PODSTAWOWE WIADOMOŚCI Z GÓRNICTWA
z wyborem podstawowych przepisów
Do użytku wewnętrznego GZUG sp. z o.o.
Gliwice, grudzień 2009 r.
Spis literatury:
1. Józef Korman „Górnictwo” wydawnictwo „Śląsk” 1978 r.
2. „Poradnik górnika” Wydawnictwo „Śląsk”
3. „Wentylacja oraz zagrożenia gazowe, pyłowe i pożarowe w kopalniach” Wydawnictwo Górnicze, 1995 r.
4. Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 14 czerwca 2002 r. w sprawie zagrożeń naturalnych w zakładach górniczych
5. Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 9 czerwca 2006 r. w sprawie bezpieczeństwa i higieny pracy, prowadzenia ruchu oraz specjalistycznego zabezpieczenia przeciwpożarowego w podziemnych zakładach górniczych
6. Rozporządzenie Ministra Gospodarki, Pracy i Polityki Społecznej z dnia 1 kwietnia 2003 r. w sprawie przechowywania i użytkowania środków strzałowych i sprzętu strzałowego w zakładach górniczych
7. Rozporządzenie Ministra Pracy Polityki Społecznej z dnia 14 marca 2000 r. w sprawie
bezpieczeństwa i higieny pracy przy ręcznych pracach transportowych
1.PODSTSAWOWE WIADOMOŚCI Z GEOLOGII I GÓRNICTWA.
1.1. Powstawanie skał i ich podział.
1.2.
Skałami nazywają się masy mineralne, z których utworzona jest skorupa ziemska, powstałe w sposób naturalny pod działaniem różnorodnych czynników geologicznych. Pojęcie skały obejmuje utwory zwięzłe (np. piaskowiec), plastyczne (np. iły, glina), sypkie (np. piaski, żwiry) oraz półplastyczne i ciekłe (np. kurzawka, ropa naftowa).
Ze względu na pochodzenie skały dzieli się na:
- magmowe,
- osadowe,
- metamorficzne (przeobrażone).
Skały magmowe powstały przez zastygnięcie ognistopłynnej magmy. Jeśli mama zastygała w głębi ziemi, powstawały skały głębinowe, jeśli wylewała się na powierzchnię, utworzyła skały wylewne.
Skały osadowe powstawały przez osadzenie w wodzie lub na lądzie cząstek mineralnych lub organicznych różnego pochodzenia. Cechą charakterystyczną tych skał jest to, że mają zwykle budowę warstwową, tj. tworzą warstwy ograniczone równoległymi płaszczyznami. Skały osadowe stanowią środowisko pracy górnika z czego wynika konieczność dokładnego ich poznania.
Skały metamorficzne (przeobrażone). Pod wpływem wysokiego ciśnienia i temperatury w głębi ziemi oraz roztworów mineralnych krążących w skorupie ziemskiej skały magmowe i osadowe ulegały przeobrażeniu, a mianowicie skały magmowe pierwotnie nieuwarstwione otrzymują strukturę łupkową uwarstwioną, skały zaś osadowe – strukturę krystaliczną, przy czym zmienia się również ich skład mineralny.
1.2. Powstawanie węgla.
Zawdzięczają swoje powstanie organizmom żywym – zwierzęcym lub roślinnym, z których szczątków zostały utworzone. Najważniejszymi skałami osadowymi pochodzenie organicznego są wapienie, dolomity, kreda i margiel. Osadami pochodzenie organicznego są również węgle kopalne oraz minerały bitumiczne tj. wosk ziemny i ropa naftowa.
Cechą typową większości skał osadowych jest ich budowa warstwowa. Jest ona wynikiem zmian warunków, w jakich odbywało się osadzanie, wskutek czego osadzały się na przemian minerały o różnym składzie i uziarnieniu. Tym sposobem powstawały serie warstw o grubości wynoszącej niekiedy parę tysięcy metrów.
Wszystkie węgle mineralne są pochodzenie organicznego, tzn. powstały ze szczątków organicznych, przede wszystkim roślinnych, w mniejszym stopniu zwierzęcych.
1.3. Typy węgla.
Zależnie od sposobu powstania rozróżnia się dwie grupy węgli mineralnych tj. węgle humusowe i węgle sapropelowe.
