praca magisterska - 0302125407

x60Łukasz Kachel
kl. I Górnicza
Wyrobiska udostępniające
Szyby górnicze: szyby-wyrobiska udostępniające, czyli takie, które łączą powierzchnię terenu
ze złożem kopaliny użytecznej. Szyb jest wyrobiskiem korytarzowym, jego przekrój jest dużo
mniejszy w stosunku do długości. Jest zjawiskiem pionowym, ale występują także pochyłe.
Funkcje i rodzaje:
1) sz. wentylacyjny: dostarcza powietrze. Każda kopalnia ma, co najmniej 2 szyby, które
dostarczają po-wietrze, tzw. szyb wdechowy oraz szyb, który odprowadza powietrze zużyte
tzw. szyb wydechowy. Sz. wdechowy to także sz.wydobywczy. Sz. wydechowy służy tylko
do wentylacji, są 2 wentylatory (drugi awaryjny).
2)sz.wydobywczy-służy do trans-portu kopaliny użytecznej
3)sz. zjazdowy-zjazd załogi
4)sz. materiałowy-służą do dostarcza- nia narzędzi pracy
5)sz. podsadzkowy- dostarcza piasek z wodą, wyposaża w instalację podsadzkową. Te szyby
nie istnieją w każdej kopalni.
6)sz. zjazdowo- wydobywczy-szyb zjazdowy przez pewien czas służy do tran- sportu ludzi,
cały czas jest szy- bem wentylacyjnym, a także służy do wydobycia urobku.
7)sz. wentylacyjno-podsadzkowo-materiałowy.
Szyby muszą być wyposażone:
-w skipy
-wielkie kubły, które transportują urobek;
-mogą posiadać różny kształt i budowę:
· obudowa drewniana-pierwotnie była to obudowa o przekroju prostokątnym. Im głębiej tym
większe ciśnienie, dlatego obudowa jest ważna, nie może być drewniana.
· ze względów technologicznych i obciążenia dobra jest obudowa okrągła-betonowa
najwytrzymalsza.
Szyby dostarczają:
-energię elektryczną-kablociągi
-wyjście ewakuacyjne- sz.drabi- nowy.
Szyby mogą mieć przekrój po przeczny kołowy, eliptyczny lub prostokątny. Przekroje
kołowy i elipt. są bardziej wytrzymałe na ciśnienie górotworu. Przekrój prostokątny lub
kwadratowy zezwala na lepsze wykorzystanie jego powierzchni do celów wyciągowych i
innych.
Proces głębienia szybu składa się z kilku czynności do zasadniczych należy: -urabianie skał;
-odstawę wyrobionej skały;
-obudowę zgłębionego chodnika.
Sposób urabiania skał (właściwe głębienie) uzależnione jest od właściwości przebijanych
skał:
- skały miękkie i sypkie (piasek, glina, żwir), urabia się kilofem i łopatą bądź szpadlem
- skały zwięzłe
- średnio twarde, urabia się za pomocą młotków mechanicznych
- skały twarde zwięzłe urabia się metodą strzałową, wykonu jąc w tym celu na dnie szybu
otwory strzałowe:
-otwory strzałowe urabiają skałę w szybach za pomocą materiałów wybuchowych
-otwory ociosowe nadają kształt skale urobionej
-otwory włomowe mają za zadanie urobienie skały, inaczej otwory wyrównujące
Zabezpieczenie ociosów szybowych obudową np. obudowa betonowa
-metoda krótkich odcinków
- metoda długich odcinków
Metody odwadniania wyrobiska:
1)metoda zamrażania skał: polega na wytworzeniu wokół zarysu projektowanego szybu
cylindrycznej ścianki zamrożonych skał. Cylinder zamrożonej skały uzyskuje się w ten
sposób, że na określonym okręgu wokół szybu wierci się szereg otworów wiertniczych,
zwanych otworami mrożeniowymi. Do otworów tych wkłada się rury mrożeniowe. Ciecz
zamrażająca wtłaczana jest rurami do otworów, zamrażając górotwór wzdłuż szybu. Z uwagi
na znaczne koszty eksploatacji sposób ten nie znalazł szerszego zastosowania.
2)metoda cementacji skał ma na celu utwardzenie i uszczelnienie skał wodonośnych
porowatych oraz szczelinowatych. Istotą tej metody głębienia jest wtłaczanie do górotworu
poprzez system otworów wiertniczych mleczka cementowego. Osadzający się w szczelinach
skalnych cement wzmacnia i uszczelnia skały. Do wykonania zabiegu nadają się skały
szczelinowate oraz skały sypkie jak żwiry, które wiążą się z cementem. Nie nadają się do
cementacji skały ilaste. Długie otwory w skałach o dużej przepuszczalności lepiej jest
cementować odcinkami: od góry na dół i z dołu do góry. Głębienia szybu z zastosowaniem
metody cementacji wymaga niekiedy znacznych nakładów, jest długotrwałe i nie zawsze
zapewnia pożądany efekt.
