Zgryźliwość kojarzy mi się z radością, która źle skończyła.
18. Udostępnianie złóż i wykonywanie wyrobisk udostępniających
18.1. Ogólne zasady udostępniania złoża
Udostępnianie złoża kopaliny użytecznej oznacza całokształt robót oraz przedsięwzięć, mają-
cych na celu połączenie złoża z powierzchnią ziemi i umożliwienie przygotowania go do eksplo-
atacji górniczej. Wykonywane jest według szczegółowo opracowanych projektów technicznych,
wchodzących w skład dokumentacji projektowo-kosztorysowej budowy nowej kopalni lub rekon-
strukcji kopalni istniejącej.
Zależnie od głębokości zalegania złoża rozróżnia się:
kopalnie
naziemne
(odkrywkowe), których złoże zalega wprost na powierzchni ziemi albo
płytko pod jej powierzchnią; udostępnienie takich złóż polega na zdjęciu nadkładu przy-
krywającego złoże (odkryciu złoża przykrytego nadkładem); nowoczesne metody zdejmo-
wania nadkładu zezwalają obecnie na prowadzenie eksploatacji sposobem odkrywkowym
nawet do 300 m głębokości,
kopalnie
podziemne
(głębinowe), których złoża zalegają na większych głębokościach i do-
stęp do nich może być otwarty za pomocą wyrobisk udostępniających odpowiednio dobra-
nych oraz wykonanych w górotworze zawartym w granicach obszaru górniczego.
Zagadnienia ekonomiczne i techniczne związane ze sposobem odkrywkowym udostępnienia
mieszczą się w przedmiocie górnictwa odkrywkowego.
Złoża niektórych minerałów użytecznych, np. ropy naftowej, gazu ziemnego, soli, siarki, wód
mineralnych, mogą być eksploatowane za pomocą odwiertów. Wszelkie zagadnienia związane z
tego rodzaju eksploatacją górniczą wchodzą w zakres górnictwa odwiertowego.
Na układ wyrobisk udostępniających mają wpływ następujące czynniki:
ukształtowanie powierzchni ziemi,
kształt i tektonika złoża,
zasoby kopaliny użytecznej i czas eksploatacji złoża przy projektowanym rocznym wydo-
byciu,
zagrożenia wodne, metanowe i inne,
skłonność do samozapalenia (węgla, rud, skał płonnych).
Projekt udostępnienia złoża musi być oparty na wnikliwej analizie wymienionych czynników.
Wyrobiska udostępniające powinny być tak zlokalizowane, aby:
udostępniały złoże w najdogodniejszym miejscu,
nie były narażone na zwiększone ciśnienie, zagrożenia wodne, gazowe i inne.
Ich przekroje poprzeczne powinny zapewniać bezpieczne i bezawaryjne wykonywanie zadań,
do których zostały przeznaczone i wykonane (przewozu, przewietrzania, transportu materiałów,
odwadniania itp.). Pod względem ekonomicznym i technicznym projekt powinien zapewniać:
udostępnienie możliwie największych zasobów o najlepszych parametrach jakościowych
kosztem minimalnych nakładów finansowych,
możliwość szybkiego wykonania wyrobisk udostępniających i uruchomienia produkcji,
możliwie najmniejsze koszty odstawy, przewozu, transportu materiałów, odwadniania,
przewietrzania i innych czynności niezbędnych do normalnej eksploatacji złoża,
bezpieczną i bezawaryjną ciągłość produkcji.
Udostępnienie złoża powinno być dokonane w miejscu łatwo dostępnym dla komunikacji (ko-
leje, drogi, kanały), o możliwościach łatwego zaopatrzenia w wodę i energię. Położenie wylotów
szybów lub sztolni powinno gwarantować bezpieczeństwo przed wdarciem się do nich wód po-
wierzchniowych.
1
Zgodnie z przepisami bezpieczeństwa każda kopalnia musi mieć, co najmniej dwa zdatne do
użytku
wyjścia z wyrobisk podziemnych na powierzchnię. Każde z tych wyjść powinno być do-
stępne ze wszystkich poziomów i oddziałów wydobywczych.
Przepis ten zapewnia możliwość przewietrzania kopalni obiegowym prądem powietrza, gdyż
jednym dojściem doprowadza się powietrze świeże, a drugim odprowadza się powietrze zużyte,
jak również zapewnia możliwość wyjścia załogi na powierzchnię w przypadku awarii jednego
dojścia.
