niedziela, 22 lutego 2015

Maszyny do ładowania w górnictwie odkrywkowym

Proces ładowania należy do procesów najbardziej pracochłonnych, dlatego mechanizacja tego procesu jest potrzebna. Specyficzne warunki ładowania urobku przy eksploatacji odkrywkowej, a przede wszystkim duża różnorodność kopalin użytecznych, systemów eksploatacyjnych, warunków zalegania złoża i duża różnorodność wielkości kawałków ładowanego urobku, bardzo utrudnia mechanizację procesu ładowania. Ze względu na tę specyfikę prac, trwają nieustanne poszukiwania racjonalniejszych, bardziej wydajniejszych i ekonomicznych rozwiązań maszyn ładujących.
Ładowanie urobku (sypkich,kawałkowych-rozluzowanych) oddzielonego od calizny, składa się z trzech czynności:
1) Zaczerpywania urobku na element ładujący,
2) Podnoszenie urobku na wysokość środka transportowego,
3) Wysypywanie zaczerpniętego i podniesionego urobku na będący do dyspozycji środek transportowy.

Ładowanie mechaniczne – wszystkie czynności składowe ładowania są wykonywane wyłącznie tylko mechanicznie za pomocą maszyn noszących nazwę ładowarek.

PODAWARKI
Zadaniem podawarek mających zastosowanie szczególnie na składowiskach urobku oraz w kopalniach odkrywkowych, jest podniesienie urobku na określoną wysokość i wyładowanie go do dowolnych środków transportowych.
Konstrukcyjnie podawarki, budowane przeważnie jako taśmowe, są krótkimi przenośnikami ustawionymi pochyło, z tym że mogą być wykonywane o ramie prostej lub wygiętej. Ramy są wykonywane zwykle ze stalowych rurek. Na ramie umieszcza się wsporniki z krążnikami do prowadzenia taśmy, dwa bębny: napędowy i zwrotny, silnik napędowy i urządzenie do naprężania taśmy.

Wydajność podawarki taśmowej

Gdzie:
S – przekrój pryzmy urobku usypanego na taśmie w m2 zależny od przekroju taśmy B i układu taśmy na krążnikach oraz kąta fi, zsypu naturalnego transportowanego urobku,
γ  - masa transportowanego urobku t/m3
v – prędkość taśmy w m/s
k – współczynnik uwzględniajacy wpływ nachylenia taśmy



KOPARKI ŁYŻKOWE JAKO ŁADOWARKI
Koparki jednonaczyniowe łyżkowe niezależnie od pracy przy urabianiu skał miękkich, sypkich i kruchych, bardzo często mają zastosowanie do ładowania w przodkach skały wcześniej urobionej. Cykliczny charakter pracy koparek łyżkowych nie zapewnia w pełni wymogów ładowania, gdyż podwozie gąsienicowe koparek nie nadaje się do szybkiego przemieszczania maszyny w obrębie przodku. Dlatego do współpracy z koparkami jako ładowarkami stosuje się elastyczny transport samochodowy, który pozwala na rytmiczny odbiór urobku.
Koparki łyżkowe mogą pracować jako ładowarki podczas prac przeładunkowych w poziomach roboczych i na składowiskach .
ŁADOWARKI ŁYŻKOWE
Głównymi zespołami ładowarek łyżkowych są: podwozie – służące do przemieszczania maszyny na podłożu oraz zespół ładujący (łyżka z wysięgnikami), którym zostaje urobek zaczerpnięty i przeładowywany do innych środków transportowych. Różnią się one między sobą cechami konstrukcyjnymi, sposobem wyładowania urobku (ruchem łyżki) i rodzajem podwozia (najczęściej oponowe lub gąsienicowe). Obecnie zdecydowana większość ładowarek łyżkowych produkowana jest na podwoziach oponowych (ogumionych). Są to prawie wyłącznie ładowarki z napędem roboczym hydraulicznym, najczęściej z rozładunkiem przednim.
Samojezdne ładowarki łyżkowe należą do maszyn ciągnikowych do robót ziemnych, które charakteryzuje siła uciągu, tzw. siła na haku, uzyskiwana przez sprzężenie maszyny z podłożem. Innymi słowy proces urabiania i napełniania łyżki jest efektywny tylko przy udziale uciągu (ruchu) podwozia. Ładowarki łyżkowe należą do maszyn o cyklicznym procesie urabiania i ograniczonym zasięgu transportu, których zadaniem jest urabianie lub czerpanie materiałów łatwo urabialnych (sypkich, miękkich, kruchych) i podawanie ich na inne bliskie miejsca do wyładowania na urządzenia stałe lub transportowe (np. maszyny przeróbcze, przenośniki taśmowe, samochody odstawcze itp.), bądź też na składowiska. Samojezdne ładowarki łyżkowe na podwoziach oponowych charakteryzują się bardzo zróżnicowanymi pojemnościami łyżek, bo już od 0,5 m3 do ponad 30 m3, i stosunkowo dużymi prędkościami
jazdy: od 30 do 50 km/h (na podwoziach gąsienicowych do 8 km/h), dlatego też stosowane są w kopalniach odkrywkowych do najrozmaitszych prac i w różnych miejscach.
Niezależnie od przeznaczenia i konstrukcji wszystkie ładowarki jednołyżkowe składają się z dwóch podstawowych zespołów: zespołu jezdnego i ładującego (łyżka z wysięgnikiem).
Jedną z cech różniącą ładowarki jednonaczyniowe (łyżkowe) od koparek jednonaczyniowych łyżkowych jest to, że ładowarki pracują wyłącznie ponad poziomem, na którym się poruszają
i mogą urabiać ściany o wysokości od 5,0 do 10,0 m z praktycznie minimalnymi możliwościami schodzenia w dół poniżej poziomu, na którym funkcjonują. W światowym górnictwie odkrywkowym kopalin pospolitych urabianych ze złóż suchych wyraźnie zarysowują się tendencje zastępowania koparek łyżkowych ładowarkami łyżkowymi. Firmy oferują coraz więcej typów ładowarek i ich modyfikacji, przystosowanych parametrami technicznymi do trudnych i czasami bardzo uciążliwych warunków pracy.

