Wyniki badań przyczyn i wielkości strat w zasobach węgla kamiennego

ZESZYTY NAUKOWE POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ Seria GÓRNICTWO z. 87

________1977 Nr kol. 558

Piotr TRZCIONKA

WYNIKI BAD Alt PRZYCZYN I WIELKOŚCI STRAT W ZASOBACH W^GLA KAMIENNEGO

Streszczenie: W artykule dokonano analizy przyczyn, wielkości i struktury strat w zasobach węgla kamiennego w oparciu o badania włas­

ne dokumentacji mierniczo-geologicznej kopalń Górnośląskiego Zagłę­

bia Węglowego.

1. Wstęp

Wykorzystanie zasobów węgla regulowane jest poprzez system przepisów prawa górniczego, prawa geologicznego, zarządzeń i instrukcji resortowych oraz przyjętych form kontroli gospodarki zasobami, a także drogą ekonomi­

cznego oddziaływania na działalność zakładów górniczych.

0 wielkości strat węgla decydują parametry górniczo-geologiczne i tech­

nologiczne, jak: głębokość eksploatacji, grubość pokładu, nachylenie, fi- zykomechaniczne własności węgla i skał otaczających, sposób udostępnienia i przygotowania zasobów, system eksploatacji, technika urabiania i wiele innych.

Uchwałą nr 94 Rady Ministrów z dnia 12 kwietnia 1974 r. w sprawie gos­

podarki zasobami złóż kopalin stałych zapoczątkowano działalność legisla­

cyjną zmierzającą do uporządkowania zasad racjonalnej gospodarki złożem.

Stosownie do postanowień Uchwały 94/74 RM wydane zostały Zarządzeniem nr 8 Prezesa WUG z dnia 19 sierpnia 1975 r. "Wytyczne w sprawie ewidencji strat złóż kopalin stałych". W myśl wytycznych straty w zasobach złoża ko­

paliny dzielą się na:

a) straty w zasobach przemysłowych, - eksploatacyjne,

- pozaeksploatacyjne,

b) straty w zasobach nieprzemysłowych.

Przez straty eksploatacyjne rozumie się straty w zasobach przemysło­

wych, powstałe podczas procesów eksploatacji na skutek zastosowania okreś­

lonego systemu eksploatacji w partiach złoża objętych eksploatacją górni­

czą.

Przez straty pozaeksploatacyjne rozumie się niewybrane fragmenty złoża lub pokładu planowo pozostawione na skutek przyjęcia określonej technolo­

gii eksploatacji i istniejących niekorzystnych warunków gorniczo-geoio- gicznych.

148 P. Trzoionka

W niniejszym artykule dokonano podziału poszczególnych rodzajów strat w zasobach przemysłowych na grupy i kategorie strat, biorąc pod uwagę spe­

cyficzne warunki eksploatacji zasobów węgla kamiennego. W oparciu o bada­

nia własne określono wielkości strat poszczególnych grup oraz ich struktu­

rę ilościową.

2. Klasyfikacja strat

Dotychczasowe badania wpływu czynników górniczo-geologicznych na wiel­

kość strat węgla kamiennego wykazały, że zasadniczy wpływ na wielkość strat mają:

- system wybierania, - tektonika złoża,

- rodzaj warstw stropowych i spągowych,

- zmienność kąta upadu i kierunku rozciągłości, - głębokość eksploatacji,

- zagrożenia górnicze.

W oparciu o materiały i informacje zebrane z kopalń Górnośląskiego Za­

głębia Węglowego zewidencjonowano podstawowe przyczyny i rodzaje strat węgła kamiennego. Ewidencja ta podana w pracy [2] stanowiła podstawę opra­

cowania klasyfikacji strat zasobów węgla. Podane zestawienie przyczyn strat nie jest wyczerpujące, gdyż podaje przypadki występujące najczęściej. W praktyce na ogół zaliczenie zasobów do strat ma miejsce na skutek kilku przyczyn, czego potwierdzeniem są obszerne uzasadnienia wniosków o zanie­

chanie eksploatacji wykonywane przez kopalnie. Zasadniczo tylko jedna z przyczyn ma znaczenie decydujące.

