Seria: G Ó R N I C T W O z. 205 Nr kol. 1179
Ro man K O Ł O D Z I E J
Kopa ln ia W ę g l a K a mie nnego "Morcinek"
w K a c z y c a c h
TECHNOLOGIA WYBIERANIA P0KLADÛW GRUBYCH SYSTEMEM ŚCIANOWYM NA ZAWAt Z OBUDOWA "PIOMA" NA DYZYCH GŁĘBOKOŚCIACH
Streszczenie. W artykule zaprezentowano pewne sche m a t y i ogól n e za s ad y prowa d z e n i a ścian z obudową zmechanizowaną P IOMA na zawał w w a r u n k a c h górni czo-g e o l o g i c z ny c h K W K "Morcinek", z uwzględn i e n i e m para m e tr u głębokości. A n ali za dotychczasowych technologii prowadzenia ś c ian na d u ż y c h głęb oko ś c i a c h i związane z nią zagrożenia oraz uzyskane d o ś w i a d c z enia d o sta rczaj ą materiał u do kierunków zmian i tendencji w zakresie s t o s o w a n y c h systemów i perspektyw wybierania grub y c h pokładów.
TH E T E C H N O L O G Y OF THICK SEAMS EXTRACTION BY M EANS O F A LONG W A L L SYSTEM W I T H "PIOMA" S UPP ORT AT GREAT DEPTHS
Summary. In the paper have been presented certain schemes and g e n e ral p r i n c i p l e s of driving longwalls with caving u sing mech a n i z e d "PI0- MA"s u p p o r t in the mining-rheological conditions of "Morcinek" colliery, taking into co nsideration the d e pth parameter. An analysis of till-now techn o l o g i e s of driving longwalls at great dept h s and associated hazards, as wellas the experience gained, give material for the d i r e c
tions of h ang es and tendencies in the systems used, and also outlooks in the m in ing of thick seams.
TEYHOJIOriW PA3PAE0TKH M0UÍHÍÍX IUIACTOB JIABAMH C OEPyiilEHBEM KPEI1M) "IDIOMA", HA EOJIHDOM TJIYEHHE
Pe
3K>ue.B cTaibe npeflCTaBjmioTCH neKoiopue
c x b m h hoómne npHHiiHiiŁi BeneHHH jiaBhi c MexaHH3HpoBaHHOft Kpenb» IDIOMA, c oÓpyneHHeM
kpo b j i h , bropHO-reojiorHwecxHx ycxoBHHX
m a x ï a"MopiiHHBK", c
y w e T O M n a p a M e x p arxyÔHHH. AHaiiH3 cymecTBy»mHx
TexHOJioraii B e n e H a a jiaBu H a ÔOJibmoM rviyÔHHe h CBH3aHHbie
c
3
T H M o n a c H o c T H , a T a x x e nojiyweHHtiJi o n u i , n a » Maiepaaji rjih o n p e n e J i e H H H H a n p a s j i e H H Ë H 3 u e H e H H M h Teąąei mH ił b o Ó n a c T H n p H M e H a e u b i x C H C T e u h n e p c n e K T H B o x p a ó o i K H M o q H u x iuiacioB.1. W P R O W A D Z E N I E
R o z r u c h kopalni "Morcinek" nastąpił na p rzełomie lat 1986 i 1987 w w y n i ku u r u c h o m i e n i a pierwsze j ś ciany zlokalizowanej w pokł. 404/1-2 o m iąższości ok. 3 ,5 m i prowadzonej na głębokości od 1000-900m. Ddot y c hc z as e ks p loatację p r ow adz ono 7 ścianami w pokł ad a c h 404/1-2 i 404/3-4 o m iąższości średniej o d po wie dnio 3,5 m i 4,5 m i na głębokości 1000-850 m oraz 2 ścianami w pokł.
