Wybrane zagadnienia związane z wykonywaniem wyrobisk wielkogabarytowych na dużych głębokościach w kopalniach węgla (1400 m - 1500 m)

(1)

ZESZYTY NAUKOWE POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ_________________________________________ 1992

S e r i a : GÓRNICTWO z. 205 Nr k o l . 1179

B r o n i s ł a w BARCHAŃSKI

I n s t y t u t P r o j e k t o w a n i a i Budowy K opalń AGH Kraków

WYBRANE ZAGADNIENIA ZWIAZANE Z WYKONYWANIEM

WYROBISK WIELKOGABARYTOWYCH NA DUŻYCH GŁĘBOKOŚCIACH W KOPALNIACH WĘGLA (1400 M - 1500 m)

S t r e s z c z e n i e . K o p a l n i a " P r e u s s a g " - I b b e n b ü r e n - RFN j e s t n a j g ł ę b s z ą c z y n n ą k o p a l n i ą w ę g la kam iennego w ś w i e c i e (1545 m). E k s p l o a t a c j a w ę g la n a . t a k i e j g ł ę b o k o ś c i z e w zg lęd u na b a r d z o t r u d n e w a ru n k i g ó r n i c z o - g e o l o g i c z n e (z n a c z n e c i ś n i e n i e g ó r o t w o r u , w y c i s k a n i e sp ąg u , wysoka t e m p e r a t u r a g ó r o t w o r u , z a g r o ż e n i e metanowe i i n n e ) wymaga s t o s o w a n i a n o w a t o r s k i c h r o z w i ą z a ń w t r a k c i e wykonywania w y r o b is k w i e l k o g a b a r y t o wych.

P r z y k ł a d e m t y c h r o z w i ą z a ń są:

- z a s t o s o w a n i e na s z e r o k ą s k a l ę Nowej A u s t r i a c k i e j T e c h n i k i T unelow ej, - ż e l b e t o w e e l e m e n t y obudowy p o d s z y b i a u p o d a t n i o n e wg s y s te m u "Po-

w o n d r a " ,

- wzmocniona obudowa w y r o b i s k k o r y t a r z o w y c h .

SELECTED PROBLEMS OF EXECUTION OF LARGE-SIZE HEADINGS AT GRZEAT DEPTHDS (1400 m - 1500 m) IN COAL MINES

Summary. The P r e u s s a g mine i n I b b e n b ü r e n (Germany) i s t h e d e e p e s t o p e r a t i n g c o a l mine i n t h e w o rld . Min in g a t s u c h d e p t h s r e q u i r e s a p p l y i n g i n n o v a t i v e m ethods d u r i n g t h e e x e c u t i o n o f l a r g e - s i z e h e a d i n g s b e c a u s e o f d i f f i c u l t m i n in g and g e o l o g i c a l c o n d i t i o n s ( s i g n i f i c a n t r o c - kmass p r e s s u r e , f l o o r h e a v e , h i g h ro ck m ass t e m p e r a t u r e , m ethane h a z a r d an d o t h e r s ) .

H ere a r e e x a m p le s o f t h e s e methods:

- l a r g e - s c a l e a p p l i c a t i o n o f t h e New A u s t r i a n T unnel T e c h n iq u e ;

- r e i n f o r c e d c o n c r e t e e l e m e n t s o f t h e s h a f t b o tt o m l i n i n g , a d a p t e d a c c o r d i n g t o t h e Powondra sy s te m ;

- s t r e n g t h e n e d l i n i n g s o f dog h e a d i n g s .

(2)

28 B. Barchański

H E K O T O P H E B O U P O C H , C B A 3 A H H H E C I T P O B E Ä E H H E M M H O r o r A B A P H T H b l X E A X T A X 1 4 0 0 - 1 5 0 0 M

Pę3ioue. fflaocia"Preusaag - IbbenblirerPB 4Pr HBjiaeTCH jcaMoft rjtyóoKoii fleöcTBjnomeft xaMeHHoyrojiBHOft m axioä

^b

napę

( 1 5 4 5 m ) .

BKCiuiyaiaiiHH y rjia na TaicoÄ rjiyÖHHe H3-3a oweHB

c j i o x h h x

ro p - HO-reoJiorHwecKHx ycJiOBHii (3Ha*iHSejiBHoe ßaBaeHHe OKpyxauon?HX ropHux nopofl, Buj^aBjiHBaHHe nerneu, sucoKaa ?eiinepa?ypa r o p -

h h x

nopofl, onacHocsb B3pnBa uetaH a

^h

npyrne) ip e ß y e s npH-

MeHeHHa HOBaiopcKHsc pemeHH&H

b

xo^e nposeAeHHa supaßoioK

ö o jib iü h x

pa3uepoB.

npHuepoM TaKHx pemeHHK w o r y i cjiyjsH iB :

- npHueneHHe b 6o jibmou M acm iaSe H oboä ascip a ficK O ft TyHHejiB- HOM TeXHHKH!

