Górnictwo PDF

Preview

Summary

górnictwo w pigułce...

Description

GÓRNICTWO 1.

KRYTERIA KLASYFIKACJI, SYSTEMATYKA SUROWCÓW MINERALNYCH, WYSTĘPOWANIE W POLSCE Surowiec mineralny to minerał lub skała, którą się wydobywa z wnętrza ziemi lub pozyskuje z jej powierzchni w celu przetworzenia i zaspokojenia potrzeb człowieka. Surowce mineralne można podzielić ze względu na zastosowanie i postać fizyczną: (lub na podstawie tego: http://geoportal.pgi.gov.pl/surowce/skalne)  Surowce energetyczne:  gazowe: - gaz ziemny (Podkarpacie, Lubuskie, Wielkopolska, Przemyśl, Monoklina Sudecka, Pomorze Zachodnie, szelf Bałtyku) - metan pokładów węgla (Górny Śląsk)  ciekłe: - ropa naftowa (Zagłębie Pomorskie i Karpackie, Zielona Góra, Ostrów Wielkopolski, Olsztyn)  stałe: - węgiel kamienny (Rybnickie Zagłębie Węglowe, Zagłębie Górnośląskie, Lubelskie, Dolnośląskie) - węgiel brunatny (Zagłębie Turoszowskie, Bełchatowskie i Konińskie, Legnica) 

Surowce metaliczne: - rudy żelaza (rejon wyeksploatowany pn części woj. śląskiego, rejon pn.-wsch. polski, Częstochowa, Zawiercie, Suwałki) - rudy miedzi (woj. Dolnośląskie, Bolesławiec, Złotoryja, Lubin, Głogów, Legnica) - rudy srebra (Dolny Śląsk) - rudy złota (Dolny Śląsk, Złoty Stok, Złotoryja, Bolesławiec, Kamienna Góra) - rudy uranu (Rudawy Janowickie- Miedzianka, Kowary, Góry Świętokrzyskie, Góry Izerskie, Rajsk) - rudy cynku i ołowiu (zachodnia część województwa małopolskiego, Chrzanów, Olkusz, )



Surowce chemiczne: (dolnośląskie- monoklina przedsudecka, granica woj. Małopolskiego i Śląskiego) - baryt (Boguszów, Stanisławów, Górny Śląsk) - fluoryt (Ustroń Śląski, Kletno, Złoty Stok, Kowary) - siarka (Machów, Tarnobrzeg, Baranów Sandomierski, Osiek, Grzybów, Swoszowice) - sól kamienna (Sieroszowice, Konin, Kłodawa, Wieliczka, Bochnia, Mogilno) - sól K-Mg (Konin, Kłodawa)

 Surowce skalne: (budowlane) (rejon całej Polski, w szczególności woj. dolnośląskie, śląskie i małopolskie)  okruchowe: - piaski - żwiry - kruszywo naturalne  zwięzłe: - dolomity (Nowa Wioska, Radkowice, Podleśna, Laskowa, Libiąż, Siewierz, Chrzanów) - wapienie i margle (Zygmuntówka, Morawice, Mirów, Dębnik, Bolechowice, Gołuchów, Łabędziów, Kajetanów) - gipsy i anhydryty (Dolina Nidy Gacki, Leszcze, stawiany, Racibórz, Nowy Ląd) - kalcyt - kreda (Chełm, Rejowiec) - krzemienie - łupki - kwarcyt (tereny Górn Świętokrzyskich- Bukowej Góry) - granity (Dolny Śląsk-Strzegom, Sobótka, Rogoźnica, Strzelin, Szklarska Poręba, Kotlina Kłodzka) - sjenit (Dolny Śląsk- Dzierżoniów i Piława Górna, kamieniołom Przedborowa, Kośmin) - gabro (Słupiec) - bazalt (Dolny Śląsk, od Niemodlina do Nysy Łużyckiej, Wilcza Góra, Budkowa Góra, Krzeniów, Sulików, Rębiszów, Pielgrzymka, Janowiczki, Targowica) - porfir (Zalas, Dolny Śląsk- Wałbrzych, Czarny Bór) - melafir (Wałbrzych, Nowa Ruda, Głuszyca, Tomaszów, Rybnica Leśna)