406/1 o miąższości śr. 4,4 m i na głębokości ok. 800 m. Z p o w o d u z nacznego opó ź n i e n i a robót u d o stę p n ia j ąc y c h i p r z y g otowawczych na czas o d d an i a kopalni do ruchu, a także blokowa budowa tektoniczna złoża, spow o do w ał y ok reślone n i e k o r z y s t n ę u k i erunko w an i e frontów ścianowych dla w i ększości ścian, przy z ał oże niu zabezpie c z e n i a im o d po w iednich wybiegów. Ww. p o k ł a d y w o d n i es i en i u do w s z y s t k i c h ścian wybi er a n e były systemem ścianowym p o d ł u ż n y m na zawał, opi e r a j ą c się na kompl e k s ie ścianowym złożonym z o b u dowy osłonowej "PIOMA"
współp ra c u j ą c e j z p r z en o śn i k i em zgrzebłowym, ścianowym "RYBNIK" 76 lub 80 i z ko m b a j n e m K G S - 3 2 0 / 2 B z b e z ci ęgnowym systemem p o suwu "POLTRAK II".
2. C H A R A K T E R Y S T Y K A W A R UN K ÓW N A TURALNYCH
Z ł o ż e kopal ni "Morcinek" leży w p o łudniowo-zachodniej częśc G ó r n oś l ą s ki e go Z ag ł ę b i a Wę g l o w e g o w strefie nasunięcia karpackiego i w strefie w s chodniej części elewacji Za g ł ę b i a Ostrawsko-Karwińskiego.
W bu d o w i e geologic z n e j złoża biorą udział o t w o r y karbonu, kredy, t r ze cio rzędu i czwarto r zę d u. W spągowej części t r z e c iorzędu zale ga j ą u tw o ry p ias z c z y s t e i zlepieńcowe tzw. zlepieńce d ę b o wieckie z zawar t oś c i ą w o d y i gazu, stanow iąc główne zagrożenie dla eksploatacji. K a r bo n w Obsz a rz e G ó r n i c z y m kop. "Morcinek" został p r zebadany do głębokości ok. 1500 m aż do s t ro pu p o k ł a d ó w g r u p y brzeżnej. Najwyżej zalegające w środkowej i p ó ł n o c n o -wsc hodni ej części złoża to w a r st w y orzeskie, w skład k tó r yc h wcho d z ą p o k ł a d y g r u p y 359-364, w ś r ó d któr y ch ud okumentowano 7 p o k ł ad ó w bilansowych.
Dalej n a c a ł y m o b szarz e zalegają w a r s tw y rudzkie w pełni rozwinięte, w skład k t ó r y c h wc h o d z ą po k ł a d y g r u p y 401-420, w śród k t ó r y c h u d o k um e nt o w a no 22 bilansowe. P od wz g l ę d e m litologicznym dzielą się na dwie części. G ó rn a do pokł. 407/4 nie różni się od n a dległych w a r s t w orzeskich, g dzie p r z e wa ż a j ą zdec y d o w a n i e iłowce' i mułowce, natomiast dolna cha r a k t e r y z u je się w y r aźną p rzew agą o s a d ó w piaskowcowych. Zasob o w o najc i e k a w s z a jest w ią z k a pokł.
4 04-4 06/ 2 z licznymi grubymi pokładami węgla.
Później z a leg ają jeszcze w arstw y siodłowe d otyczące p o k ł a d ó w od 501- 5 10 i w sp o m n i a n e n a w ierc one przy głębokości 1500 m po k łady g r u p y brzeżnej. Bliskie sąsi edzt wo na su n i ę c i a karpackiego zaznacza się o b e cnością 6 u s k oków w k i e r u n k a c h S W-NE i 3 u skoków i k i erunkach NN-SE i zrzu t a c h od 50-300 m tworząc b l o k owo -te ktoniczną budowę złoża, det er m i n u j ą c ą model rozcięcia kopalni na 4 p ola eksploatacyjne.