Węgle humusowe powstały ze szczątków roślin żyjących głownie w okresie karbonu, przede wszystkim z drzewiastych skrzypów, paproci i widłaków. Materiał drzewny ulegał rozkładowi. Początkowo przy swobodnym dostępie powietrza następowało butwienie, czyli powolne utlenianie, później, gdy wskutek stopniowego zanurzania zmniejszał się dopływ powietrza następowało gnicie i dopiero, gdy wskutek przykrycia materiału wodą i tworzącymi się nad nim osadami, został całkowicie odcięty dopływ powietrza – rozpoczynał się proces uwęglania, tj. powolnej przemiany materiału drzewnego w węgiel.
Rozwój roślinności na terenach, na których występują pokłady węgla, ulegał kilkakrotnym przerwom wskutek zalewania przez morza i wtedy ponad pokładem tworzyły się skały osadowe pochodzenia morskiego, tj. łupki i piaskowce. Gdy wskutek ruchów wznoszących skorupy ziemskiej morza się cofały, następował nowy okres rozwoju roślinności i powstawał nowy pokład węgla. W ten sposób tworzyły się serie pokładów węgla o różnej grubości, poprzedzielanych warstwami skał osadowych tj. piaskowców i łupków, czyli tworzyło się zagłębie węglowe. Węgle humusowe dzielą się zależnie od wieku na węgle brunatne, które są najmłodsze, starsze od nich węgle kamienne i najstarsze antracyty.
Węgle sapropelowe powstały w wodach stojących, w których na dnie gromadził się muł zawierający wielkie ilości szczątków pochodzenia zarówno roślinnego, jak i zwierzęcego. Masa ta ulegała procesowi gnicia i tworzyła gnijący muł, czyli sapropel.
1.4. Formy występowania złoża.
Z górniczego punktu widzenia najważniejszym jest podział złóż według kształtu, gdyż od kształtu złoża zależy sposób ich eksploatacji.
Według kształtu dzieli się złoża na pokłady, żyły, gniazda oraz złoża okruchowe.
Żyła jest to złoże powstałe przez nagromadzenie się minerału użytecznego w szczelinach skał płonnych, odznaczające się dużą zmiennością pod względem kierunku, grubości oraz zawartości minerału użytecznego.
Gniazda różnią się od żyły jedynie kształtem i większymi rozmiarami, gdyż powstały przez wypełnienie masą mineralną dużych rozpadlin lub pieczar w skałach płonnych.
Złoża okruchowe są nagromadzeniem luźnych ziaren lub okruchów minerałów użytecznych, zmieszanych z ziarnami płonnymi.
Pokład jest to złoże osadowe, które tworzy warstwę kopaliny użytecznej wśród innych skał osadowych. Pokład ograniczony jest od góry stropem, a od dołu spągiem. W pokładzie wyróżnia się takie cechy jak grubość, nachylenie i rozciągłość.
Stropem nazywa się warstwy skalne zalegające nad pokładem.
Spągiem nazywa się powierzchnię warstwy skalnej, na której spoczywa pokład.
Miejsce na powierzchni ziemi lub pod nadkładem warstw młodszych przykrywających złoże, gdzie znajduje się wyjście pokładu, nazywa się wychodnią.
Grubość pokładu jest to odległość od spągu do stropu mierzona w kierunku prostopadłym do nachylenia pokładu.
Nachylenie pokładu (upad) jest to kąt zawarty pomiędzy płaszczyzną spągu lub stropu pokładu a płaszczyzną poziomą. Nachylenie pokładu w górę nazywa się wzniosem, nachylenie w dół upadem.
Rozciągłość pokładu to linia powstała w wyniku przecięcia płaszczyzny stropu lub spągu pokładu z płaszczyzną poziomą. Rozciągłość jest prostopadła do upadu.
1.5. Zaburzenia geologiczne.
Pokłady po ich utworzeniu się wraz z otaczającymi je skałami towarzyszącymi podlegały ruchom tektonicznym, które spowodowały liczne zaburzenia i nieregularności w ich zaleganiu, jak pofałdowania, uskoki, zmiany grubości, przerosty, rozszczepienia oraz wymycia pokładów.