- npHMeHeHHe acejie3o6esoH H U x ojieM ensoB xperuieHHH okojioctbo- jiBHoro flBopa c n o n a u iH Boctbk no CHCieue "IIoBOHflpa"}

- ycsiJieHHaa KpenB kophjtopklix B u p a ß o io K ,

1. WPROWADZENIE

R e f e r a t b ę d z i e p r ó b ą p r z e d s t a w i e n i a n i e k t ó r y c h problemów z w ią z a n y c h z p r o je k t o w a n i e m a n a s t ę p n i e wykonywaniem w y r o b i s k w ie lk o g a b a r y t o w y c h n a duży ch g ł ę b o k o ś c i a c h w n a j g ł ę b s z e j c z y n n e j k o p a l n i w ę g la w ś w i e c i e - ok. 1500 m [1, 2 ] . K o p a l n i a " P r e u s s a g " - I b b e n b ü r e n - j e s t k o n t y n u a t o r k ą b a r d z o s t a r e g o g ó r n i c t w a . W r o k u 1973 r o z p o c z ę t o budowę p r a k t y c z n i e nowej g ł ę b i n o w e j k o p a l n i . W k o p a l n i w y s t ę p u j ą n a s t ę p u j ą c e z a g r o ż e n i a n a t u r a l n e : z a g r o ż e n i e wodne, z a g r o ż e n i e CH^, z a g r o ż e n i e w y rz u ta m i s k a ł i gazów, z a g r o ż e n i e c i e p l n e i z a g r o ż e n i e w y r o b i s k c i ś n i e n i e m g ó ro t w o r u .

2. WARUNKI GÓRNICZO-GEOLOGICZNE POZIOMU 6 (1440 m)

Warunki g ó r n i c z o - g e o l o g i c z n e na p o z io m ie 6 s ą t r u d n e i p o g a r s z a j ą s i ę wraz z g ł ę b o k o ś c i ą . C i ś n i e n i e w r e j o n i e f i l a r a szybowego w p o k ł . 59 [9] waha s i ę

2 2

w g r a n i c a c h 3 5 -4 0 MN/m , a n a o b r z e ż u f i l a r a o s i ą g a 171 MN/m ( r y s . 1 ). Zda

niem e k s p e r t ó w d a l s z y rozw ój e k s p l o a t a c j i w p o k ł a d z i e 59 może z w i ę k s z y ć c i ś n i e n i e do w a r t o ś c i t e o r e t y c z n i e prz ew id yw anych na g ł ę b o k o ś c i 1900 m [ 7 ] . Pa

k i e t w a rs t w s k a l n y c h poz. 6 , a w s z c z e g ó l n o ś c i w r e j o n i e nowego p o d s z y b i a , p o s i a d a j ą c y w swoim p r o f i l u 4 p o k ł a d y w ę g la , z o s t a ł o c e n i o n y j a k o s ł a b y .

(3)

Wybrane zagadnienia związane. 29

W z w ią z k u z tym w y r o b is k a u d o s t ę p n i a j ą c e p o k ł . 59 b y ł y ( i s ą ) d r ą ż o n e w b a r dzo t r u d n y c h warunkach.

M N /m

SZYB

171 M N/m 1

Chodnik podstawowy

Chodnik transportowy 59-Pofroc.

Fb =35,5 M N /m 2

,- POkfad V zza(ok.1500m)

Chodnik podstawowy

Rys. 1. Wykres c i ś n i e ń w r e j o n i e f i l a r a szybowego w p o k ł a d z i e 59 F i g . 1. Diagram o f t h e p r e s s u r e s i n a s h a f t p i l l a r r e g i o n i n bed 59

3. DOBÓR OBUDOWY DLA PODSZYBIA NA POZ. 6

T r u d n o ś c i z w ią z a n e z wykonywaniem w y r o b is k n a p o z io m ie 6 z b i e g ł y s i ę t e r minowo z ok res em d y s k u s j i d o t y c z ą c e j budowy p o d s z y b i a na poz. 6 . Wiosną roku 1983 z l e c o n o dwom grupom e k s p e r t ó w z: B e r g b a u - F o r s c h u n g - E s s e n , B e to n und M o n i e r b a u - I n n s b r i i c k , n i e z a l e ż n e o p ra c o w a n ie k o n c e p c j i obudowy p o d s z y b i a na poz. 5. Warunki brzegow e, j a k i e m u s i a ł y u w z g l ę d n i ć obydwie g r u p y e k s p e r tó w , sprecyzow ano n a s t ę p u j ą c o :

1. D łu g o ść p o d s z y b i a z lo k a l i z o w a n e g o na g ł ę b o k o ś c i 1440 m b ę d z i e w y n o s i ł a 115 m, w tym:

- na d ł u g o ś c i 25 m (w o b r ę b i e sz y b u ) p o w i e r z c h n i a p r z e k r o j u w ś w i e t l e obudowy win na w y n o s ić ok. 70 m ,2

- na d ł u g o ś c i 80 m p o w i e r z c h n i a p r z e k r o j u w ś w i e t l e obudowy w in na w ynosić ok.

59 m2 .

2. Ze względów ruchowych z m n i e j s z e n i e p r z e k r o j u p o d s z y b i a n i e może p r z e k r o c z y ć 13'/.. Żywotność p o d s z y b i a winna w ynosić minimum 25 l a t .