P o n a dt o robotami udostępniającymi i przygotowawczymi prowadzonymi od 1985 r.
stwi erdz ono szer eg u s koków o zrzutach kilku i kilkunastometrowych, których obecności nie m ożna pominąć przy rozcince i proj e kt o w a n i u f r o n t u e k s p l o a t a cyjnego kopalni. G rubość nadkład u wynosi od 550-1000 m, w zwią z k u z czym p o z i o m w e n t y l a c y j n y zlokalizowano na głębokości 800 m, a p i e r w s z y poziom w y d o b y w c z y na głębokości 950 m. Temperatura pierwotna skał na głębokości 950 m w ynosi ok. 43°C, co wymaga zastosowania klimatyzacji. Pona d t o w y s t ę p u jące zagrożeni e metanow e klasyfikuje kopalnię do IV kategorii. O b e c n oś ć w s p ą g u na d k ł a d u w o dono śnych w arstw d ęb o wieckich zaszeregowuje z łoże do III stop nia zagroż enia w odnego w sąsiedztwie ww. utworów.
3. CHA R A K T E R Y S T Y K A KOMPLEKSÓW ŚCIANOWYCH WCH OD Z ĄC Y C H W S K ŁAD W Y P O S A Ż E N I A Ś C I A N BĘDĄCYCH NA WYPOSAŻENIU
Ś c ia nowe k o mpl eksy będące na w y p osażeniu d otychczas e k s p l o a t o w a n y c h ścian z lo k aliz o w a n y c h w pokł adach grubych o miąższości średniej 3,5-4,5 m w w a r u n ka c h kopalni "Morcinek" - zostały dobrane opierając się na:
- o b u dowie zmechanizowanej osłonowej typu PI 0MA-25/45-0z i PI0MA-27/ 4 7 - 0z oraz p o d poro wo-os łon ową typu PI0MA-24/47-0z,
- p r z en o ś n i k u ścianowy m typu Rybnik-76 lub 80/P0LTRAK II, - k o m bajnie ś c ianow ym typu KGS-320/2B.
W yżej w y mienio ne obudowy "PI0MA" pracują w zakresie wysokości ściany 2, 7 -4,5 m, a k o mbajn KGS-32.0/2B z zastosowanymi organami 2000 mm, tj. o zw i ększonej średnicy, pozwala prowadzić urabianie ocio s u na w y s o k o ś ć 4,1 m, k t ó r y to parame tr w zasadzie ogranicza wysokość p r o w adzenia ścian. Z a letą ob u dowy PI0MA-2 7 / 4 7 - 0 z w porównaniu z wersją PI0MA-25/45-0z jest z a s t osowanie stro pn icy wysuw nej pozwalające nie tylko na' wy s unięcie jej w ślad za p o st ę pują cym kombajnem, dla maksymalnego osłonięcia stropu po wyko n a n iu skrawu, ale w sytuacji prowadzenia obudowy przy nachyleniu p o p r z e c z n y m frontu ze w z n i o s e m o ci osu ścianowego występuje w stopniu w i ę k s z y m o s ł onięcie i
p odparc ie s tr opu bliżej o c iosu ściany przy p r o w adzeniu o b u d ow y ze stropnicą stale wysuniętą. Natomiast charakterystyczne dla obud o w y P I 0 M A- 2 4/ 4 7 - 0z jest to, iż s t r opnica wraz z wys i ę gn i ki e m pr z e g u b o w o-wysuwnym stwa rz a optymalne w arunki w s p ó ł p r a c y ze s ł abym stropem, gdyż wysi ę g n i k może być w y s u w a n y i w s u w a n y z p o w r o t e m p rz y zestawie rozpartym, dzięki c zemu s trop może być skutecz nie pod p a r t y na długości sięgającej do samego c z oła ściany, a tym s amym ma ksy m a l n i e zab e zp i e c zo n y pr zed p o w s tawaniem obwałów. Na powyższe zasa dni czo ma w p ł y w lemiskatowy układ k i n e m atyczny zape w n ia j ąc y nie tylko stałą o dl egłość k ońca stropnicy od czoła ściany d l a całego z a kr e s u wysokości obudowy, ale również stateczność zestawu.
4. T E C H N O L O G I A P R OWA D Z EN I A Ś CIAN W POKŁADACH GRUB Y C H
D oty c h c z a s wybi e r a n i e pokła d ów grub y c h p r owadzone jest i b ę dzie systemem ś c ia now ym p o dłużnym na zawał, opierając się na k o mpleksie ś c i an o wy m w pełni m e c h a n i z u j ą c y m w y bieran i e węgla, a scharakteryzowanym wcześniej.