W praktyce ruchowej kopalń zaniechanie eksploatacji części złoża nastę­

puje na skutek:

- braku możliwości, lub zbyt wysokich kosztów udostępnienia, - dużego zanieczyszczenia pokładu (udział przerostów), - zaburzeń większą liczbą uskoków,

- podebrania pokładu,

- płytkiego zalegania pod zabudowaną powierzchnią, - niebezpieczeństwa wdarcia wody oraz innych zagrożeń, - niebezpiecznego opadu stropu.

Dla uzasadnienia wniosków o zaniechanie wymienia się często korzyści, jakie kopalnia z tego tytułu może odnieść, a mianowicie:

- przyspieszenie terminu osiągnięcia maksymalnych mocy produkcyjnych, - zmniejszenie zawartości kamienia w węglu surowym oraz popiołu w węglu

rynkowym,

- możliwość wprowadzenia mechanizacji, - zmniejszenie ilości robót kamiennych,

- podniesienie wydajności, obniżenie kosztów własnych, wzrost ceny zbytu, - przyspieszenie terminu uruchomienia nowych poziomów.

Wyniki badań przyczyn i wielkości. 149

Zgodnie z przyjętą definicją strat zasobów węgla kamiennego zjawisko strat związane jest ściśle z eksploatacją złoża a jego skutki ekonomiczne z miejscem (fazą) w procesie gospodarowania zasobami, głównie z uwagi na wielkość nakładów poniesionych w kolejnych procesach wytwórczych.

Ocena strat węgla wiązać musi miejsca powstawania straty z miejscem po­

noszenia kosztów. Dlatego proponuje się podział strat węgla kamiennego w zależności od fazy procesu gospodarowania, w której uczestniczą np.t - straty w zasobach udostępnionych,

- straty w zasobach przygotowanych, - straty w zasobach węgla urobionego.

Proponowany podział przedstawia rys. 1.

§ s i l<D -P

e ^3 a>

.y *o 'O O O U

P4

OSN

OS

'O

60

O

•pOS

o(0

rH

0)

F(0h

Rys. 1. Podział zasobów i strat węgla kamiennego w procesie gospodarowa­

nia

150 P. Trzcionka

Dla strat w zasobach udostępnionych zaliczamy parcele położone w udo­

stępnionej części złoża (pokładu), lecz nieprzygotowane do wybierania jak np. filary ochronne dla głównych wyrobisk udostępniających, filary bezpie­

czeństwa przy wychodniach itp.

Do strat w zasobach przygotowanych zaliczamy te części pokładu, które zostały przygotowane do wybierania lecz zawarty w nich węgiel nie został urobiony, np. filary oporowe dla wyrobisk przygotowawczych, łaty węgla pozostawione w stropie lub spągu, straty na skutek skrócenia zaplanowane­

go wybiegu ściany itp.

Do strat węgla urobionego zaliczamy straty powstałe w wyniku rozrzutu przy urabianiu, ładowaniu i transporcie oraz na skutek przedostawania się węgla do odpadów w procesach przeróbczych. Straty całkowite stanowią sumę strat zasobów udostępnionych, przygotowanych i strat węgla urobionego i

gdzieś

S - straty całkowite,

Su - straty w zasobach udostępnionych, Sp - straty w zasobach przygotowanych, Sw - straty węgla urobionego.

Straty węgla urobionego stanowią nieznaczną częśó strat całkowitych. Po­

nadto, z uwagi na odrębność zagadnienia oceny opłacalności procesów wzbo­

gacania węgla, nie wydziela się grupy strat przeróbczych.

Dla potrzeb planowania i ewidencji strat proponuje się następujący po­

dział strat:

Grupa I - straty eksploatacyjne, do których należą straty wynikające z przyjętego sposobu wybierania złoża.

Kategoria 1 - straty węgla urobionego, w skład którego wchodzą straty przy urabianiu, transporcie i przeróbce.

Kategoria 2 - straty w przystropowych i przyspągowych warstwach pokładu.

Kategoria 3 - straty w filarach oporowych wyrobisk przygotowawczych i po­

mocniczych.

Grupa II - straty pozaeksploatacyine. wynikające z górniczo-geologicz­

nych i hydrogeologicznych warunków zalegania oraz ze sposo­

bu udostępniania złoża i warunków powierzchniowych.