(4)

30 B. Barohański

3. P r z y p r o j e k t o w a n i u obudowy n a l e ż y u w z g l ę d n i ć f a k t , ż e w z w ią z k u z r o z wojem e k s p l o a t a c j i w p o k ł . 59 n a s t ą p i w z r o s t c i ś n i e n i a g ó r o t w o r u .

O p ra c o w a n ia t e ( b a r d z o r ó ż n e ) p r z e d s t a w i a j ą s i ę n a s t ę p u j ą c o :

O pra c o w a n ie " B e r g b a u - F o r s c h u n g " - E s s e n

Obudowa ma być typową podporow ą o b a r d z o w y s o k i e j w y t r z y m a ł o ś c i u w z g lę d n i a j ą c ą r ó w n i e ż zabudowę sp ąg u .

O p raco w an ie " B e t o n und M onierbau" - I n n s b r u c k

Obudowa ma być kotwowa z z a s t o s o w a n i e m b e t o n u n a tr y s k o w e g o . K o p a l n i a n i e p r z y j ę ł a ż a d n e g o z p r z e d s t a w i o n y c h ro z w i ą z a ń .

U tw orzono nowy Z e s p ó ł , k t ó r y zdecydow ał s i ę n a w ykonanie p o d s z y b i a w obu

dow ie w ie l o w a r s t w o w e j (kotwy z beto nem natrysk ow ym, ż e l b e t o w e s e g m e n ty u p o - , d a t n i o n e s t a lo w y m i e le m e n ta m i u p o d a t n i a j ą c y m i ).

3 . 1 . D r ą ż e n i e p o d s z y b i a w obudowie kotw owej z beto nem natryskow ym . U r a b i a n i e g ó r o t w o r u

Wykonywanie p o d s z y b i a z r a c j i na d u ż e p r z e k r o j e d o c h o d z ą c e do ok. 115 m2 z r e a l i z o w a n o w dwóch w a r s t w a c h . Po u s u n i ę c i u u r o b k u n a c z o ł o p r z o d k u , o c i o s y i s t r o p ( s p ą g ) n a t r y s k i w a n o w a r s t w ą " n a t y c h m i a s t " w ią ż ą c e g o ś r o d k a o nazw ie

" H e o c o s t o n e " . Warstwa t a o g r u b o ś c i 5 - 8 cm z a b e z p i e c z a ł a g ó r n i k ó w p r z e d obry w anie m s i ę s k a ł , a s p ą g i o c i o s y p r z e d z a c i s k a n i e m .

U sta le n ie sc h e m a tu p o sa d o w ie n ia k o te w i betonu n a tr y s k o w e g o

O p i e r a j ą c s i ę n a t e o r i i i d o ś w i a d c z e n i a c h Nowej A u s t r i a c k i e j T e c h n i k i T u n e lo w e j [4, 8 . 1 1], b a d a n i a c h B e rg b a u -F o r sc h u n g - E sse n [7] o r a z d o św iad c z e n i a c h kop. " P r e u s s a g " [5, 6 ], opracowano program k o t w i e n i a ł ą c z n i e z n a n o s z e n i e m b e t o n u n a tr y s k o w e g o . A u t o r z y t e g o p ro g ram u g w a r a n t o w a l i , ż e w c i ą g u 24 m i e s i ę c y k o n w e r g e n c j a n i e p r z e k r o c z y 40 cm. Schem at z a s t o s o w a n e g o k o t w i e n i a p r z e d s t a w i o n o n a r y s . 2. W ykorzys tano kotwy 3 m , 6 m i 8 m o z a g ę s z c z e n i u 2 , 4 kotwy/m . G ru b o ść b e t o n u n a tr y s k o w e g o w a h a ł a s i ę w g r a n i c a c h 2 7 - 3 0 cm. 2 Taką g r u b o ś ć u zy sk iw a n o w ykonując 3 w a rs t w y b e t o n u po ok. 10 cm z dwiema wa- stwami s i a t e k s t a l o w y c h przymocowanych do kotew.

(5)

Rys. 2. Schemat k o t w i e n i a p o d s z y b i a poziomu 6 F i g . 2. Diagram o f s h a f t b o tt o m b o l t i n g on l e v e l 6

3 . 2 . Kołowa obudowa z u p o d a tn i o n y m i se gm enta m i żelb e to w y m i

Obudowa o s t a t e c z n a p o d s z y b i a w in na być:

1. Kołowa - wykonana z ż e l b e t o w y c h elem en tó w p r e f a b ry k o w a n y c h ; 2. U p o d a tn io n a ;

3. 0 p o d p o r n o ś c i minimum 1000 kN/m .2

3.2.1. Geometria p ie r ś c i e n ia obudowy ż e l b e t o w e j

I l o ś ć segmentów ż e l b e t o w y c h w p i e r ś c i e n i u z usytuow aniem s z c z e l i n w n a j n iż s z y m p u n k c i e sp ąg u i najwyższym p u n k c i e s t r o p u ( r y s . 5) u s t a l o n o n a 6 s z t . A n a l i z u j ą c w y n ik i ba d a ń modelowych o r a z s y t u a c j e g e o l o g i c z n e , u z nano, że e w e n t u a l n e p r z e m i e s z c z e n i a poziome g ó r o t w o r u s ą b a r d z i e j prawdopodobne n i ż

(6)

32 B. Barchański

pionow e. S t ą d t a k i e u ł o ż e n i e segmentów. C h a r a k t e r y s t y k ą segmentów ż e l b e t o w y c h t w o r z ą c y c h p i e r ś c i e ń obudowy p r z e d s t a w i o n o w t a b l i c y 1 .