Ze wz g l ę d u na możliwości i dobór k ompleksu ścianowego, w y r o b i s k a w y b i er k ow e w p o k ł a d a c h o grubości średniej 4,4-4,5 (dotyczy p o k ł a d ó w 404/3 - 4 i 406/1) prow a d z o n e są na wysoko ś ć 4,1 m z p rzypiętą p r z y spągowo łatą węgla, której g r ub ość śr ednio w aha się w gran i ca c h 0,3-0,4 m. Dług o ś ć f ro n t ów w ścianach doty c h c z a s e k s ploatowa ny c h p r zebiegała w przedziale 8 0 -180 m ^ p r z y w y b i e g a c h pól eks p l o a t a c y j n y c h rzędu 150-800 m. Z a sadniczo ną całej długości f rontu ścianow ego zainstalowan e są sekcje obudowy zmechanizowanej "PI0MA", p r z y czym ilość ich zostaje tak dobierana, b y przy prawie p r o s t o p a d ł y m u s y t u o w a n i u f r o n t u w z g l ę d e m chodn i kó w przyści a no w y c h (z o d p o wiednim wy p r z ed z e n i e m po chod nik u podścianowym) przy norm a l n ym b i egu ściany o b j ę ł y one całą jego długość. N ar oża ściany zwane też w l otem 1 w y l o t e m ze ściany, tj. odcinka maks. do 2,0 m p r z y ocio s a c h chodników p r z y ś c i a n o w y c h p r o wa d zo n e są doty ch c h c z a s na zasadzie zabudowy indywidualnej za p o mocą stropnic s talowych o p r o f i l u TH-21 5-6 m podp ar t yc h 4 stojakami S H C k a ż d a za p r z en o śn i k i em ścianowym. Ww. stropnice p r owadzone są parami w rozstawie 0,8 m (w przy pa d k u odcink a 2-me t r o w e g o stanowią je 2 p a r y stropnic). Na o d c i n ka c h w y s tę p uj ą c y ch z a burz eń c zy lokalnych spękań wzdł uż strefy p rzyociosowej chod n ik a w celu n ie d o p u s z c z e n i a do obsu n i ęć ociosów i opadów stropów ww. s tropnice na pr z e m i a n wp row a d z a n e są w ocios w wywiercone pod stropem o t wo r y w i e l k o ś r e d nicowe i wp usz c z a n e na taką głębokość, b y p rzed wyko n a n i e m k o l e j ne g o sk rawu d a w a ł y w y p r z e d z e n i e m in 1,0 m.
Tego typu zabu dow a w l otu i wy lotu ze ściany urabianej bezwnękowo jest c h a r a kterystycz na p r zy prowadzeniu ścian w trakcie normalnego ich biegu. W spo r ady cznych przypadkach, gdy zachodzi konieczność utrzymywania chodnika podścłanowego, dotyc hczas zasadniczo chodniki przyścianowe są likwidowane na b i e żąco za p o stę pem ściany. W warunkach K W K "Morcinek" p r z y eksploatacji p r o wadzonej na d u ż y c h głębokościach za frotem ściany stosowane jest wzdłuż o c i o s u chodnika od strony zrobów na szerokość w lo t u z zabudową indywidualną z abu dow a k a s z t u (kasztów) w rzędzie z pokładów kolejowych, wypełnianego s zczelnie anhydrytem.
Pona dto w p r z ypad ku pr zewidywanych obsunięć ociosów wzdłuż f r o n t u ściany c elem n i e dopus zcz enia do opadów stropu profilaktycznie stosowano dotychczas k ole jne czoła ściany i warstwy przystropowej klej e m iniekcyjnym zgodnie ze znaną i o p racowa ną technologią. Na odcinkach w y s t ę p ujących zaburzeń i w p rz y p a d k a c h na g ł y c h odspojeń ociosów i opadów stropu, na ociosie ścian p ro w a d z o n y c h z tzw. nachyleniem po wzniosie wzdłuż kier u n k u b i e g u ściany, prowadzi się p race związane z podchwytywaniem tych opadów zgodnie z w p i s em do
“Książki aktualizacji obudowy".