OBUDOWY: obudowa wyrobisk powinna przeciwstawiać się naciskowi skał i zabezpieczyć
wyrobisko przed zawałem lub zgnieceniem. Obudowa powinna być nie tylko wytrzymała, ale
również podatna, czyli powinna dopuszczać pewne odkształcenia sprężyste pod naciskiem
skał.
1. Obudowa stalowa: sztywna- stanowi obudowę powszechnie stosowaną do obudowy
wyrobisk korytarzowych, niekiedy komorowych. Odrzwia mogą być złożone ze stropnicy
łukowej i stojaków prosto-liniowych lub wyłącznie z elementów łukowych. Najczęściej
stosuje się odrzwia złożone z 3 elementów łukowych, łuku stropnicowego i dwóch łuków
ociosowych. Obudowa stalowa stosowana jest dość rzadko.
2. ŁS typu Gerlach skł. się z: dwóch łuków ociosowych; łuku stropowego. Łuki ociosowe i
łuki stropowy połączone są ze sobą za pomocą złącz. Łuki są wkładane jeden w drugi. Mogą
się przesuwać w zależności od ciśnienia. Połączone są przy pomocy złącz (śrub z
nakrętkami);
ŁP składa się z: -dwóch łuków ociosowych; łuku stropowego; odrzwi spągowych
(produkowane w 10 rozmiarach. Wielkości odrzwi oznacza się za pomocą barwnych znaków
malowanych farbą); zamki (połączenie łuków ociosowych ze stropowymi); rozpory (elementy
stalowe o przekroju kołowym. Liczba rozpór jest różna. Rozpory chronią odrzwia przed
wyboczeniem).
Sposoby wykonywania wyrobiska ŁP: ustawienie odrzwi następuje albo przez skręcenie ich
na progu, a następnie podniesienie w całości i ustawienie w miejscu zabudowania, albo przez
skręcenie dwóch odrzwi. Śrub nie można dokręcać zbyt mocno, bo powstanie obudowa
sztywna. Wyrobisko powinno być wydrążone w kształcie jak najbardziej zbliżonym do
kształtu obudowy.
Optymalne warunki współpracy górotworu z obudową: podciągi szynowe powinny być
oklinowane. Na odciągu zawieszamy łuk stropowy obudowy. Dokręcamy łuki ociosowe. W
skale są wykute gniazda na łuki ociosowe. Łuk ogranicza przepływ wody i jest narażony na
korozję.
2.Obudowa kamienna; obudowa odrzwiowa. Odrzwia występują, co 1m, zagęszczanie odrzwi
nawet do 80cm i 50cm. Jest obudową sztywną ma dużą wytrzymałość na obciążenia, odporna
na czynniki atmosferyczne.
3.Obudowa z cegły najstarsza z obudów. Składa się z: fundamentów; stropów
fundamentowych; murów ociosowych; sklepień.
Cechy tej obudowy: stosunkowo szczelna; właściwie wykonana jest wodoszczelna; nadaje się
również do dużych ciśnień statycznych.
Technologia wykonania: do wysokości wzrostu człowieka, mury ociosowe bez konieczności
budowania pomostu. Powyżej buduje się pomost. Przy ociosach - stojaki drewniane. Stojaki
stawiane są w odległości, co 1m, są między sobą stężane przy pomocy dwóch desek na krzyż.
Belka ociosowa jest wpuszczona w mury ociosowe. Belkę przykrywamy odeskowaniem -
bele drewniane, które tworzą pomost. Na pomoście wykonujemy konstrukcję z drewna,
służącą do wykonywania sklepień. Zwornik sklepienia powinien wypadać w cegle, nie w
zaprawie.
Wady: obudowa nie może być wykonywana w sposób zmechanizowany.
Wóz portalowy - służy do wykonywania obudów z betonu monolitycznego.
Szalunek - stalowe odeskowanie.
Wóz portalowy musi mieć szalunek rozparty na czas stwardnienia betonu-28 dni.
4. Obudowa betonowa: stropnice obudowy tymczasowej; pierścień obudowy ŁP; wąż
podawczy betonu; hydrauliczna podpora stropu deskowania; segmenty ociosowe deskowania;
wóz portalowy; rozpory śrubowe; segment ściekwy deskowania; deski zapobiegające
wypływom betonu; żebra wzmacniające deskowania; śrubowe ograniczniki spągowe; złożone
segmenty deskowania; obudowa betonowa.