T a b l i c a 1

Lp. Ś r e d n i c a w ś w i e t l e Masa segmentów ( t )

s p ą g s t r o p o c i o s y

9

10

Duży p i e r ś c i e ń 9 , 5 0 m

Duży p i e r ś c i e ń p r z e j ś c i o w y 9 , 1 0 m Mały p i e r ś c i e ń p r z e j ś c i o w y 8 , 7 0 m

Mały p i e r ś c i e ń 8 , 3 0 m

S z e r o k o ś ć seg m en tu 1,0 1 m

G rubość seg m en tu 0 , 5 0 m

S z e r o k o ś ć s z c z e l i n między

se gm enta m i ( " b r u t t o " ) 0 , 3 3 2 m S z e r o k o ś ć s z c z e l i n pionowych

m iędzy p i e r ś c i e n i a m i 0 , 0 2 - 0 , 0 3 m

K l a s a b e t o n u B 55

Otwory t e c h n o l o g i c z n e

- 2 do i n i e k c j i 0 50 mm

- do 16 s z t . ( u m o ż l i w i e n i e zamocowania

w t r a k c i e m ontażu p o s z c z e g ó l n y c h segmentów w p i e r ś c i e n i u )

8 . 2 5

6,8

7 , 0 8

6 , 2

7 , 0 8

6 , 2

3 .2 .2 . S ta lo w e e le m e n ty u p o d a tn ia ją c e

Pomysł w y k o r z y s t a n i a obudowy b e to n o w e j z e le m e n ta m i u p o d a t n i a j ą c y m i p o ch o dzący m i z 1981 r o k u d z i ę k i ba danio m d r F. Powondry [3, 10] d o c z e k a ł s i ę r e a l i z a c j i w kop. " P r e u s s a g " .

Id e a p r a c y s t a l o w y c h ele m entó w u p o d a t n i a j ą c y c h d r Powondry:

1. S t a l o w y e l e m e n t u p o d a t n i a j ą c y musi ś c i ś l e w sp ó łp r a c o w a ć z betonowym segmentem k o ło w e j obudowy w y r o b i s k a podzie m nego zarówno w z a k r e s i e k o n s t r u k c j i , j a k i wymagań e k s p l o a t a c y j n y c h pod z i e m i ą .

2. S t a l o w y e l e m e n t u p o d a t n i a j ą c y musi być:

- n a t y c h m i a s t podporowy,

- p o d p o r n o ś ć j e g o mus i być t a k d o b r a n a , aby można b y ł o w p e ł n i w y k o r z y s t a ć p o d p o r n o ś ć segmentów obudowy.

(7)

lin ia kontrastu po deformacji tłoczyska

Rys. 3. Id ea p rac y stalo w y ch elementów u p o d a tn ia ją c y c h system u "Powondra"

F ig. 3. Work id e a o f th e f l e x i b i l i z i n g s t e e l elem e n ts o f th e “Powondra” sy stem

stalowe ttoczysko

stalowe sworznie

stalowy pierścień prowadniczy

żelbetowy obudowy

b)

3500H O Ł

3000- I

2000- 1500- 1000- 500-

K3 50 100 150 2 DO 250 30

Przemieszczenie! mm 1

Rys. 4 a ,b . L a b o ra to ry jn y pom iar maksymalnego o b c ią ż e n ia stalow ego elem entu u p o d a tn ia ją c e g o system u “Powondra”

F ig . 4 a ,b . L a b o ra to ry measurement o f th e maximal lo a d in g o f th e f l e x i b i l i z i n g

"Powondra" system s t e e l elem ent

(8)

34 B. Barchański

I d e ę p r a c y s t a l o w y c h ele m entó w u p o d a t n i a j ą c y c h s y s t e m Powondra ("Meypo") p r z e d s t a w i o n o n a r y s . 3.

S t a l o w y e l e m e n t Powondry s k ł a d a s i ę z 2 c z ę ś c i ( r y s . 4 a ) : - s t a l o w e t ł o c z y s k o ,

- s t a l o w y p i e r ś c i e ń p r o w a d n i c z y z wmontowanymi weń sw o r z n i a m i.

P o d p o r n o ś ć elem entów Powondry u z y s k i w a n a j e s t d z i ę k i w ła śc iwem u d o b r a n i u sw o r z n i z e s p e c j a l n e j h a r t o w a n e j s t a l i , k t ó r e r o z g n i a t a j ą s t a l o w e t ł o c z y s k o ( r y s . 3 ) . L a b o r a t o r y j n y p o m i a r maksymalnego o b c i ą ż e n i a e l e m e n t u u p o d a t n i a j ą - cego p r z e d s t a w i o n o na r y s . 4a. C h a r a k t e r y s t y k ę s t a l o w y c h elem entów u p o d a t n i a j ą c y c h t y p u Powondra p r z e d s t a w i o n o w t a b l i c y 2.