- piaskowiec (Doły Biskupie- Kielce, flisz karpacki- Cieszyn, Brenna, Górka, Skawce, Klęczany, Barcice, Dolny ŚląskKotlina Kłodzka, Szczytna Śląska, Nowa Ruda, Słupiec) - marmur (Kotlina Kłodzka, Stronie Śląskie, Kletno, Sławniowice, Zielona Marianna)  Inne: - wody termalne, - wody lecznicze, mineralne Surowce mineralne można też podzielić ze względu na powstawanie (genezę): a) magmowe – na skutek zastygnięcia gorącej magmy; b) metamorficzne – powst. pod wpływem działania b. dużych ciśnień i wysokiej temp. w wyniku zetknięcia się gorącej magmy ze skałami otaczającymi. c) osadowe – powst. wskutek osadzania się głównie na dnie zbiorników wodnych produktów pochodzenia roślinnego, organicznego i nieorganicznego.

2.

SCHEMATY FORM WYSTĘPOWANIA ZŁÓŻ KOPALIN ORAZ SCHEMATY ZABURZEŃ I NIEREGULARNOŚCI ZALEGANIA POKŁADÓW

FORMY WYSTĘPOWANIA ZŁÓŻ: a) Foremne (regularne)- mają kształty regularne, dwa duże wymiary i trzeci mały w do tych dwóch pierwszych;  Pokład - w kształcie przypomina prostopadłościan, grubość od kilku cm do kilkuset zajmuje znaczną przestrzeń w dwóch kierunkach, jest ograniczony dwoma mniej równoległymi płaszczyznami (stropem i spągiem), tworzą go skały osadowe;



 

 

stosunku metrów, więcej

Żyły pokładowe (sille)- są wykształcone poprzez wciśnięcie magmy pomiędzy składy osadowe tworząc formę geometryczną podobną do pokładu, są skałami magmowymi. Typy: zgodne (magma wcisnęła się w warstwy skał osadowych zgodnie z ich uławiceniem), niezgodne, palczaste, tępe, proste; Soczewka pokładowa- złoże o znacznym wydłużeniu w stosunku do grubości zmieniającej się nieznacznie na dłuższym odcinku, niewiele różni się od pokładu; Słup (diapir, wysad) – złoże w postaci wysadu wydłużonego w 1 kierunku i o przekroju przeważnie eliptycznym. Forma wtórna występowania soli kamiennej. W wyniku ruchów górotwórczych zmieniających pokład soli w słup. – lub nieforemne Kopuła- złoże wypiętrzone łukowato, zamknięte ze wszystkich stron skrzydłami fałdu, w przekroju podobne do siodła; Niecka- odwrócona do góry nogami kopuła;

b) Nieforemne (nieregularne)- charakteryzują się nieregularnym kształtem:  Składy- nieregularne wypełnienie mineralne dużych pustek (pieczary, rozpadliny) wśród skał, grubość od kilkuset metrów do kilku km.  Gniazda- są to złoża powstałe przez wypełnienie substancją mineralną rozpadlin i pieczar Mają one małe wymiary i nieregularny kształt (rudy żelaza, manganu i metali kolorowych); składy.  

 

   

    

innych skalnych. mniejsze

Kieszenie- owalne zagłębienia w skałach zazwyczaj krasowych, wypełnione kopaliną np. osadową; Masyw (batolit)- gigantyczne złoża skał magmowych wypełniające często ogromne przestrzenie i sięgające b. głęboko; o długości od kilkudziesięciu do kilkuset km i szerokości od kilku do kilkudziesięciu wciśnięte między inne skały; Soczewka- złoże niezbyt dużych wymiarów poprzecznych, którego grubość ku krańcom silnie we wszystkich kierunkach, złoża rudne; Żyły- cienkie złoża o zmiennym kierunku, grubości i objętości wypełniające szczeliny i skorupy ziemskiej substancją mineralną inną niż skały otaczające; przeważnie stromo dzielą się na: pojedyncze, złożone, siatkowe; Sztokwerk- złoża kruszcowate, rudne, drobne skupienia kopaliny użytecznej w formie cienkich Apofizy- krótkie palczaste lub językowate odgałęzienia wciśniętej magmy; Pokrywy- złoża skał wylewnych magmowych, powst. przy obfitych wylewach wulkanicznych na znacznym obszarze pow. ziemi. Mogą wyst. w postaci serii Lakolity- złoża głębinowe skał magmowych kształtu bochenkowatego; powst. wdarcie się skał magmowych między osadowe i wyniesieniu ich ku górze.