18.2 Sposoby udostępniania złoża
Wyrobiskami
udostępniającymi
łączącymi podziemne złoże z powierzchnią ziemi mogą być:
sztolnie,
upadowe lub szyby pochyłe,
szyby pionowe.
Udostępnienie
sztolnią
(rys. 18.1). Stosuje się je w terenach górzystych przy stromym
zaleganiu pokładów lub żył. Obecnie sposób ten używany jest bardzo rzadko, ale w daw-
nych czasach stosowany był powszechnie, a sztolnie osiągały wybiegi kilku, a nawet kil-
kunastu kilometrów (Sztolnia Ponikowska, Sztolnia Czartoryska, krótsza i udostępniona
dla turystów Sztolnia Czarnego Pstrąga w Tarnowskich Górach).
Sztolnie drąży się od wylotu z małym wzniosem dla zapewnienia spływu wód i ułatwie-
nia transportu. Wylot sztolni powinien być tak usytuowany, aby:
sztolnia udostępniała możliwie największe zasoby kopaliny użytecznej,
była możliwość łatwego zwałowania skały płonnej urobionej w czasie drążenia sztol-
ni,
była zabezpieczona przed zalewem wodami powierzchniowymi.
Długie sztolnie łączy się z powierzchnią szybikami zapewniającymi obiegowy przepływ
powietrza, a zarazem stanowiącymi drogę ucieczkową dla załogi.
Udostępnienie
szybami
pochyłymi
lub
upadowymi
. Stosuje się je wówczas, gdy po-
kład lub żyła wychodzi na powierzchnię (rys. 13.8) lub, gdy ich wychodnie są przykryte nie-
zbyt grubym nadkładem.
Zaletą tego sposobu udostępnienia jest uzyskanie kopaliny użytecznej od razu w czasie
głębienia szybu lub upadowej. Wadami są duże koszty utrzymania i mała przepustowość
przewozowa tych wyrobisk.
Udostępnienie szybami
pionowymi
. Najczęściej stosowanym sposobem udostępnienia
głęboko zalegających złóż są szyby pionowe. W obszarach górniczych o bogatych zasobach
złożonych z wielu pokładów systematyczna eksploatacja wymaga podziału złoża na
pozio-
my
wydobywcze i piętra.
Podział złoża dokonany jest płaszczyznami poziomymi w ten sposób, aby zasoby kopali-
ny użytecznej na każdym poziomie były mniej więcej równe i wystarczały na okres 20 do
30 lat planowanego rocznego wydobycia. Poziomy z kolei dzieli się na piętra. W obrębie
pięter przygotowuje się
pola
eksploatacyjne
,
w których lokalizuje się
oddziały wydobywcze
.
Podział złoża na poziomy i piętra pokazano w uproszczeniu na rys.18.2. Odległość pio-
nowa między dwoma kolejnymi poziomami nazywa się
pionową
wysokością
poziomu
. W
polskich kopalniach węgla wynosi ona od 40 do 200 m, najczęściej ok. 100 m. Podział złoża
2
na poziomy i piętra określony jest w dokumentacji projektowo-kosztorysowej budowy ko-
palni.
Przestrzenny podział złoża w granicach obszaru górniczego na poziomy, piętra i pola
eksploatacyjne, a również odpowiadający mu układ wyrobisk udostępniających wykona-
nych w kamieniu (szybów, szybików, przekopów) i wyrobisk przygotowawczych wykona-
nych w złożu (chodników, pochylń, upadowych) nosi nazwę
modelu
kopalni
.
Model ko-
palni projektowany jest w biurze projektów oddzielnie dla każdego obszaru górniczego.
W polskim górnictwie węglowym stosowane są modele:
przecznicowy,
zwany również modelem złożowym albo węglowym (rys. 18.3),
geometryczny
, zwany również modelem kamiennym (rys. 18.4),
mieszany,
zwany modelem kamienno-złożowym.
Model przecznicowy złożony jest z szybów i przecznic wydrążonych od szybów w kie-
runku prostopadłym do rozciągłości pokładów. Zakres robót kamiennych jest tu minimalny.
Model ten stosuje się najczęściej w obszarach górniczych o kształcie wydłużonym po linii
nachylenia.
W obszarach górniczych o kształcie wydłużonym po rozciągłości konieczne jest drążenie
niejednokrotnie bardzo długich chodników podstawowych, których utrzymanie w pokładach
samozapalnych i tąpiących byłoby kosztowne oraz niepewne.