W p r zypadku p roj ektowania eksploatacji parceli kolejnej ściany, wzdłuż zrob ów ś c iany eksploatowanej, istnieje konieczność szczelnego izolowania zrobów ściany będącej w ruchu, wzdłuż i w przekroju chodnika p o dścianowego likwidowanego za jej postępem zgodnie z opracowaną technologią, gdyż ze w z g l ę d u na zagrożenie pożarowe oraz niepowodowanie zagrożenia tąpaniami jest niez b ędne drążenie chodnika wentylacyjnego następnej ściany na styk z chod ni kie m p o dśc ianow ym ściany będącej w eksploatacji. Na odcinkach p r o w a dzo nych przesko sow ań frontu ścianowego w stosunku do c hodników przy- ścianowych, w sytuacji przechodzenia z frontu diagonalnego na pros t o p ad ł y i odwrotnie, w pr zy p a d k u dochodzenia do granicy eksploatacji lub rozpoczynania eksploatacji (rozruchu), odcinki frontu wydłużającego się lub przeznaczone do skracania zabudowywane są dotychczas przy wykorzystaniu sekcji lekkiej o b u d owy kroczącej typu "GLINIK" z podziałką zabudowy 1,0 m. U r abianie calizny węglowej we w s z ystki ch ścianach prowadzone jest bezwnękowo kombajnem K G S- 3 2 0 / 2 B z zabiorem 0,5-0,6 m jednokierunkowo, ponieważ w w a r u n k a c h KWK
"Morcinek" w p o kł ada ch tego typu bardziej racjonalne jest u r abianie z dołu do g ó r y przy podni esion ych organach górnym i dolnym, a przy jeżdzie kombajnu z g ó r y w dół przy obydw u organach opuszczonych.
N a pędy przenośnika ścianowego zasadniczo prowadzone są w chodnikach przyścianowych.
Od s t a w a u r o b k u tradycyjnie p op rzez chodnik p o d ś c i a n o w y kier ow a n a jest na od s t a w ę g ł ó w n ą zbiorczą na poz. 950 m. Do tychczas w e n t y l a cj a na p o s z c z e g ó l nych ś c i a n a c h gene r a l n i e ro z wiązana jest w systemie "U" i mi n i m a l n a ilość powi e t r z a d o p r o w a d z a n a do ś cian jest w yliczana i zast o s o w an a ze w z g l ę d u na z a gro żenie t emperaturowe za pomo c ą progra m u o p r a c owanego p r z ez G I G z p o d a ni e m wa r i a n t ó w p r o g n o z y temp e ra t u r y w pos zc z eg ó l n y c h okre s a c h roku.
5. WNIOSKI, T E NDENCJ E I KIERUNKI Z MIAN W ZAKRESIE T E C HNOLOGII W YB I E R A N I A P O K Ł A D Ó W G R U B Y C H S Y S T EM E M Ś C I A NO W Y M N A Z AWAŁ PRZY D U Ż Y C H GŁ Ę B O K O Ś C I A C H W W A R U N K A C H K W K "MORCINEK"
Ob e c n i e obs e r w u j e się tendencje do z m iany w technologii w y b i e r an i a p o k ł a d ó w g r u b y c h system em ś cianowym na zawał w w a r u n k a c h w k i l ku kierunkach:
- pot r z e b a w y b i e r a n i a p o k ł ad ó w g r u b yc h do czysta w celu w y e l i m i n o w a n i a w y n i ka j ą c e g o stąd zagroż e ni a p ożarowego w k o ntekście z a s t o s o wa n ia k o m p l ek s u ścia n o w e g o i umożliwi a j ą c e g o pr o wadzenie ścian do w ysokości w y n i ka j ą c ej z w a r u n k ó w n a t u r a l n y c h pokładu, tj. związanej z jego miąższością,