Proces osadzania się skał i działania tektonicznego spowodowały w pokładach węgla i w skałach otaczających powstawanie tzw. płaszczyzn uwarstwienia lub inaczej uławicenia, wzdłuż których oddzielenie od siebie części górotworu jest ułatwione. Płaszczyzny te są równoległe do zalegania poszczególnych warstw skał i pokładów.
Płaszczyznami o zmniejszonej wytrzymałości (spoistości) pochodzenia tektonicznego są płaszczyzny łupliwości (łupności). Płaszczyzny te mają zwykle kierunek równoległy do kierunków uskoków i są nachylone do płaszczyzny uławicenia pod kątem 70º do 85º.
1.6. Cele i zadania górnictwa.
Wśród skał wchodzących w skład skorupy ziemskiej występuje wiele naturalnych ciał stałych, ciekłych i gazowych, które bezpośrednio w stanie surowym lub po ich przerobieniu są przydatne człowiekowi. Ciała te nazywamy kopalinami użytecznymi. Zadaniem górnictwa jest wydobywanie kopalin użytecznych.
Górnictwo jako wiedza obejmuje szereg specjalności naukowych, zajmujących się zagadnieniami dotyczącymi bezpośrednio lub pośrednio poszukiwaniem i eksploatacją kopalin użytecznych.
Górnictwo jako sztuka górnicza obejmuje umiejętności fachowe konieczne do bezpiecznego, sprawnego i ekonomicznego wykonywania robót związanych z wydobyciem kopalin.
1.7. Budowa kopalni.
Gdy złoże kopaliny użytecznej zostało dostatecznie zbadane i stwierdzona została jego wartość przemysłowa, przystępuje się do jego eksploatacji. W tym celu zakłada się w jego obrębie pewną liczbę kopalń, zależnie od wielkości złoża i od potrzeb gospodarki kraju. Każda kopalnia otrzymuje część złoża, czyli obszar górniczy, na którym uprawniona jest do wydobywania kopaliny.
Roboty górnicze na terenie nowej kopalni rozpoczyna się od udostępnienia złoża. Udostępnienie złoża polega na wykonaniu wyrobisk górniczych, łączących złoże lub jego część z powierzchnią ziemi.
Wyrobiskami udostępniającymi złoże do eksploatacji podziemnej są sztolnie, szyby pochyłe oraz szyby pionowe.
Sztolnia to wyrobisko chodnikowe wykonane w skale płonnej, z nieznacznym spadkiem w kierunku wylotu dla odpływu wody i łatwiejszego transportu urobku.
Upadowa lub szyb pochyły. Gdy złoże ma wychodnie na terenie obszaru górniczego kopalni, drąży się wprost w złożu upadową z powierzchni. Gdy upadowa ma nachylenie powyżej 45º nazywa się ją szybem pochyłym.
1.8. Rodzaje wyrobisk.
Najczęściej złoże znajduje się pod ziemią i można się do niego dostać tylko szybami.
Szyb to wyrobisko korytarzowe pionowe o znacznym przekroju, głębione z powierzchni w głąb ziemi.
Od szybu powadzi się przecznice lub przekopy. Przecznica to wyrobisko korytarzowe o różnym przeznaczeniu, prowadzone w kamieniu poprzecznie do rozciągłości warstw. Przekopem nazywa się wyrobisko korytarzowe o różnym przeznaczeniu prowadzone w kamieniu równolegle do rozciągłości warstw.
W celu przygotowania złoża do eksploatacji powadzone są wyrobiska korytarzowe w złożu lub w skale płonnej. Wszystkie te wyrobiska nazywają się przygotowawczymi.
Przy dojściu przecznicą do pokładu węgla dąży się w nim chodnik podstawowy. Chodnik podstawowy w pokładzie to główny chodnik transportowy, zazwyczaj prowadzony po rozciągłości pokładu.
Kolejnymi wyrobiskami udostępniającymi pokład węgla są pochylnie i upadowe.
Pochylnia to wyrobisko chodnikowe wykonane w pokładzie lub skale płonnej prowadzone po wzniosie pokładu, warstw.
Upadowa – wyrobisko korytarzowe prowadzone po upadzie, po nachyleniu pokładu.
1.9. Sposoby urabiania skał.
Chcąc wykonać jakiekolwiek wyrobisko górnicze czy to korytarzowe czy wybierkowe, należy rozkruszyć skałę płonną lub kopalinę użyteczną na bryły o takiej wielkości, aby je można było załadować do środka transportowego. Tę czynność kruszenia calizny nazywamy urabianiem.