Kategoria 1 - straty ogólnokopalnianej z uwagi na ochronę powierzchni, o- chronę głównych wyrobisk udostępniających, filary graniczne.

Wyniki badań przyczyn i wielkości.. 151

Kategoria 2 - straty z przyczyn górniczo-technicznych, będące skutkiem po­

średniego wpływu robót górniczych, jak np. straty w stre­

fach gęstej sieci wyrobisk korytarzowych w pokładzie, w strefach bezpieczeństwa przy starych zrobach, z uwagi na za­

grożenia wodne ze strony zbiorników wodnych w starych zro­

bach, zagrożenia pożarowe, zagrożenia tąpaniami itp., Kategoria 3 - straty z przyczyn geologicznych i hydrogeologicznych, do któ­

rych zalicza się między innymi: straty przy uskokach i stre­

fach uskokowych, przy wychodniach pokładów, straty na skutek dużej zmienności warunków zalegania i jakości węgla, straty na skutek wzmożonych ciśnień górotworu oraz niekorzystnych warunków stropowych i spągowych, itp.

3. Badanie wielkości i struktury strat

Autor przyjmując proponowaną klasyfikację strat przeprowadził własne badania wielkości i struktury strat węgla kamiennego, w oparciu o dokumen­

tację mierniczo-geologiczną z 11 kopalń GZW. Charakterystykę warunków gór­

niczo-geologicznych kopalń wytypowanych do analizy przedstawiono w tabli­

cy 1 .

Badania wykonano według następującego porządku:

- zgromadzenie i przygotowanie materiałów źródłowych: map pokładowych (122 pokłady), warunków górniczo-geologicznych, danych ewidencyjnych itd.,

- wyodrębnienie górniczo wykorzystanych części zasobów w pokładach, - wydzielenie na mapach parcel zasobów i strat,

- obliczanie i zostawienie zasobów parcel, - obliczenie współczynników strat,

- interpretacja wyników obliczeń.

Analizą objęto górniczo wykorzystane części pokładów w całości, a więc jej wyniki reprezentują znaczny przedział czasu (1950-1975).

Wyniki obliczeń wykazały wyższe od normatywnych wielkości rzeczywiste strat eksploatacyjnych, co uzasadnia potrzebę aktualizacji normatywów strat.

Procentowy udział poszczególnych rodzajów strat w stratach całkowitych przedstawia tablica 2.

Z analizy wynika, że struktura strat w poszczególnych kopalniach jest zróż­

nicowana. W zależności od warunków górniczo-geologicznych jedna z przy- ozyn ma znaczenie dominujące.

Według przyjętej w pracy klasyfikacji przyczyn strat, straty eksploata­

cyjne (grupa I) stanowią 40% ogółu strat, straty ogólnozłożowe (grupa II) - 60% strat całkowitych. W grupie strat eksploatacyjnych przeważającą część stanowią straty w filarach oporowych dla wyrobisk korytarzowych

Charakterystykawarunkówgómiozo-geologicznychanalizowanychkopalń

152 Pa Trzcionka

EH©

poża­ rowe K «

oi

N © H K M K K

© 8>*

3 i

© ^as %-

•N •H

O 3

U 3 *H

bO £

3

d af CSJ -p

TJi

o © X « K

* f i

1 01

CO • • • • •

rH rH rH rH rH

o en a 3 3 3 0 3

H © Ał Ał AJ Ał Ał • © Ał • 0 • © Ał Ał • © Ał • © Ał

© a © © © © © © 3 © O H © 3 © © O H © O H ©

•H *H £ fcTJ Tl fe T3 TJ TJ Tl 5 ^ TJ T)