T a b l i c a 2

1 Maksymalna d r o g a z s u n i ę c i a ( p r z e s u n i ę c i a )

t ł o c z y s k a w p i e r ś c i e ń z e sw o rz n ia m i 30 cm 2 P o d p o rn o ś ć j e d n e g o e l e m e n t u u p o -

d a t n i a j ą c e g o 2 5 0 0-3250 kN

3 Ś r e d n i c a t ł o c z y s k a 140 mm

4 I l o ś ć s t a l o w y c h elem entó w u p o d a t n i a j ą c y c h w jednym se g m e n c ie ż e l b e t o w e j obudowy

2 (6x2 = 12 w jednym p i e r ś c i e n i u obudowy)

5 P o d p o rn o ś ć j e d n e g o p i e r ś c i e n i a obudowy

w p r z e l i c z e n i u n a ś r e d n i c ę w ew n ętrzn ą 1200-1 500 kN/m2 6 Max d o p u s z c z a l n e o d c h y l e n i e e l e m e n t u

u p o d a t n i a j ą c e g o od p i o n u ( p r z y

d e f o r m a c j i p i e r ś c i e n i a obudowy) 15°

K o n s t r u k c j a u t w o r z o n a z p o ł ą c z e n i a 6 ż e lb e to w y c h segmentów o r a z 12 elem en

tów u p o d a t n i a j ą c y c h z o s t a ł a pod d an a a n a l i z i e na m a s z y n ie c y f r o w e j . P r z y g o t o wano pro g r a m , w k tó r y m p r z e a n a l i z o w a n o 4 s t a n y o d k s z t a ł c e n i a p i e r ś c i e n i a w k o m b i n a c j i z p i ę c i o m a s t o p n i a m i o b c i ą ż e n i a . Za n a j k o r z y s t n i e j s z y p r z y p a d e k u znano s y t u a c j ę , gdy s z c z e l i n y spągowe i s t r o p o w e w p i e r ś c i e n i u obudowy s ą o t w a r t e , a s z c z e l i n y o c io s o w e z a c i ś n i ę t e .

G r a f i c z n e p r z e d s t a w i e n i e t a k i e j s y t u a c j i o b r a z u j e ( r y s . 5 ) ł ą c z n i e z pow

s t a ł y m i momentami.

(9)

Wybrane zagadnienia związane. . .__________________________________________35

i i

o bO

<D

o w

XI

•N 03u

5 u

*° c

-łJ = o

c «5 o

5 u o

Ë T3 G oo G g 0) O 0)

w 5

vo O-* Xo

™ 3 G e 0) <D

•Nar X*Üo

w bo

>* G

T303

O cn

2, ü Sí «T ^

£ -o al 5 «-H«j e g G -G F 4J a

t -s °

° & Ü

• 3 *

1 I«

S s o

■£ -u G 2 e o

03 fl)

-G g +J

w g m

T3 ^

M ° C

N aj

b CM W

G. r-ł (U Im o> n a GN Æ O U O mH

* 2*

03 «J

G u

U U

>>

CC

mentstogether with12"Powondra" systemflexibilizingelements

(10)

36 B. Barchański

T e o r e t y c z n e r o z w a ż a n i a p o p a r t o b a d a n ia m i modelowymi, k t ó r e w y k a z a ły , że d l a p r z y j ę t e g o s c h e m a tu o b c i ą ż e ń p i e r ś c i e n i o w a obudowa n i e u l e g a z n i s z c z e n i u , a s t a l o w e e l e m e n t y u p o d a t n i a j ą c e r e a g u j ą z g o d n i e z p r z y j ę t y m i z a ł o ż e n i a m i .

żelbeta u y l u i u c y j i i e

obudowy * kotwy betcn elementy

upodatniqjace

Rys. 6 . Schemat p r z e s t r z e n n y obudowy w ielo w a rstw o w ej z up o d a tn io n y m i elem en

tam i ż e lb e to w y m i ( s y s t e m " P o w o n d ra " )

F i g . 6 . S p a t i a l d ia g r a m o f a m u l t i l a y e r l i n i n g w i t h f l e x i b i l i z e d f e r r o c o n c r e t e e l e m e n t s ("Powondra" s y s te m )

4. DOBÓR WZMOCNIONEJ OBUDOWY WYROBISK KORYTARZOWYCH

P r z e d s t a w i o n e w p k t . 2 t r u d n e w a ru n k i g ó r n i c z o - g e o l o g i c z n e spowodowały r ó w n i e ż k o n i e c z n o ś ć d o b o r u o d p o w ie d n ic h r o d z a j ó w obudów w y r o b i s k k o r y t a r z o wych. W ię k s z o ść w y r o b i s k k o r y t a r z o w y c h ze w zg lęd u na:

