Stosowane technologie wydobycia i przeróbki surowców skalnych w

97

5 Działania strategiczne w zakresie pozyski-wania surowców skalnych w województwie opolskim

W. Kozioł

, Ł. Machniak

, A. Borcz

5.1 Kierunki rozwoju technologii wydobycia i

98

Rozdrobienie wydobycia kruszyw (głównie piaskowo-Ŝwirowych) ma kilka przyczyn, do których moŜna zaliczyć:

− lokalizację złóŜ na znacznej powierzchni województwa,

− zastosowanie kruszyw niemal na całym zamieszkałym obszarze wo-jewództwa,

− stosunkowo niski koszt wydobycia w porównaniu do kosztu trans-portu,

− uwarunkowania środowiskowe, formalno-prawne i własnościowe związane z wydobyciem.

W woj. opolskim wszystkie surowce skalne eksploatowane są w ko-palniach odkrywkowych, w których stosuje się trzy podstawowe typy eks-ploatacji: lądową, spod lustra wody oraz mieszaną (lądowo-podwodną).

W zaleŜności od typu eksploatacji wyróŜnia się wyrobiska: stokowe, stokowo-wgłębne, wgłębne.

Głównymi czynnikami, które decydują o wyborze typu i technologii eksplo-atacji, są:

− rodzaj eksploatowanych skał i ich własności fizyko-mechaniczne,

− budowa geologiczna złoŜa,

− kierunki zastosowań kopaliny i wielkość wydobycia,

− uwarunkowania środowiskowe.

Układy wydobywcze w eksploatacji surowców skalnych

Dotychczas przy doborze techniki i technologii eksploatacji, w większości przypadków, brane są pod uwagę czynniki techniczne i eko-nomiczne eksploatacji (wydajność, głębokość wydobycia, nakłady inwesty-cyjne, itp.), nie zawsze odpowiednio są uwzględniane czynniki środowisko-we. WaŜne znaczenie mają prace koncepcyjno-projektowe eksploatacji złoŜa i wybór najkorzystniejszego (optymalnego) wariantu eksploatacji, właściwe określenie kierunku i sposobu rekultywacji wyrobisk poeksploatacyjnych.

Niektóre z tych czynników zostaną omówione poniŜej.

Do wydobycia kruszyw piaskowo-Ŝwirowych w woj. opolskim sto-suje się głównie eksploatację wgłębną spod lustra wody. Natomiast skały zwięzłe, z których produkowane są kruszywa łamane i inne produkty, eks-ploatowane są w wyrobiskach lądowych: stokowych i stokowo-wgłębnych.

Surowce ilaste wydobywane są z lądowych wyrobisk wgłębnych.

99

Urabianie złoŜa i nadkładu odbywa się trzema podstawowymi meto-dami:

1. mechanicznie, 2. hydraulicznie,

3. z zastosowaniem materiałów wybuchowych.

Urabianie mechaniczne skał i gruntów stosowane jest głównie w kopal-niach skał okruchowych i ilastych oraz przy zdejmowaniu nadkładu. W ska-łach średniozwięzłych i zwięzłych (wapienie jurajskie, margle, spękane i uławicone piaskowce, itp.) stosowane jest na ogół wówczas, kiedy wystę-pują przeciwwskazania do zastosowania techniki strzelniczej.

W zaleŜności od rodzaju złóŜ i typu wyrobisk stosuje się róŜne techniki i technologie urabiania mechanicznego. Najpowszechniej urabianie to sto-sowane jest do wydobycia kruszyw piaskowo-Ŝwirowych w eksploatacji lądowej, lądowo-podwodnej i podwodnej. Jako urządzenia (maszyny) wy-dobywcze wykorzystywane są koparki (eksploatacja lądowa) lub pogłębiarki (eksploatacja podwodna) róŜnej konstrukcji, a to:

− jednołyŜkowe koparki (pogłębiarki) podsiębierne lub koparki przed-siębierne (eksploatacja lądowa),

− jednonaczyniowe koparki (pogłębiarki) chwytakowe,

− jednonaczyniowe koparki (pogłębiarki) zgarniakowe,

− zgarniarki linowe,

− koparki (pogłębiarki) wieloczerpakowe.