© © © © © o >> © O >> O >> © © O >i © O ►, ©

KJ N N N N p,J3 »* P4J3 N N PkJS N N

iH © © © © © © ©

^ 1 © •H •H © •H © •H iH © iH © •rł

q o f l 3 3 -P Pi 3 3 3 H 3 « 3

N 'O 'a © TJ T3 TJ tj T3 TJ TJ TJ

U M O © © O © P • © 3 © 3 ©

© © -rł 3 3 3 3 3 3 3 H M M

-p 3 '« '© MQ +* 'W Ma +» '» +» '©

1 O

© in

rH LT\ O O O o o in O in 1

}>> © J 1 m t— CM T— CM r- t— CA O

J3 *H O PJ CO

O 1— 1 1

C**V V V V V V V V V V ^T—

&

i o

•o in o « CM o 0 0 IT>

'O TJ •> •> ir> m Wk •k •k ««

vw aJ CM t- r— VO in cp C^- in c n CM

O AH a 1 1 1 1 1 l T 1 1 1 1

,a ^ U J VO VO CO co Vfi co v p in c n vo VX>

3 o ^{•* •«}

O ° O o O o O o O O O O O

1 -H XIl O ¿3^o P«¡5£

'O 'Oo cr> t*- VO V" m irv C^ T- _CTi O

'w -a© CM r- ▼“ 'M- CM CM r- CM

o co 3 rH Ał ©

•H1 r© © r —i

£ *P

>> o

r© m 3 er» CM CT\ r— CO VO T— v£) VD <J\

o a rH ir\ co o t - in in CM ^•k CM

© © a ^{<Tv T- CA CM T"} V0 O CM 1f \

© rH i— i CM

N3

N1

3 •

© © U l— 1 m T“ o o O O O O 00 IT\

*H tH • CM •>

* 3 0 a t*- ^CM v£> crs O C- CO

O J3 •M" CM t— T— CM CM

PH o L— J

« T— CM ir vo co o> O T“

W ł— 1—

Tablica

Wyniki badań przyczyn i wielkości««. 153

X3O

<0

0P<

XO

0

s

*

0

ND*

&

O0

0N 4»

U0 -P

-P s0 iM ND O«5

CO

<A

T- 4,0 22,3 7,5 25,3 CM

T— CA T— CM O O

•

00 •M" vO T— CA t -

W T" CM CA

oT—

CO O CM o CA

s o CM oo t*- -M-

w T— IA T—

ja a\

o CA o\ CA VO (T\

>> W m 1 ^{•» •k •k}

• p

te

■H1» W UN r " T- T“

O (30

CM c a o a \

rM b j 1 ^•>

0 te CTs o tr\ o\ in

O W CM in

-P C-

0 T- •'tf crv o CM

U •»

- p te oo 00 CM CM c^ *■»

0 W ^{CA CA} r-

•p VO

00 co co 00

0 w i

O

te

Of. W CM r- -M*

H

PN m

O C - in

¡v{ i

te O T— in co

W ^{in CA}

c a •*ł- c a v o

te

W r- CM ▼“ CM CM

CA

t"- o C"— 00 co O

M

te CA o t- in

W r* T- CM T“ <A

CM

"M- <X\ c a CM CM

W 1

rfc 00 v o in T- CO

w CM CM CA

T—

CA C^- VO t - ^CA

te

CA T“ ^CA

CM c a T— CM CA

0 0 0 0 0 0

•H •H •H •H •H •H

U h U U fi U

0 O O o O O O

r* b0 b0 b0 &o bO b0

oO 0 0 0 0 0 0

Q> ■P -P ■p -P -P -P

Sc 0 0 0 0 0 0

X X J4 X X X

-P0

&

+ 1

0 1 O

0 iH r-\

TO ■P H Ot O

0 H 0 . H 0 fl

N O ^ X TJ

•O pH 0 < 0 >>

O P« CJ PH 0 O

« i- 0 TO 5 N 0

X S « o ■P

C © o C5 O * 0

154_____________________________________________________________ P. Trzcionka

Wyniki badań przyczyn i wielkości«. 155

przygotowawczych i pomocniczych. W grupie strat pozaeksploatacyjnyeh za­

sadniczą część stanowią straty z przyczyn naturalnych geologicznych i hy­

drogeologicznych .