law pokryw. poprzez

NIEREGULARNOŚCI I ZABURZENIA W ZALEGNAIU POKŁADÓW: a) Pierwotne- powstałe w trakcie formowania złoża: Zgrubienie- lokalny wzrost miąższości pokładu; Ścienienie- stałe lub lokalne zmniejszenie miąższości pokładu; Przerost- cienka warstwa skały płonnej zalegająca w pokładzie; Wyklinienie- stały lub lokalny zanik miąższości pokładu; Rozszczepienie i zrastanie- rozdzielenie/połącznie pokładu na ławy (warstwy);

km, maleje spękania nachylone; nitek;

b) Wtórne- zaburzenia powstałe już po uformowaniu złoża: O charakterze ciągłym:  Fleksura- przegięcie warstw skorupy ziemskiej z przesunięciem w pionie, bez rozerwania. Fałd- ciągłe zaburzenie w pierwotnie poziomym ułożeniu warstw, wywołane ciśnieniem bocznym. Tworzą się siodła i niecki.

O charakterze nieciągłym:  wymycie – częściowe lub całkowite zmycie (zniszczenie) pokładu pod wpływem działania erozji w czasie, gdy był jeszcze przykryty cienką warstwą nadkładu.  Uskok- przerwanie ciągłości pokładu wskutek przesunięcia warstw pokładu w płaszczyźnie pionowej o pewną odległość; dzielą pokład na skrzydło wiszące normalne lub odwrócone, posiadają pasy bez charakterystyczne to kąt, wysokość zrzutu, rozstęp

3.

i zrzucone, mogą być zasobowe, cechy poziomy;

TECHNIKI URABIANIA KOPALIN.

Urabianie skały to pierwsza czynność w procesie drążenia. Urabialność skały zależy od wielu czynników, z których duże znaczenie ma sposób jej urabiania. Najogólniej sposoby urabiania skał można podzielić na: a) mechaniczne – ręczne (stos. sporadycznie), maszynowe (frezowanie kombajny lub struganie strugi), MW, b) fizyczne c) chemiczne

d) biochemiczne – jako nowość. I.

Mechaniczne- polega na odspajaniu kawałków skały od calizny i rozdrobnieniu ich do wymaganych rozmiarów bez zmiany stanu skupienia, wykorzystuje do tego różnego rodzaju urządzenia, maszyny (kombajny, strugi, koparki) i narzędzia (kilofy, młoty) lub materiały wybuchowe (czyli wskutek wytworzenia wysokiego ciśnienia i objętości gazów, które urabiają skałę).