Wobec tych zagrożeń wybiera się niekiedy
model mieszany,
zwany również
kamienno-
złożowym.
Różni się on od modelu przecznicowego tym, ze chodniki podstawowe nie są
wykonywane w każdym pokładzie udostępnionym przecznicą, lecz w jednym wybranym z
wiązki pokładów, znanym jako najbezpieczniejszy. Z chodników podstawowych wydrążo-
nych w tym pokładzie udostępnia się pozostałe pokłady wiązki przecznicami polowymi lub
szybikami i przecznicami polowymi.
3
Czynnikami decydującymi o jego strukturze są:
kształt obszaru górniczego,
naturalne warunki zalegania złoża (zasobność złoża, liczba i rozmieszczenie wzajem-
ne pokładów, nachylenie pokładów, tektonika itp.),
zagrożenia naturalne (gazowość, skłonność do tąpań, samozapalność kopaliny uży-
tecznej, zagrożenie wodne, wysokie temperatury).
W uzasadnionych przypadkach zamiast chodników podstawowych w wybranym pokła-
dzie wykonuje się dla określonej wiązki pokładów przekopy kierunkowe w kamieniu (zwy-
kle 20 do 30 m pod pokładem) i z nich udostępnia się pokład przecznicami polowymi lub
szybikami oraz przecznicami polowymi.
Model geometryczny
złożony jest z szybów, przecznic i przekopów kierunkowych wy-
drążonych w skałach płonnych równolegle do rozciągłości pokładów. Z przekopów tych
udostępnia się pola eksploatacyjne za pomocą przecznic polowych lub przecznic polowych i
szybików.
Struktura taka, w której wszystkie wyrobiska udostępniające wykonane są w kamieniu,
daje więcej pewności, co do:
lepszego utrzymania wyrobisk,
bezpieczeństwa pożarowego.
4
Oprócz wymienionych zalet system geometryczny jest w pewnym stopniu uniezależniony
od tektoniki złoża.
Wymienione modele nie stanowią reguły, gdyż w specyficznych warunkach wskazane
jest opracowanie modelu najbardziej odpowiadającego kształtowi złoża.
5
zanotowane.pl doc.pisz.pl pdf.pisz.pl hannaeva.xlx.pl
18.1. Ogólne zasady udostępniania złoża
Udostępnianie złoża kopaliny użytecznej oznacza całokształt robót oraz przedsięwzięć, mają-
cych na celu połączenie złoża z powierzchnią ziemi i umożliwienie przygotowania go do eksplo-
atacji górniczej. Wykonywane jest według szczegółowo opracowanych projektów technicznych,
wchodzących w skład dokumentacji projektowo-kosztorysowej budowy nowej kopalni lub rekon-
strukcji kopalni istniejącej.
Zależnie od głębokości zalegania złoża rozróżnia się:
kopalnie
naziemne
(odkrywkowe), których złoże zalega wprost na powierzchni ziemi albo
płytko pod jej powierzchnią; udostępnienie takich złóż polega na zdjęciu nadkładu przy-
krywającego złoże (odkryciu złoża przykrytego nadkładem); nowoczesne metody zdejmo-
wania nadkładu zezwalają obecnie na prowadzenie eksploatacji sposobem odkrywkowym
nawet do 300 m głębokości,
kopalnie
podziemne
(głębinowe), których złoża zalegają na większych głębokościach i do-
stęp do nich może być otwarty za pomocą wyrobisk udostępniających odpowiednio dobra-
nych oraz wykonanych w górotworze zawartym w granicach obszaru górniczego.
Zagadnienia ekonomiczne i techniczne związane ze sposobem odkrywkowym udostępnienia
mieszczą się w przedmiocie górnictwa odkrywkowego.
Złoża niektórych minerałów użytecznych, np. ropy naftowej, gazu ziemnego, soli, siarki, wód
mineralnych, mogą być eksploatowane za pomocą odwiertów. Wszelkie zagadnienia związane z
tego rodzaju eksploatacją górniczą wchodzą w zakres górnictwa odwiertowego.
Na układ wyrobisk udostępniających mają wpływ następujące czynniki:
ukształtowanie powierzchni ziemi,
kształt i tektonika złoża,
zasoby kopaliny użytecznej i czas eksploatacji złoża przy projektowanym rocznym wydo-
byciu,
zagrożenia wodne, metanowe i inne,
skłonność do samozapalenia (węgla, rud, skał płonnych).