5. Obudowa drewniana jest obudową, której elementy podstawowe (stojaki i stropnice)
wykonane są z drewna. Zestawami obudowy drewnianej są odrzwia i stosy. Stropnice wraz z
okładzinami stosuje się jako obudowę wówczas, gdy strop jest słaby, a ciosy wytrzymałe.
Stropnice osadzone są w gniazdkach wykutych w mocnych skałach ociosowych. Odrzwia
stanowią pojedynczy zwykły zestaw obudowy złożonej ze stropnicy, co najmniej dwóch
stojaków i elementów pomocniczych.
Deformacje ciągłe występują zawsze niezależnie od głębokości i rodzaju górotworu.
Deformacje ciągłe- nie występuje przerwanie ciągłości przypowierzchniowych warstw
górotworu. Charakteryzuje się je przy pomocy wielkości mierzalnych (podlegających
pomiarowi).
Wskaźniki deformacji: osiadanie powierzchni terenu; nachylenia; krzywizny pionowe;
przesunięcia i odkształcenia poziome.
Deformacje nieciągłe - w ich wyniku dochodzi do przerwania ciągłości
przypowierzchniowych warstw górotworu. Dzielimy je na:
-deformacje o charakterze powierzchniowym, które przekształcają pewien zamknięty obszar
na powierzchni terenu - zapadliska
-deformacje niepowierzchniowe, w których występuje jeden wymiar
- deformacje liniowe. Dominuje długość, szerokość jest pomijana.
-deformacje nieciągłe występują w określonych okolicznościach – warunkach geologicznych.
Wstrząsy górotworu – gwałtowne wyładowanie energii sprężystej nagromadzonej w
górotworze. Występują w przypadkach, gdy w sąsiedztwie eksploatowanego pokładu
występują skały o zdolności akumulacji energii sprężystej.
Tąpnięcie – jeśli towarzyszy zjawisko polegające na zniszczeniu i przemieszczeniu mas
skalnych do wyrobisk.
Podział wpływów eksploatacji: bezpośrednie, deformacje, pośrednie, zmiany stosunków
wodnych, wtórne (reaktywacja starych zasobów) po wybraniu pierwszego pokładu, ustala się
względna równowaga. Następują deformacje. Eksploatujemy drugi pokład i skala deformacji
jest zdecydowanie większa.
Skutki eksploatacji: nie niszczy górnictwa, tylko przekształca środowisko; umożliwienie
składowania ekologicznie uciążliwych odpadów w wyrobiskach; możliwość wykorzystania
terenów górniczych na tereny rekreacyjne np. stoki narciarskie; wykorzystuje się zaleganie
metanu, w przypadku kopalń węgla kamiennego. Odmetanowanie złoża, wykorzystanie
metanu do ogrzewania np. mieszkań.
Zapadliska- powstają w wyniku niekontrolowanego samo podsadzania się pustki występującej
w górotworze. Na małej głębokości prowadzono eksploatację. Po zakończeniu
funkcjonowania, wyrobiska zostały źle, bądź nie zlikwidowane. Pustka ‘wędruje’ do
powierzchni terenu i występuje zapadlisko.
Prawdopodobieństwo występowania deformacji: deformacje nieciągłe powstają: -szybko,
gwałtownie, przez dłuższy okres czasu.
Prawdopodobieństwo występowania deformacji jest tym większe, im mniejsza głębokość.
Prawdopodobieństwo rośnie wraz z wysokością pustki w górotworze, a także rośnie wraz z
miąższością nakładu skał luźnych.
Osiadanie - to całka po rzucie na płaszczyznę poziomą wybranego pola z tzw. funkcji
wpływów.
Metoda podziemna: przy pomocy podziemnych robót górniczych, tą metodą jest
wydobywany np. węgiel kamienny; miedz; rudy metali; złoża soli (Wieliczka).
Metoda odkrywkowa: węgiel brunatny (Bełchatów, Koło, Turek); siarka; rudy miedzi w
Jugosławii; surowce skalne wykorzystywane w budownictwie lądowym, przy budowie dróg i
mostów; marmur kopalnie na Dolnym Śląsku urabiane przy pomocy materiału wybuchowego
Eksploatacja otworowa : otworem wiertniczym zatłaczamy odpowiednio grzaną wodę,
następnie ją odpompowujemy i otrzymujemy sól bądź siarkę rodzimą po odparowaniu: sól;
siarka; ropa naftowa; gaz ziemny.