- k o n i e c z n o ś ć o d p ro w a d z e n ia z n a c z n y c h i l o ś c i c i e p ł a i w oln ego metanu,

- d o p u s z c z e n i e do r u c h u r ó w n o c z e ś n i e ta śm ociągów i je dn o s zy b o w y ch k o l e j e k p o d w ie s z a n y c h ,

- k o n i e c z n o ś ć z a i n s t a l o w a n i a w i e l u r u r o c i ą g ó w ( i z o l o w a n e r u r y i n s t a l a c j i k l i m a t y z a c y j n e j , c i ą g i wody p r z e m y s ło w e j - w k o p a l n i n i e s t o s u j e s i ę ścieków , prz ew ody o d p r o w a d z a j ą c e metan o d s y s a n y z g ó r o t w o r u ) ,

- p o t r z e b a z a i n s t a l o w a n i a w w i e l u p r z y p a d k a c h l u t n i o c i ą g ó w , p o s i a d a z n a c z n e wymiary p o p r z e c z n e ( 2 4 , 3 m ).o

elementy bitum iczna warstwa

poślizgowa

\

\ blachy dylatacyjne

(11)

4 . 1 . R o d z a je z a s t o s o w a n e j obudowy

Na podstaw ie doświadczeń uzyskanych przy d r ą ż e n iu wyrobisk na wyżej z l o kalizowanym poziomie 5 o r a z w t r a k c i e r e a l i z a c j i budowy 1 f a z y podsz ybia po-

1 - kotwy w k l e j a n e o d ł u g o ś c i 3 m, 2 - w arstw a k o n s o l i d a c y j n a ''n a t y c h m i a s t "

w i ą ż ą c e g o b e t o n u n a tr y s k o w e g o , 3 - p o d a t n a obudowa łukowa, 4 - p o d c i ą g , 5 - s z y n a j e z d n a p rzesuw nego pom ostu r o b o c z e g o , 6 - m a n i p u l a t o r , 7 - przesuwny p o d w ie sz o n y pomost ro b o c z y , 8 - s i a t k a d r u c i a n a , 9 ,1 0 - w arstwa b e to n u "ch u

d e g o ", 1 1 - kotwy posadowione na b e t o n i e d r o b n o z i a r n i s t y m - d ł u g o ś ć 5 m F ig . 7. R e i n f o r c e d l i n i n g o f a dog h e a d i n g

1 - 3 m lo n g i n s e r t e d b o l t s , 2 - c o n s o l i d a t i o n l a y e r o f " i n s t a n t l y " b i n d i n g s h o t c r e t e , 3 - f l e x i b l e a r c h i n g , 4 - h o r s e h e a d , 5 - c a r r i a g e a b l e r a i l o f a s l i d a b l e w o rk in g p l a t f o r m , 6 - m a n i p u l a t o r , 7 - s l i d a b l e u n d e r s lu n g working p l a t f o r m , 8 - w i r e n e t , 9 , 1 0 - l a y e r o f " t h i n “ c o n c r e t e , 11 - 5 m lo n g b o l t s

fo u n d e d on f i n e - g r a i n e d c o n c r e t e

(12)

38 B. Barchański

ziomu 6 ( p k t . 3 . 1 ) w ię k s z o ś ć w y ro b isk k o ry ta rz o w y c h poziomu 6 wykonuje s i ę w obudow ie w zm ocnionej ( r y s . 7 ) .

Obudowa t a s k ł a d a s i ę z:

- k ote w w s t r o p i e o d ł u g o ś c i 3 m, p osadow io nych n a ż y w ic a c h (na c a ł e j d ł u - g o ś c i ) , z a g ę s z c z e n i e 1 ,5 kotwy/m ,2

- k i l k u c e n t y m e t r o w e j w arstw y " n a t y c h m i a s t " w i ą ż ą c e g o b e t o n u n a tr y s k o w e g o z b r o j o n e g o d r u c i a n ą s i a t k ą ,

- p o d a t n e j obudowy łukow ej ( z a m k n i ę t e j ) , - w arstw y b e t o n u "c h u d e g o " ,

- kote w spągowych (m ocują cych sp ą g o w n ic e obudowy łu k o w e j) o d ł u g o ś c i 5 m, po

sadow io nych na c a ł e j d ł u g o ś c i na b e t o n i e d r o b n o z i a r n i s t y m .

4 . 2 . O r g a n i z a c j a d r ą ż e n i a w y r o b i s k a

Podstawowe w y p o s a ż e n ie w y r o b i s k a k o r y t a r z o w e g o s t a n o w i ą :

- p o d w ie s z a n y n a s z y n a c h k o l e j e k jednoszynow ych przesuw ny pomos t r o b o c z y . Na pom oście p osadow iony j e s t m a n i p u l a t o r ,

- ła d o w a r k a b o c z n i e s y p i ą c a , - wóz w i e r c ą c o - k o t w i ą c y , - t o r k r e t n i c a ,

- p r z e n o ś n i k z g r z e b ł o w y do o d sta w y u ro bku.

W t a k wyposażonym w y r o b is k u d r ą ż e n i e odbywa s i ę w 4 f a z a c h .