GÓRNICTWO PODZIEMNE: - Urabianie ręczne- jako prace pomocnicze w skałach łatwo urabialnych. Narzędzia stos. do ręcznego urabiania skał: kilof i łopata. - kombajn chodnikowy - urabia caliznę węglową, ładuje urobek na przenośnik odstawy i jest pomocny przy wykonywaniu obudowy górniczej. Ze względu na sposób urabiania możemy wydzielić kombajny z urabianiem punktowym, liniowym, powierzchniowym. Urabianie: głowica zaopatrzona w noże urabiające wcina się w caliznę. Pierwsze wcięcie wykonuje się przy spągu na głębokość do 500mm, a potem urabia się caliznę warstwami poziomymi. Urobek opada na głowicę, zgarniany jest łapami na podawarkę zgrzebłową, skąd następnie jest podawany na ciągnioną przez kombajn podawarkę taśmową i dalej na kolejny środek odstawy. Kombajny te mogą pracować w wyrobiskach o nach. +/-18°. Po wykonaniu odpowiednio głębokiego skrawu w caliźnie węglowej organem urabiającym, dokonuje się po tym obrywki stropu, wycofuje się kombajn i zakłada opinkę, a następnie łuk stropnicowy zakłada się na kombajn, który dosuwa się do czoła przodka podpierając ten łuk, wtedy załoga zapina łuki ociosowe, gdy wszystko jest gotowe, rozpoczyna się kolejny cykl. Zalety: nienaruszenie górotworu robotą strzelniczą, uzyskanie dokładnego kształtu pożądanego wyłomu skalnego, skrócenie obecności załogi w czole przodku, zwiększając bezpieczeństwo pracy. Wady: duże zapylenie przodku i zmniejszenie ilości grubego urobku. - kombajn ścianowy: obecnie stosuje się kombajny bębnowe. Skrawają one caliznę za pomocą noży osadzonych na obracających się zwojach ślimakowych, stosuje się je w pokładach od 0,7 do 3,5m, zabiór wynosi 0,6 do 0,8m, mogą pracować przy kątach nachylenia do 12o, do napędu stosowane są systemy bezcięgnowe Poltrak i Eicotrack. Kombajny dwuramionowe posiadają możliwość urabiania pokładów wysokich. Urabianie: dwukierunkowe kombajnem dwuramionowym składa się z kolejno następujących po sobie czynności związanych z zawrębianiem się maszyny urabiającej na końcach ściany (faza zawrębienia), urabianiem calizny węglowej na pełnym zabierze i na całej długości ściany (faza pracy normalnej). Cykl pracy przy urabianiu dwukierunkowym zaczyna się, gdy kombajn ścianowy znajduje się na końcu ściany. W tym czasie przenośnik na całej długości dosunięty jest już do ociosu oprócz odcinka na którym stoi maszyna urabiająca. Zmiana położeń ramion w stosunku do zamierzonego kierunku ruchu (ramię przednie wraz o organem w pozycji pod stropem, ramię tylne z organem po spągu) rozpoczyna fazę zawrębiania. W tej fazie maszyna urabiająca poruszająca się po przenośniku z prędkością posuwu, zawrębia się swoimi organami w caliznę węglową na odcinku około 30m, aż do osiągnięcia pełnego zabioru. Jednocześnie następuje dosunięcie końcówki przenośnika, na której stał kombajn, do calizny. W momencie uzyskania pełnego zaboru zostaje zatrzymany kombajn i następuje ponowna zmiana położenia ramion. W tej pozycji maszyna urabiająca jest przygotowana do ruchu powrotnego, który kończy osiągnąwszy koniec ściany. Tu również następuje zmiana położenia ramion i ruch roboczy maszyny urabiającej, aż do przeciwległego końca ściany przy jednoczesnym dosuwaniu przenośnika do ociosu za poruszającym się kombajnem. Proces dosuwania przenośnika do ociosu realizowany jest oczywiście za pomocą siłowników przesuwczych, w które wyposażona jest obudowa ścianowa. Siłowniki te wykorzystywana jest również do przemieszczania obudowy zmechanizowanej, gdy nastąpi odsłonięcie stropu po przejściu maszyny urabiającej, a przed dosunięciem przenośnika do ociosu. Urobek jest stale za pomocą lemieszy ładujących ładowany na ścianowy przenośnik zgrzebłowy. cechuje go duży zabiór, duże odsłonięcie stropu, znaczne zapylenie, duże rozdrobnienie, brak możliwości urabiania pokładów cienkich, - strug - (brak możliwości urabiania uskoków, przerostów, pokładów grubych ); Strug jest ścianową maszyną urabiającą przemieszczaną wzdłuż przenośnika zgrzebłowego za pomocą napędu łańcuchowego. Zasadniczym elementem jest głowica uzbrojona w noże, która ciągniona wzdłuż ściany i dociskana przez przenośnik powoduje skrawanie calizny węglowej. Urabianie: W strugach statycznych noże urabiające, zagłębiające się w caliznę węglową, umieszczone są na stalowej głowicy struga, która przemieszczana jest wzdłuż czoła ściany (przenośnika ścianowego) za pomocą łańcucha o obiegu zamkniętym (z jednego końca ściany do drugiego i z powrotem). Zarówno prowadzenie głowicy, jak i docisk do czoła ściany realizowane są poprzez przenośnik ścianowy stanowiący integralną część zespołu strugowego. Docisk struga i przenośnika do czoła ściany są dokonywane indywidualnymi przesuwnikami hydraulicznymi mocowanymi do zastawek przenośnika lub przesuwnikami obudowy zmech. Głębokość skrawu może wynosić 5 – 30cm. Zmianę wysokości urabiania uzyskuje się za pomocą nadstawki w środku zasadniczej głowicy urabiającej. Napędowy układ łańcuchowy głowicy strugowej ogranicza zastosowanie struga zarówno w odniesieniu do urabialności węgla zalegającego w pokładzie, jak i wysokości ściany. Strug może pracować jako jedno- lub dwugłowicowy. Przy eksploatacji ściany ważne jest takie ustawienie linii ściany strugowej, aby środkiem wyprzedzała napędy przenośnika (o około 2% długości ściany). Opory ruchu i skrawania występujące w czasie urabiania są pokonywane przez siłę przenoszoną przez łańcuch, który jest napędzany kołami łańcuchowymi wprowadzonymi w ruch obrotowy, przez sprzęgło i przekładnię, od silników napędowych.