W skałach średniozwięzłych i zwięzłych urabianie mechaniczne realizowane jest za pomocą jednonaczyniowych koparek duŜej mocy wyposaŜonych w zrywak mechaniczny lub hydrauliczny, za pomocą zrywarek, młotów hydraulicznych lub innych urządzeń (spadającej kuli, itp.). Urabianie to jest bardziej bezpieczne od stosowania techniki strzelniczej i naleŜy stwierdzić, Ŝe urabianie mechaniczne skał średniozwięzłych i zwięzłych stosowane jest coraz częściej, jakkolwiek zakres jego zastosowania jest nieduŜy ze względu na wyŜsze koszty urabiania. W woj. opolskim jako przykład urabiania me-chanicznego skał średniozwięzłych moŜna podać urabianie margla w kopalni GóraŜdŜe.

Urabianie hydrauliczne oraz mieszane (hydrauliczno-mechaniczne i hy-drauliczno-pneumatyczne) stosowane jest wyłącznie przy eksploatacji natu-ralnych kruszyw piaskowo-Ŝwirowych spod lustra wody. Realizowane jest ono za pomocą róŜnej konstrukcji pogłębiarek ssących z systemem

wspoma-100

gania typu Jet lub bez systemu Jet. Za granicą stosuje się równieŜ inne sys-temy wspomagania urabiania hydraulicznego, a to: głowice, koła lub łańcu-chy tnące, itp.

W woj. opolskim kruszywa piaskowo-Ŝwirowe wydobywa się głów-nie spod wody, a jako maszyny wydobywcze stosuje się najczęściej:

− pogłębiarki ssące z głowicami spulchniającymi typu Jet,

− zgarniarki linowe,

− pogłębiarki chwytakowe,

− koparki jednołyŜkowe podsiębierne lub zgarniakowe,

− pogłębiarki wieloczerpakowe.

Zaletą pogłębiarek ssących jest ich stosunkowo duŜa wydajność i trwałość, prosta obsługa, małe straty złoŜowe w złoŜach łatwo urabialnych. Wadami tego typu pogłębiarek jest:

− duŜe zuŜycie energii,

− ścieralność elementów roboczych (pomp, rurociągów),

− trudności z wydobyciem duŜych brył oraz urabianiem zwięzłych stref złoŜa.

W ostatnim dziesięcioleciu pogłębiarki ssące zastąpiły starszego typu pogłę-biarki wieloczerpakowe, chwytakowe, a niekiedy równieŜ i inne (koparki i zgarniarki linowe). Obecnie zastosowanie znajdują pogłębiarki wieloczer-pakowe nowej konstrukcji.

Urabianie za pomocą techniki strzelniczej i materiałów wybuchowych stosuje się w eksploatacji skał zwięzłych i średniozwięzłych (w woj. opol-skim: bazalty, granity, szarogłazy, piaskowce, wapienie, margle, dolomity).

Ten rodzaj urabiania stosowany jest przede wszystkim do urabiania kopali-ny, a tylko sporadycznie stosowany jest do rozkruszania nadkładu, jeŜeli są to warstwy średniozwięzłe lub zwięzłe np.: zwietrzałe strefy zwięzłej kopa-liny, twarde gkopa-liny, itp.

W zakresie zastosowań techniki strzelniczej w górnictwie odkrywkowym w ostatnich latach dokonany został duŜy postęp technologiczny i organiza-cyjny. W większości stosowane są nowoczesne materiały wybuchowe typu ANFO i MWE oraz nieelektryczne systemy inicjacji, a roboty strzałowe i wiertniczo-strzałowe realizowane są przez wyspecjalizowane firmy. Bryły ponadwymiarowe urabiane są metodami mechanicznymi za pomocą młotów hydraulicznych lub teŜ innych urządzeń (spadająca kula, itp.).

101

Transport urobku w zaleŜności od technologii urabiania i załadunku reali-zowany jest za pomocą:

− transportu samochodowego (przede wszystkim w eksploatacji skał zwięzłych, eksploatacji lądowej kruszyw piaskowo-Ŝwirowych, itp.);

− transportu taśmowego – kopalnie kruszyw piaskowo-Ŝwirowych, piaskownie;

− transportu hydraulicznego – eksploatacja spod wody pogłębiarkami ssącymi.

Układy przeróbcze^*

W produkcji kruszyw naturalnych bardzo waŜnym elementem jest odpowiedni dobór układów przeróbczych. Podstawowym zadaniem przerób-ki kruszyw jest:

− rozdrabnianie jedno- lub wielostadialne w celu uzyskania ziaren nie przekraczających swymi wymiarami wielkości określonych warun-kami procesu technologicznego i odbioru produktów,

− przesiewanie na róŜnego rodzaju przesiewaczach,

− płukanie w róŜnego rodzaju płuczkach.