W tablicy 3 przedstawiono kształtowanie się strat węgla w poszczegól­

nych fazach gospodarowania zasobami. Z zestawienia wynika, że przeważają­

ca częśó strat ma miejsce w zasobach udostępnionych (ok. 50$) i przygoto­

wanych (ok. 40$). Straty w zasobach wybranych stanowią mniejszą część strat całkowitych (ok. 1 0 % ) . Uzasadnia to potrzebę oceny strat oddzielnie w roz­

patrywanych fazach eksploatacji. ‘

Na etapie eksploatacji złoża zasadniczy wpływ na wielkość strat ma technologia wybierania. Z istotnych czynników ograniczających wielkość strat w zasobach węgla wymienić należy*

- doskonalenie geologicznych i geofizycznych metod rozpoznania złoża, - stosowanie prawie wyłącznie ścianowych systemów wybierania,

- ograniczenie prowadzenia podwójnych wyrobisk udostępniających,

- projektowanie filarów ochronnych, oporowych i bezpieczeństwa umożliwia­

jące późniejszą ich eksploatację,

- dostosowanie maszyn urabiających i obudów zmechanizowanych do zmiennej grubości i nachylenia pokładów.

Poprzez dobór właściwych czynników technicznych i organizacyjnych moż­

na w sposób realny wpływać na obniżenie wielkości strat zasobów węgla ka­

miennego i przyczynić się do lepszego ich wykorzystania.

4- Wnioski

1. Stosowany dotychczas podział zasobów i strat węgla kamiennego nie jest wystarczający dla oceny działalności gospodai‘czej na złożu, ponieważ nie jest dostosowany do poszczególnych faz tej działalności. Uważa się za celowe rozpatrywanie strat zasobów oddzielnie w zasobach udostępnia­

nych, przygotowanych i w węglu urobionym.

■2. Istotne znaczenie dla techniczno-ekonomicznej oceny śtrai: ma ich klasy­

fikacja. W oparciu o analizę przyczyn, wielkości i struktury strat w kopalniach Górnośląskiego Zagłębia Węglowego proponuje się przyjąć przed­

stawioną w pracy klasyfikację strat w zasobach węgla uwzględniającą*

- przyczynę pozostawienia strat,

- fazę eksploatacji, w której strata wystąpiła.

3. Badania przeprowadzone w oparciu o dokumentację mierniczo-geologiczną z 11 kopalń, przy uwzględnieniu przyjętej klasyfikacji strat wykazały, żes

- straty eksploatacyjne stanowią 40$ a straty pozaeksploatacyjne 60$ strat całkowitych. W grupie strat eksploatacyjnych przeważają straty w filarach oporowych wyrobisk chodnikowych. W grupie strat pozaeks-

156 P. Trzcionka

ploatacyjnych dominują straty wynikające z naturalnych przyczyn geo­

logicznych i hydrogeologicznych,

- według fazy w procesie eksploatacji straty w zasobach udostępnionych stanowią 5056, straty w zasobach przygotowanych 40% a straty w zaso­

bach węgla urobionego 10% strat całkowitych.

LITERATURA.

[1] Kot A.i Statystyczne badania zależności wielkości strat od parametrów górniczo-geologicznych. Z.T S . Pol.SI., z. 58 Górnictwo, 1974.

[2] Trzcionka P.i Ustalenie kryteriów oceny strat w zasobach złóż węgla kamiennego. Praca doktorska, Gliwice 1976 r. (nie publikowana).

[3] Zarządzenie Nr 8 Prezesa WUG z dnia 19 sierpnia 1975 r. w sprawie w y ­ tycznych sporządzania ewidencji strat zasobów złóż kopalin stałych.

PE3yjIbTA TR HCCJIEflOBAHHii RPHHHH H BEJIOTHHA nOTEPEił B 3AHACAX KAMEHHOrO y r i H

P e 3 n m e

B o ia iB e paccMOTpeH aHajma npanHH, bbjihhhhu h o ip y K iy p u n o ie p e S b 3 a n a - c a x KaaeHHoro yrjŁji, oim paacŁ Ha coSoiBeiiH ue Hcojie^oBaHHH reojroro-M apK m eił-

^epoKoft AOKyweHiauHH o a x i BapxnecHJieseK oro yrojtŁH oro OacceftHa.

AMOUNT OP COAL LOSSES AND REASONS OP IN COAL STOCK

S u m m a r y

Coal stock losses have been analysed on the basis of survey documenta­

tion for the Upper Silesian Coal Basin collieries.