Zalety strugu: urabianie cienkich pokładów, prosta konstrukcja, mniejsze rozdrobnienie urobku. Strugów nie można jednak stosować w węglach trudno urabialnych, wymaga się też dobrych warunków stropowych i brak pofałdowania spągu, prędkość głowicy od 0,5 do 1,7 m/s; - MW- polega na urabianiu skały substancjami chemicznymi, które pod wpływem detonacji zdolne są do gwałtownej reakcji chemicznej przebiegającej z wydzieleniem się dużej ilości ciepła i gazów o wysokiej prężności, które to właśnie urabiają tą skałę; technika urabiania MW polega na wywierceniu otworów strzałowych (ręcznie lub mechanicznie), załadowaniu MW do otworów strzałowych, uzbrojeniu w zapalniki, wykonaniu przybitki, połączeniu przewodami zapalników z zapalarką i odpaleniu ładunków MW. Następnie na przewietrzeniu przodka i jego oględzinach, założeniu obudowy tymczasowej, ładowaniu i odstawie urobku z przodka, założeniu obudowy ostatecznej. GÓRNICTWO ODKRYWKOWE: W kopalniach odkrywkowych, gdzie występują skały luźne i spoiste podstawowym sposobem urabiania nadkładu i złoża jest urabianie mechaniczne. Oprócz sposobów urabiania z użyciem maszyn można wykorzystać sposoby strzelnicze lub urabianie hydrauliczne (urabianie skał energią strumienia wody o prędkości 10 – 50m/s z użyciem wodomiotacza. Przy urabianiu skał miękkich, ale dość zbitych koniczne jest wcześniejsze rozluzowanie ich np. spycharką lub koparką). a) urabianie mechaniczne – w skałach o niewielkich oporach kopania.: - urabianie koparkami jedno- i wielonaczyniowymi -urabianie maszynami do robót ziemnych – spycharkami, zgarniarkami, urabianie maszynami do zrywania – zrywarki i koparko-kruszarki.  Urabianie koparką wielonaczyniową (kołową, łańcuchową) – naczynia skrawają caliznę, wypełniają się urobkiem i w górnym położeniu wysięgnika są opróżniane. Urobek z leja zsypowego kierowany jest do zsuwni zsypowych i dalej do urządzenia przeładowczego na środki transportowe np. przenośniki taśmowe.  Urabianie koparką jednonaczyniową – po opuszczeniu łyżki do spągu wcina się ona w caliznę urabiając ją. W czasie urabiania obraca się wyposażenie robocze nad miejsce wyładowania i opróżnia łyżkę. Po opróżnieniu łyżki operator obraca nadwozie z powrotem do położenia wyjściowego. II.