Projekt udostępnienia złoża musi być oparty na wnikliwej analizie wymienionych czynników.
Wyrobiska udostępniające powinny być tak zlokalizowane, aby:
udostępniały złoże w najdogodniejszym miejscu,
nie były narażone na zwiększone ciśnienie, zagrożenia wodne, gazowe i inne.
Ich przekroje poprzeczne powinny zapewniać bezpieczne i bezawaryjne wykonywanie zadań,
do których zostały przeznaczone i wykonane (przewozu, przewietrzania, transportu materiałów,
odwadniania itp.). Pod względem ekonomicznym i technicznym projekt powinien zapewniać:
udostępnienie możliwie największych zasobów o najlepszych parametrach jakościowych
kosztem minimalnych nakładów finansowych,
możliwość szybkiego wykonania wyrobisk udostępniających i uruchomienia produkcji,
możliwie najmniejsze koszty odstawy, przewozu, transportu materiałów, odwadniania,
przewietrzania i innych czynności niezbędnych do normalnej eksploatacji złoża,
bezpieczną i bezawaryjną ciągłość produkcji.
Udostępnienie złoża powinno być dokonane w miejscu łatwo dostępnym dla komunikacji (ko-
leje, drogi, kanały), o możliwościach łatwego zaopatrzenia w wodę i energię. Położenie wylotów
szybów lub sztolni powinno gwarantować bezpieczeństwo przed wdarciem się do nich wód po-
wierzchniowych.
1
Zgodnie z przepisami bezpieczeństwa każda kopalnia musi mieć, co najmniej dwa zdatne do
użytku
wyjścia z wyrobisk podziemnych na powierzchnię. Każde z tych wyjść powinno być do-
stępne ze wszystkich poziomów i oddziałów wydobywczych.
Przepis ten zapewnia możliwość przewietrzania kopalni obiegowym prądem powietrza, gdyż
jednym dojściem doprowadza się powietrze świeże, a drugim odprowadza się powietrze zużyte,
jak również zapewnia możliwość wyjścia załogi na powierzchnię w przypadku awarii jednego
dojścia.
18.2 Sposoby udostępniania złoża
Wyrobiskami
udostępniającymi
łączącymi podziemne złoże z powierzchnią ziemi mogą być:
sztolnie,
upadowe lub szyby pochyłe,
szyby pionowe.
Udostępnienie
sztolnią
(rys. 18.1). Stosuje się je w terenach górzystych przy stromym
zaleganiu pokładów lub żył. Obecnie sposób ten używany jest bardzo rzadko, ale w daw-
nych czasach stosowany był powszechnie, a sztolnie osiągały wybiegi kilku, a nawet kil-
kunastu kilometrów (Sztolnia Ponikowska, Sztolnia Czartoryska, krótsza i udostępniona
dla turystów Sztolnia Czarnego Pstrąga w Tarnowskich Górach).
Sztolnie drąży się od wylotu z małym wzniosem dla zapewnienia spływu wód i ułatwie-
nia transportu. Wylot sztolni powinien być tak usytuowany, aby:
sztolnia udostępniała możliwie największe zasoby kopaliny użytecznej,
była możliwość łatwego zwałowania skały płonnej urobionej w czasie drążenia sztol-
ni,
była zabezpieczona przed zalewem wodami powierzchniowymi.
Długie sztolnie łączy się z powierzchnią szybikami zapewniającymi obiegowy przepływ
powietrza, a zarazem stanowiącymi drogę ucieczkową dla załogi.
Udostępnienie
szybami
pochyłymi
lub
upadowymi
. Stosuje się je wówczas, gdy po-
kład lub żyła wychodzi na powierzchnię (rys. 13.8) lub, gdy ich wychodnie są przykryte nie-
zbyt grubym nadkładem.
Zaletą tego sposobu udostępnienia jest uzyskanie kopaliny użytecznej od razu w czasie
głębienia szybu lub upadowej. Wadami są duże koszty utrzymania i mała przepustowość
przewozowa tych wyrobisk.
Udostępnienie szybami
pionowymi
. Najczęściej stosowanym sposobem udostępnienia
głęboko zalegających złóż są szyby pionowe. W obszarach górniczych o bogatych zasobach
złożonych z wielu pokładów systematyczna eksploatacja wymaga podziału złoża na
pozio-
my
wydobywcze i piętra.