F aza I

W yrobisko d r ą ż y s i ę z a b i o r a m i o d ł u g o ś c i 1 ,8 m. Po w y w i e r c e n iu otworów i u r o b i e n i u 3 z a b i o r u ( r y s . 8 ) wykonuje s i ę c i e n k ą w arstwę " n a t y c h m i a s t" w ią ż ą c e g o b e t o n u n a tr y s k o w e g o ( s t r o p , o c i o s y i c z o ł o p r z o d k u ) .

F aza I I

Po w y b r a n iu o k o ł o 75% u r o b k u n a s t ę p u j e wymiana ł a d o w a r k i na wóz w i e r c ą c o - k o t w i ą c y . W d a l s z e j k o l e j n o ś c i zabudowa (na p o d c i ą g a c h ) łuków s t r o p n i c o w y c h w z a b i o r z e 1 o r a z k o tw i w z a b i o r z e 3 ( r y s . 9 ) .

F aza I I I

W ybranie r e s z t y u ro b k u , z a ł o ż e n i e kote w t e c h n o l o g i c z n y c h w c z o i e p rz o d k u , n a ł o ż e n i e w a rstw y b e t o n u n a tr y s k o w e g o na o d s ł o n i ę t e c z ę ś c i c z o ł a p rz o d k u . W znosz enie łuków obudowy p o d a t n e j (o cio so w e i spągowe) w z a b i o r z e 1 ( r y s . 10).

(13)

Rys. 8 . F aza I d r ą ż e n i a w y ro b is k a k o ry ta rz o w eg o

1 - kotwy w k l e j a n e o d ł u g o ś c i 3 m, 2 - w a rstw a k o n s o l i d a c y j n a " n a t y c h m i a s t "

w i ą ż ą c e g o b e t o n u n a tr y s k o w e g o , 3 - o ś łuków p o d a t n e j obudowy, 4 - p o d c ią g , 5 - s z y n a j e z d n a p rzesuw nego pomostu r o b o c z e g o , 6 - m a n i p u l a t o r , 7 - p r z e suwny p o d w ie sz a n y pomost r o b o c z y , 8 - s t r u m i e ń b e to n u n atry sko w ego , 9 - war

s t w a b e t o n u “chudego" ,

F i g . 8 . Phase I o f d r i v i n g a dog h e a d in g

1 - 3 m lo n g i n s e r t e d b o l t s , 2 - c o n s o l i d a t i o n l a y e r o f " i n s t a n t l y " b i n d i n g s h o t c r e t e , 3 - a x i s o f t h e a r c h e s o f a f l e x i b l e l i n i n g , 4 - h o r s e h e a d , 5 - c a r r i a g e a b l e r a i l o f a s l i d a b l e w o rk in g p l a t f o r m , 6 - m a n i p u l a t o r , 7 - s l i d a b l e u n d e r s l u n g w o rking p l a t f o r m , 8 - s h o t c r e t e j e t , 9 - l a y e r o f " t h i n " c on

c r e t e

W y p e łn i a n ie "chudym" betonem p r z e s t r z e n i pomiędzy górotworem a łukam i s p ą g o wymi.

Faza IV

R o z p i n a n i e p ł ó t n a w o d o p rz e p u s z c z a l n e g o na obudowie łu kow ej ( o c i o s y i s t r o p ) . W y p e łn i a n ie "chudym" betonem ( z a pomocą m a n i p u l a t o r a ) p r z e s t r z e n i po

międ zy góro tworem a łukam i ociosowymi i stro p n ic o w y m i ( r y s . 1 1 ).

W z a b i o r z e 2 1 3 t o k p o s t ę p o w a n i a j e s t i d e n t y c z n y .

(14)

40 B. Barchański

Rys. 9. F a z a I I d r ą ż e n i a w y r o b i s k a k o ry t a r z o w e g o 1 - wóz w i e r c ą c o - k o t w i ą c y

F i g . 9. P h a s e I I o f d r i v i n g a dog h e a d i n g 1 - d r i l l i n g - b o l t i n g t r u c k

Rys. 10. F a z a I I I d r ą ż e n i a w y r o b i s k a k o r y t a r z o w e g o 1 - kotwy t e c h n o l o g i c z n e o d ł u g o ś c i 1 , 2 m F ig . 10. P h a s e I I I o f d r i v i n g a dog h e a d i n g

1 - 1 , 2 m lo n g t e c h n o l o g i c a l b o l t s

(15)

Rys. 11. F aza IV d r ą ż e n i a w y r o b is k a k o r y t a r z o w e g o F ig . 11. P h a s e IV o f d r i v i n g a dog h ead

5. PODSUMOWANIE I WNIOSKI KOŃCOWE

A n a l i z u j ą c p r o b l e m a t y k ę p r z e d s t a w i o n ą w n i n i e j s z y m a r t y k u l e , można s t w i e r d z i ć m iędzy in nym i, że:

1. B ardzo sz ybko, t j . w c i ą g u ok. 3 l a t p o d j ę t o s i ę kompleksowego r o z w i ą z a n i a z u p e ł n i e nowego pro b lem u w z a k r e s i e badawczym, projekto w ym , o r g a n i z a cyjnym i wykonawczym.