Poza tymi trzema podstawowymi operacjami technologicznymi, coraz czę-ściej występują równieŜ inne dodatkowe operacje, których celem jest pod-wyŜszenie jakości produkowanego kruszywa. Operacje te obejmują:

− hydroklasyfikację kruszyw drobnych,

− odwadnianie,

− uszlachetnianie kruszyw grubych.

Do niedawna zakłady przeróbki mechanicznej były budowane głównie jako zakłady stacjonarne. Od kilkunastu lat obserwuje się duŜy wzrost zastoso-wania niestacjonarnych zestawów krusząco-przesiewających. MoŜna je po-dzielić na:

− zestawy przejezdne (mobilne), montowane najczęściej na podwo-ziach gąsienicowych;

− zestawy przewoźne (semimobilne), montowane zwykle na podwo-ziach kołowych bez moŜliwości samodzielnego przemieszczania;

* Opracowano na podstawie: „Ocena efektywności produkcji kruszyw mineralnych w przeróbczych instalacjach stacjonarnych i mobilnych”. Autor: T. Gawenda.

(w ramach Strategie i scenariusze technologiczne..., zad. 4, AGH 2012 r.)

102

− zestawy przestawne (kontenerowe), przystosowane do przemiesz-czania na specjalnych naczepach ciągnikowych lub na płozach (przy niewielkich odległościach przemieszczania).

W górnictwie skalnym łatwość przemieszczania mobilnych (przejezdnych) zestawów przeróbczych umoŜliwia ich okresowe zastosowanie w danym miejscu, gdzie mogą wykonywać prace o charakterze usługowym na rzecz danej kopalni. Mobilność tych zestawów pozwala równieŜ na zastosowanie w miejscach trudno dostępnych, np.: terenach górskich lub leśnych.

Zastosowanie przejezdnych i przewoźnych zestawów kruszących i sortują-cych znacznie usprawnia organizację produkcji szczególnie w recyklingu odpadów. Ogranicza takŜe kosztowny transport nadawy do procesu przerób-ki jak i gotowego produktu.

Przejezdne i przewoźne zestawy posiadają zasilanie z zewnętrznej sieci elektrycznej lub są wyposaŜone w silniki spalinowe wysokopręŜne.

Zastosowanie silników spalinowych w zestawach mobilnych umoŜliwia ich pracę w dowolnym miejscu bez konieczności doprowadzenia energii elek-trycznej.

Do wad niestacjonarnych zestawów przeróbczych zaliczyć naleŜy ograniczoną wydajność i zakres produkcji asortymentów, większe zuŜycie energii i paliw oraz wyŜsze koszty eksploatacji w porównaniu do stacjonar-nych zakładów przeróbczych.

Do zalet zakładów niestacjonarnych, oprócz cech juŜ wymienionych, naleŜą równieŜ:

− moŜliwość szybkiego ukierunkowania produkcji kruszyw w nowym zakładzie górniczym;

− wspomaganie ilościowe procesu produkcji szczególnie w sytuacjach awaryjnych;

− elastyczne zmiany wielkości i asortymentu produkcji w zaleŜności od zapotrzebowania rynku;

− ułatwienie selektywnej eksploatacji kopaliny i sterowanie jakością produkcji.

W górnictwie skalnym odpowiedni dobór urządzeń przeróbczych, a szczególnie maszyn krusząco-sortujących, odgrywa kluczową rolę zarów-no w aspekcie uzyskania najwyŜszej odpowiadającej odbiorcom jakości kruszyw, jak równieŜ uzyskania optymalnych wskaźników techniczno-technologicznych, które wpływają na koszty i cenę produkowanych kru-szyw.

103

W woj. opolskim eksploatuje się dobre jakościowo złoŜa kruszyw piaskowo-Ŝwirowych, w związku z tym udział frakcji Ŝwirowej w produko-wanym kruszywie wynosi 45–46%, a ok. 45% stanowią piaski wzbogacone, frakcji piaskowej (odpad) jest tylko około 2%. W porównaniu do innych województw struktura asortymentowa produkcji kruszyw piaskowo-Ŝwirowych jest najlepsza w kraju.

5.1.2 Oddziaływanie górnictwa skalnego na środowisko