Podział złoża dokonany jest płaszczyznami poziomymi w ten sposób, aby zasoby kopali-
ny użytecznej na każdym poziomie były mniej więcej równe i wystarczały na okres 20 do
30 lat planowanego rocznego wydobycia. Poziomy z kolei dzieli się na piętra. W obrębie
pięter przygotowuje się
pola
eksploatacyjne
,
w których lokalizuje się
oddziały wydobywcze
.
Podział złoża na poziomy i piętra pokazano w uproszczeniu na rys.18.2. Odległość pio-
nowa między dwoma kolejnymi poziomami nazywa się
pionową
wysokością
poziomu
. W
polskich kopalniach węgla wynosi ona od 40 do 200 m, najczęściej ok. 100 m. Podział złoża
2
na poziomy i piętra określony jest w dokumentacji projektowo-kosztorysowej budowy ko-
palni.
Przestrzenny podział złoża w granicach obszaru górniczego na poziomy, piętra i pola
eksploatacyjne, a również odpowiadający mu układ wyrobisk udostępniających wykona-
nych w kamieniu (szybów, szybików, przekopów) i wyrobisk przygotowawczych wykona-
nych w złożu (chodników, pochylń, upadowych) nosi nazwę
modelu
kopalni
.
Model ko-
palni projektowany jest w biurze projektów oddzielnie dla każdego obszaru górniczego.
W polskim górnictwie węglowym stosowane są modele:
przecznicowy,
zwany również modelem złożowym albo węglowym (rys. 18.3),
geometryczny
, zwany również modelem kamiennym (rys. 18.4),
mieszany,
zwany modelem kamienno-złożowym.
Model przecznicowy złożony jest z szybów i przecznic wydrążonych od szybów w kie-
runku prostopadłym do rozciągłości pokładów. Zakres robót kamiennych jest tu minimalny.
Model ten stosuje się najczęściej w obszarach górniczych o kształcie wydłużonym po linii
nachylenia.
W obszarach górniczych o kształcie wydłużonym po rozciągłości konieczne jest drążenie
niejednokrotnie bardzo długich chodników podstawowych, których utrzymanie w pokładach
samozapalnych i tąpiących byłoby kosztowne oraz niepewne.
Wobec tych zagrożeń wybiera się niekiedy
model mieszany,
zwany również
kamienno-
złożowym.
Różni się on od modelu przecznicowego tym, ze chodniki podstawowe nie są
wykonywane w każdym pokładzie udostępnionym przecznicą, lecz w jednym wybranym z
wiązki pokładów, znanym jako najbezpieczniejszy. Z chodników podstawowych wydrążo-
nych w tym pokładzie udostępnia się pozostałe pokłady wiązki przecznicami polowymi lub
szybikami i przecznicami polowymi.
3
Czynnikami decydującymi o jego strukturze są:
kształt obszaru górniczego,
naturalne warunki zalegania złoża (zasobność złoża, liczba i rozmieszczenie wzajem-
ne pokładów, nachylenie pokładów, tektonika itp.),
zagrożenia naturalne (gazowość, skłonność do tąpań, samozapalność kopaliny uży-
tecznej, zagrożenie wodne, wysokie temperatury).
W uzasadnionych przypadkach zamiast chodników podstawowych w wybranym pokła-
dzie wykonuje się dla określonej wiązki pokładów przekopy kierunkowe w kamieniu (zwy-
kle 20 do 30 m pod pokładem) i z nich udostępnia się pokład przecznicami polowymi lub
szybikami oraz przecznicami polowymi.
Model geometryczny
złożony jest z szybów, przecznic i przekopów kierunkowych wy-
drążonych w skałach płonnych równolegle do rozciągłości pokładów. Z przekopów tych
udostępnia się pola eksploatacyjne za pomocą przecznic polowych lub przecznic polowych i
szybików.
Struktura taka, w której wszystkie wyrobiska udostępniające wykonane są w kamieniu,
daje więcej pewności, co do:
lepszego utrzymania wyrobisk,
bezpieczeństwa pożarowego.
4
Oprócz wymienionych zalet system geometryczny jest w pewnym stopniu uniezależniony
od tektoniki złoża.
Wymienione modele nie stanowią reguły, gdyż w specyficznych warunkach wskazane
jest opracowanie modelu najbardziej odpowiadającego kształtowi złoża.
5