2. D e c y z ja o budowie p o d s z y b i a n a g ł ę b o k o ś c i 1440 m o zn a c z n y c h wymiarach:

115 m d ł u g o ś c i i p r z e k o j u dochodzącym do 115 m 2 ( r y s . 6 ) w b a rd z o tr u d n y c h w arunkach g ó r n i c z o - g e o l o g i c z n y c h b y ł a b a r d z o odważna i p i e r w s z a t e g o ty p u w g ó r n i c t w i e węglowym.

3. Z powodzeniem z a s t o s o w a n o w g ó r n i c t w i e węglowym na t a k d u ż ą s k a l ę Nową A u s t r i a c k ą T e c h n ik ę Tunelową (NOT). Udowodniono, ż e można z a k ł a d a ć obudowę kotwową z beto nem natryskowym w w y r o b is k a c h o b a r d z o d użych wymiarach, p o sad o w io n y ch w słabym g ó r o t w o r z e na d użych g ł ę b o k o ś c i a c h . K onwerg encja n i e p r z e k r o c z y ł a 3%.

4. P o d j ę t o ryzykowną, a l e u z a s a d n i o n ą p r ó b ę w y k o r z y s t a n i a po r a z p i e r w s z y w światowym g ó r n i c t w i e i bud o w n ictw ie podziemnym s t a l o w y c h elementów u p o d a t - n i a j ą c y c h (Powondra S y s t e m ) , s p e c j a l n i e z a p r o j e k to w a n y c h , wykonanych i p r z e -

(16)

42 B. Barchański

te s to v ; a n y c h d l a budowanego p o d s z y b i a . E le m e n ty t e u m o ż l i w i a j ą u z y s k a n i e p r z e z koło w ą - segmentową ż e l b e t o w ą obudowę p o d p o r n o ś c i w g r a n i c a c h 1200- 1500 kN/m2 .

5. Z a p ro je k to w a n a , p r z e t e s t o w a n a i wdrożona "wzmocniona obudowa" w yro b isk k o r y t a r z o w y c h o z n a c z n y c h p r z e k r o j a c h ( 2 3 , 4 m ) z d a ł a w p e ł n i egzamin.2

LITERATURA

[1] Barchański B . : E k s p l o a t a c j a w ęgla na d u ż e j g ł ę b o k o ś c i w b a r d z o tr u d n y c h w a runkach w kop. " P r e u s s a g " - I b b e n b ü r e n RFN. P r z e g l ą d G ó r n i c z y 1984, n r 7 -8 .

[2] Barchański B . : S p ra w o z d a n ia z pobytów na k o p a l n i " P r e u s s a g " - Ib b e n b ü r e n 1984-1991. IPiBK AGH.

[3] Brunar G., Powondra F.: N a c h g i e b i g e r T übb in g au sb au m i t Meypo - S t a u c h - e l e m e n t e n - F e l s b a u 1985, n r 4.

[4] Edelirtg H.: Zur G e s c h i c h t e d e r n e u e r e n T u nnelbau - t h e o r i e F e l s b a u - 1984, n r 4.

[5] Haecker D.: A u f fa h ru n g e i n e s F ü l l e r t e s i n 1440 m T e u fe m i t m e h r sc h a lig e m Ausbaü - U n se r B e t r i e b - 1986, n r 42.

[6 ] Haecker D .: P la n u n g und E n tw ic k lu n g e i n e s n a c h g i e b i e g e n P a n e e l a s b a u s f ü r d a s n eu e F ü l l o r t i n 1440 m T e u fe - U nser B e t r i e b 1987, n r 45.

[7] Jacobi 0. i i n . : P r a x i s d e r G e b i r g s b e h e r r s c h u n g - E s s e n 1981.

[8 ] Krimmer H. , Sauer G. : D ie Neue Ö s t e r r e i c h i s c h e T u n n e l b a u w e i s s e im U-Bahnbau - R ü c k b l i c k und A u s b l i c k - F e l s b a u 1985, n r 3.

[9] Kuschel K.H.: E r f h a r u n g e n b e i d e r A n th r a z i tg e w in n u n g i n T e u fe n b i s zu 1500 m a u f dem S t e i n k o h l e n b e r g w e r k I b b e n b ü r e n und z u k ü n f t i g e E n t w i c k l u n g e n - I b b e n b ü r e n 1987.

[10] Powondra F.: P a t e n s c h r i f t e n u b e r n a c h g i e b i g e V erbindungen.

[11] Rabcewicz

L.:

D ie Neue O s t e r e i c h i s c h e T u n n e lb a u w ie s e . 1965.

[12] Chudek M., Głuch P ., S zc ze p a n ia k Z.: P r o j e k t o w a n i e i wykonywanie wyro

b i s k komorowych, S k r y p t P o l. Ś l ą s k i e j Nr 1587, G l i w i c e 1991 r .

R e c e n z e n t: P r o f . d r hab. in ż . M i ro s ł a w CHUDEK

W płynęło do R e d a k c j i w k w i e t n i u 1992 r .