Fizyczne- polega na urabianiu skały w sposób zmieniający stan skupienia skały ze stałego w ciekły lub gazowy, bez powodowania zmian chem.: - ługowanie złóż soli – sól kamienna i potasowa; ługowanie soli kamiennej jest metodą eksploatacji, która polega na rozpuszczeniu soli kamiennej w złożu (wysadzie solnym) wodą i wydobywaniu jej na powierzchnię otworem wiertniczym w postaci wodnego roztworu, tzw. solanki. Substancją, która rozpuszcza sól w złożu jest woda słodka lub nienasycony roztwór solny. Produktem eksploatacji jest solanka. Ługowanie złoża solnego może odbywać się w kopalni 1) podziemnej –(wodą w zastoju) w otwartych wyrobiskach dostępnych z chodników lub z komór, poprzez otwory wykonywane z poziomów kopalnianych, 2) odwiertowej – poprzez otwory wiertnicze wykonywane z powierzchni terenu, które sięgają do eksploatowanego złoża. - otworowa eksploatacja siarki - odbywa się na polu górniczym, na którym wykonano szereg otworów, gdzie w trakcie eksploatacji złoża pełnią one stopniowo różne funkcje (eksploatacyjne, grzane wstępnie , przygotowujące do eksploatacji, odprężające). Otwory powinny być usytuowane w rzędach. Pole górnicze jest tym miejscem, gdzie znajdują się wszystkie rodzaje otworów, niezbędnych do prowadzenia eksploatacji wraz urządzeniami do rozdziału mediów stosowanych w procesie wytopu siarki i urządzeniami pomocniczymi. Eksploatacja złoża siarkowego odbywa się metodą podziemnego wytopu siarki (PWS), w której siarka w złożu zostaje wytopiona za pomocą gorącej wody tłoczonej z powierzchni a następnie jako płynna wydobywana jest na powierzchnię. III. Chemiczne- polega na zmianie stanu skupienia urabianej skały ze stałego w ciekły lub gazowy z równoczesnym przebiegiem reakcji chemicznych. - ługowanie rud (m.in.: Cu, Co, Ni, Au, Zn, Pb) – eksploatację można prowadzić z wyrobisk podziemnych lub metodą otworową z powierzchni. Do złoża rudy doprowadza się odpowiednie substancje chemiczne powodujące rozpuszczenie i ługowanie wybranych składników u zbytecznych w złożu. IV. Biochemiczne- intensywność ługowania można znacznie zwiększyć, dodając do roztworów ługujących odpowiednie szczepy bakterii, które biorą bezpośredni udział w procesie utleniania i rozpuszczania siarczków oraz utleniania w roztworze produktów rozpadu. Biorą też udział w regeneracji rozt. ługujących. Stosowane np. do ługowania rud miedzi czy rud uranowych.

4.

SCHEMATY SPOSOBÓW I STRUKTURY UDOSTĘPNIENIA ZŁOŻA DLA EKSPLOATACJI PODZIEMNEJ.

MODEL KOPALNI (STRUKTURA UDOSTĘPNIENIA) – przestrzenny układ geometryczny wyrobisk udostępniających w obszarze górniczym. Rozmieszczenie wyrobisk udostępniających względem siebie i względem złoża. Wyróżnia się:  Struktura kamienna (geometryczna)- wszystkie główne wyrobiska udostępniające (przecznice, przekopy) są drążone poza złożem w skale płonnej (najczęściej równolegle do rozciągłości złoża). Z przecznic i przekopów kierunkowych w kierunku pokładu są drążone przecznice polowe, a poszczególne pokłady są udostępnione chodnikami podstawowymi drążonymi z tych wyrobisk. W pokładach następnie drąży się wszystkie wyrobiska przygotowawcze niezbędne do ich wybrania na całym obszarze między poszczególnymi poziomami wydobywczymi.

Zastosowanie: • w złożach pokładowych słabo nachylonych o znacznej grubości, •dla pokładów skłonnych do samozapalenia i metanowych, •dla wiązki pokładów blisko siebie zalegających •dla kopalń głębokich, •dla złóż zaburzonych tektonicznie. Zalety: • bezpieczeństwo ze względu na pożary i tąpania, • większa pewność ruchu, • niski koszt utrzymywania wyrobisk, • duża koncentracja wydobycia. Wady: • duża ilość robót kamiennych, • duże koszty inwestycyjne.  Struktura złożowa (przecznicowa, węglowa)- polega na udostępnianiu złoża szybami pionowymi i przecznicami lub przekopami, wykonanymi od szybu do złoża. Po dojściu do pokładu przecznicą lub przekopem, wszystkie wyrobiska przygotowawcze (chodniki, pochy...