Opór, jaki stawiają skały przy ich urabianiu, nazywa się urabialnością. Urabialność skał zależy od ich twardości, wytrzymałości i zwięzłości.
Twardość skał jest to wielkość przeciwstawiania się wnikaniu w nie ostrych narzędzi. Twardość wpływa na szybkość zużywania się narzędzi i organów urabiających maszyn do urabiania.
Wytrzymałością skał nazywa się opór, jaki skały przeciwstawiają siłą ściskającym, zgniatającym lub rozrywającym, które usiłują zniszczyć ich spoistość.
Zwięzłością nazywa się opór, jaki stawia skała przy odrywaniu poszczególnych brył od calizny. Zwięzłość nie jest zależna od twardości skał, lecz od wytrzymałości na rozerwanie oraz od uławicenia i szczelinowatości.
Ze względu na urabialność dzieli się skały na sypkie, miękkie, kruche, twarde i bardzo twarde.
Skały sypkie są to piaski i żwiry, które można bez trudności urabiać, ładując je łopatą.
Skały miękkie mają małą twardość i wytrzymałość, tak że można je łatwo urabiać łopatą lub rydlem. Do skał miękkich zalicza się iły, gliny, kredę, gips oraz niektóre odmiany węgla brunatnego.
Skały kruche mają zwykle wyraźne płaszczyzny uławicenia i łupliwości, dzięki którym łatwo odrywać je od calizny. Należą do nich węgle brunatne, niektóre węgle kamienne oraz szczelinowate piaskowce i łupki piaszczyste.
Skały twarde odznaczają się dużą zwięzłością, twardością oraz wytrzymałością i wskutek tego stawiają znaczny opór przy urabianiu. Zalicza się do nich twarde węgle kamienne i antracyty, zbite piaskowce oraz wapienie i dolomity.
Skały bardzo twarde – są to przede wszystkim skały magmowe, jak granity, gnejsy i inne, które są bardzo trudno urabialne.
Przy wyborze sposobów urabiania należy brać pod uwagę nie tylko urabialność skał, lecz również inne czynniki, jak prędkość postępu przodka, unikanie naruszenia spoistości ociosów wyrobiska, a w kopalniach węgla kamiennego również unikanie nadmiernego kruszenia urobku oraz niebezpieczeństwo wybuchu gazów kopalnianych i pyłu węglowego.
1.10. Systemy eksploatacji.
Sposoby wybierania kopaliny użytecznej ze złoża wraz z układem wyrobisk służących temu celowi, z dostosowaniem prawidłowego przewietrzania i sprawnego transportu urobku, nazywamy systemem wybierania. Wyrobiska spełniającymi bezpośrednio zadanie wybierania są wyrobiskami wybierkowymi. Podstawowymi warunkami prawidłowego wybierania złoża jest racjonalizacja, tj. oszczędne gospodarowanie zawartymi w nim zasobami kopaliny.
Każdą część złoża można wybierać za pomocą jednego lub kilku przodków wybierkowych. Łączna długość przodków wybierkowych nazywa się frontem wybierania. Rozróżnia się front czynny, to jest łączna długość przodków, w których prowadzi się wybieranie węgla albo też prowadzi roboty związane z produkcją (np. podsadzanie), oraz front zapasowy (rezerwowy), który jest całkowicie przygotowany do wybierania i można go w każdej chwili obłożyć załogą w przypadku awarii w przodku czynnym.
System wybierania musi być tak dostosowany do istniejących w danym pokładzie warunków geologiczno – górniczych, aby były spełnione w możliwie największym stopniu warunki techniczne i ekonomiczne prawidłowej eksploatacji. Każdy system wybierania musi zapewnić:
- dobre i bezpieczne warunki pracy,
- możliwie najmniejszą ilość robót przygotowawczych,
- możliwie największą w danych warunkach koncentrację robót i wydajność pracy,
- dogodne warunki dla mechanizacji głównych procesów roboczych,
- jak najmniejsze straty eksploatacyjne,
- łatwą dostawę materiałów,
- niskie koszty produkcji.
W eksploatacji podziemnej stosuje się następujące systemy wybierania:
...
malyf