- w celu s kuteczni e j s z e g o wye l i m in o wa n i a prob l e m ó w zwi ą z a n y c h z b e z aw a ry j n y m p r o w a d z e n i e m k o m p l e k s ó w ścianowych, s po w o d owanych tym, iż w pr z e w a d z e bieg ś c ian p r o w a d z o n y był na kier u nk u z tzw. nach y l e n i e m p o p r z e c z n y m f rontu ś c ia now ego po wzniosie, w związ k u z tym w bard z o n i e k o r z y s t n y c h w ar u n k a c h z n a ł o ż e n i e m się dodat k o w y c h znacznych p r z e c i ą ż e ń m e c h a n i c z n y c h n a z a s t o s o w a n i e m a s z y n y i u r zą d z en i a kompleksu, obserwuje się odwr ac a n i e kier u n k ów bi e g ó w ś c ian zgodnie z n a c h y l e ni e m poprz e c z n y m fron t u na upad, a co najwy- źek poziomo,
- p o t r z e b a s k u t eczniejs z eg o zabezpieczenia i podp a r c i a s tropu na ociosie ściany,
- rozw i ą z a ń w e n t y l a c y j n y c h w kierun k u utrzymania, p r z e w i e t r z an i a i p r o w a d z e nia p o w i e t r z a w rejonie ścian w systemie "U" w celu w y e l i mi n o w a n i a z a g r o ż eni a pożarowego, jak i metanowego, a także w kier u n k u u s u wa n ia zagr oż e n i a t e m per aturo wego stwar z aj ą c e go wiele problemów, a w tym s amym mające g o z a s a d n i c z y w p ł y w na wyda jn o ść pracy.
W temacie p i e r w s z y m d o t y cz ą cy m wybi er a n i a p o k ł a d ó w g r u b y c h do czysta prowa d z o n o p r ó b y z z a s t o s o wa n ie m orga n ów komb a j n u K G S - 3 2 0 / 2 B o zwiększonej średnicy, k t ó r e z p r z y c z y n mec h a ni c zn y c h nie były d o t y c h c z a s udane, n atomiast w c el u 'zwiększenia wysok o ś c i u rabiania myśli się o w p r o w a d z e n i u n o wego k o m b a j n u KGS-440/2B.
W temacie d r u g i m dotyczącym zmiany niekorzystnych kier u n k ó w bieg ó w ścian w c e l u wy e l i m i n o w a n i a tych tzw. nachy l eń p op r z ecznych f r ontu ze w z n io s e m na k i e r u n e k z opadem, obserwuje się znaczny postęp i wyp r z e d z a j ą c o próbuje takic h roz w i ą z a ń rozcinki od strony wentylacyjnej i odstawczej, żeby z a s t osow anie ki e r u n k u biegu ścian z tzw. "upadem" było w pos z c z e g ól n y c h p r z y p a d k a c h możliwe.
Temat trzeci, do t y c z ą c y pełniejszego zabezpieczenia i p o dparcia stropu ś c ian na ociosie, jest realizowany zarówno poprzez zmianę k i e r u n k u biegu ścian, m a j ą c ą też za sadniczy w pł y w na układanie się ocio s u (nieodspajanie się p r z y k i e r u n k u ścia ny na upad) oraz pełniejsze z a b ezpieczenie i podparcie stropu, jak również poprzez wprowadzanie tych typów obud ó w zmechanizowanych, k t ó re skuteczniej realizować będą powyższe wymaganie, w tym szersze s t o s owa nie o b u d o w y PIOMA-24/47-Oz.
W temacie czwar tym kierunek przewietrzania i prowadzenia p o w i e t rz a w syste mie "U" jest i będzie realizowany, aby w ye l iminować z a g rożenia pożarowe, w tym u szczel n i e n i e bieżące zrobów ścian, natomiast wye l i m i n o w a n i e zagrożenia p o ż a rowe go w p o k ładach na duży c h g łębokościach jest nadal aktu a l n e do rozwiązania, p o m imo zastosowania szeregu urządzeń k l i m a t y c z n y c h i innych rozwiązań.
Recenzent: Prof. dr hab. inż. M i r o s ł a w CHUDEK
W p ł y n ę ł o do Redakcji w grudniu 1991 r.
