano przyk³ady stosowanych urz¹dzeñ. Wskazano obecne tendencje rozwojowe w aspekcie coraz szerzej stosowanych napêdów spalinowych i ich ograniczeñ. W ostatnim punkcie wyszczególniono kierunki prac badawczo-rozwojowych, które bêd¹ zmierzaæ do uzyskania nowych jakoœciowo napêdów spalinowych i elektrycznych. Obecnie krajowe systemy transportu podziemnego bazuj¹ na: kopalnianych kolejach podziemnych na g³ównych drogach transportowych, opartych na lokomotywach elektrycznych (przewodowych i akumulatorowych), pneumatycznych oraz spalinowych, kolejach podwieszanych lub sp¹gowych z napêdem spalinowym w transporcie oddzia³owym. Dominuj¹cy jeszcze kilka lat temu transport linowymi kolejkami podwieszanymi i sp¹gowymi jest obecnie zastêpowany urz¹dzeniami z napêdem spalinowym, natomiast transport lin¹ otwart¹ za pomoc¹ ko³owrotów, stosowany powszechnie jeszcze w latach osiemdziesi¹tych ubieg³ego stulecia, jest stopniowo ograniczany. W górnictwie pozaeuropejskim podstawowymi urz¹dzeniami transportowymi s¹ samojezdne wozy oponowe z napêdem w³asnym (spalinowym b¹dÿ elektrycznym akumulatorowym). W kopalniach europejskich stosowana jest kopalniana kolej podziemna m.in.: w kopalniach niemieckich, czeskich, s³owackich, ukraiñskich; jednak e brak jest powszechnych informacji o dynamicznym rozwoju tego systemu transportowego. Istniej¹ca w polskich kopalniach infrastruktura kopalnianej kolei podziemnej (torowiska, zajezdnie, posiadana przez kopalnie znaczna liczba ró nego rodzaju wozów) oraz wieloletnie tradycje stosowania w krajowym górnictwie tego systemu transportu stymuluje dalsze jego stosowanie przy nowoczesnym rozwoju taboru trakcyjnego. Wprowadzanie napêdów spalinowych do wyrobisk górniczych skutkuje nie tylko zwiêkszeniem efektywnoœci systemu transportowego, ale równie pogorszeniem komfortu pracy za³ogi. Napêd spalinowy jest Ÿród³em emisji zanieczyszczeñ gazowych, ciep³a, jak równie Ÿród³em ha³asu. Z tego wzglêdu prace badawczo-rozwojowe ukierunkowuj¹ siê na ograniczeniu tych niedogodnoœci. Mo na tu wyró niæ nastêpuj¹ce kierunki prac: zwiêkszenie wydatku mocy silnika przy niezmienionym zu yciu paliwa, zmniejszenie emisji szkodliwych sk³adników spalin, zmniejszenie emisji ciep³a i ha³asu ze spalinowej jednostki napêdowej, optymalizacja oprzyrz¹dowania silnika (alternator, rozrusznik, elementy monitoringu) pod k¹tem zmniejszenia zu ycia energii oraz zmniejszenia kosztów wytworzenia, opracowanie napêdów hybrydowych spalinowo-elektrycznych, opracowanie napêdów elektrycznych z now¹ generacj¹ akumulatorów i silników elektrycznych. Coraz szersze stosowanie technik mikroprocesorowych, tak e w podziemiach kopalñ wêgla kamiennego, pozwala na domniemanie intensywnego rozwoju automatyzacji szynowych systemów transportu w najbli szych kilkunastu latach. Scenariusze rozwoju dotycz¹ tu: automatyzacji transportu w podziemiach kopalni, zastosowania mikroprocesorowych uk³adów sterowania w doskonaleniu sterowania, bezpieczeñstwa i diagnostyki urz¹dzeñ transportowych.
232 FORECAST OF DEVELOPMENT OF RAIL TRANSPORTATION SYSTEMS USED IN HARD COAL MINE UNDERGROUND Key words Mining industry, rail transportation system, present state-of-the-art, development Abstract The present state-of-the-art transportation systems used in hard coal mines on main and divisional routes was discussed in comparison to the conditions from previous years. Examples of used machines were given. Current development trends in the aspect of more and more extended use of Diesel engines as well as resulting limitations were indicated. In the last item directions of R & D work, which is aimed at designing new Diesel and electric drives were specified. The present Polish underground transportation systems are based on: mineundergroundrailwaysystemsusedonmaintransportation routes with electric (traction and battery), pneumatic and diesel locomotives, suspended monorails or floor-mounted railways with diesel drive used in divisional transportation system. Rope transportation, in suspended monorails or floor-mounted railways, which prevailed few years ago, is currently replaced by the machines with a diesel drive. While transportation by open rope in winches, commonly used in 1980-ties is gradually reduced. Self-propelled tire cars with own drive (diesel or electric-battery) are the main transportation means in outside Europe s mining industry. In the European mining industry the mine underground railway is used, among others, in German, Slovak, Ukrainian mines, however, there is no information about dynamic development of that transportation system. The underground railway system existing in Polish mines (tracks, depots and significant number of different cars) as well as long tradition of using such a transportation system in Poland stimulates its further use at a development of state-of-the-art traction rolling stokes. Implementation of diesel drives to mine workings causes not only an increase of effectiveness of the transportation system, but also it deteriorates the work comfort. Diesel drive is a source of noxious gases and heat emission as well as of noise generation. Because of that the research work is oriented onto elimination of these inconveniences. We can distinguish the following work directions: increase of engine power at the same fuel consumption, reduction of noxious contaminants in exhaust gases, reduction of heat and noise emission from a diesel drive unit, optimization of engine instrumentation (alternator, starter, monitoring components) in the aspect of reduction of energy consumption and production costs, development of hybrid (diesel-electric) drives, development of electric drives with batteries and electric motors of new generation. Broader use of microprocessor technology, also in hard coal mine undergrounds, allows expecting an intensive development of automation of railway transportation systems in the next years. Development scenarios concern the following: transport automation in mine underground, application of microprocessor control systems for better control and increase of safety and diagnostics of transportation machines.