Zastosowanie ładowarek łyżkowych do mechanizacji procesów wydobywczych kopalin pospolitych jest w wielu przypadkach bardzo efektywne ze względu na dużą mobilność i możliwość wykonywania prac, które w przypadku użycia koparki łyżkowej wymagają stosowania maszyn pomocniczych (do wykonywania i utrzymywania dróg, oczyszczania złoża, równania terenu itp.). Niezależnie od rodzaju wykonywanej pracy i swojej mobilności, mogą współpracować one z każdym innym środkiem transportu.
 Do podstawowych zalet hydraulicznych ładowarek jednołóżkowych należą:
• duże możliwości manewrowe,
• znaczna prędkość jazdy (po drogach utwardzonych – 30-50
km/godz., a po drogach terenowych – od 5-20 km/godz.),
• duże wydajności (spore pojemności stosowanych łyżek),
• korzystne wskaźniki materiałochłonności i energochłonności,
• niższa cena w porównaniu do koparek jednonaczyniowych
łyżkowych.
Wadami ładowarek jednołyżkowych są:
• małe siły kopania,
• duży czas cyklu roboczego,
• stosunkowo mniejsze zasięgi urabiania i wyładunku w porównaniu
do koparek łyżkowych,
• trudności z poruszaniem się po śliskim i grząskim terenie,
• większe zagrożenia przy wyładunku na samochody (możliwość
uszkodzenia ze względu na konieczność bliskiego
podjazdu samochodu).
Wymienione wyżej eksploatacyjne zalety ładowarek łyżkowych oraz szeroki zakres ich produkcji (ładowność łyżek do 35 m3, moce napędów od 50 do 1000 kW) spowodowały, że ładowarki jednołyżkowe uznane zostały jako niezbędne wyposażenie technologiczne w kopalniach odkrywkowych. W praktyce do urabiania kopalin pospolitych stosuje się ładowarki o pojemności łyżek od 4 do 8 m3, przy mocach silników od 130 do 514 kW, wydajnościach od 300 do 800 m3/h, a nawet większych.

Wydajność teoretyczna ładowarek łyżkowych wynika z
założeń konstrukcyjnych, w tym prędkości ruchów roboczych,
a określa się ją jako stosunek objętości nominalnej łyżki do
czasu trwania cyklu:

[ m3/h ],
gdzie :
V – objętość znamionowa (z nadsypem) łyżki, m3,
Tc – teoretyczny czas trwania cyklu pracy, s.
Całkowity czas cyklu pracy ładowarki jest sumą czasów
składowych, a mianowicie:
Tc = t1 + t2 + t3 + t4 + t5 + t6 + t7 + t8 + t9,
gdzie : t1 – czas napełniania łyżki,
t2 – czas podnoszenia łyżki do pozycji transportowej wraz z
czasem wycofywania maszyny,
t3 – czas podjazdu ładowarki do środka transportowego,
t4 – czas podnoszenia i dostawienia łyżki do wyładunku urobku,
t5 – czas opróżniania łyżki,
t6 – czas opuszczania łyżki w położenie transportowe i wycofanie
maszyny,
t7 – czas jazdy powrotnej,
t8 – czas opuszczania i dostawiania łyżki do jej napełniania,
t9 – sumaryczny czas potrzebny na przełączanie dźwigni przy
poszczególnych ruchach, uzależniony od rozwiązania konstrukcyjnego
i wprawy obsługującego.

Czasy t1, t2, t4, t5, t6, t8 zależą przede wszystkim od konstrukcyjnych cech ładowarki, tj. od średnich prędkości liniowych i kątowych oraz drogi i kątów wychylenia członów maszyny w poszczególnych ruchach. Występują one w każdym cyklu roboczym i są wartościami niemal stałymi, a ich suma razem z czasem t9 jest minimalnym czasem cyklu roboczego ładowarki. Czasy t3 oraz t7 zależą natomiast od długości drogi jazdy, która jest wartością zmienną, oraz od prędkości jazdy.

W eksploatacji podstawową porównawczą wielkością produkcyjną jest wydajność techniczna, która określa maksymalną zdolność produkcyjną ładowarki w danych rzeczywistych warunkach pracy. Zależy ona między innymi od rodzaju zaczerpywanego ośrodka, rodzaju i stanu podłoża, umiejętności operatora – zatem uwzględnia rzeczywisty średni czas cyklu i oblicza się ją z zależności:

, m3 / s,
gdzie : Kn – współczynnik napełnienia łyżki zależny od rodzaju
materiału i jego granulacji, Kn = (0,7-1,3),
Ks – współczynnik spulchnienia,
Trz – rzeczywisty średni czas cyklu pracy, s.

W praktyce, przy prowadzeniu eksploatacji, zachodzi konieczność określania wydajności efektywnej Qe, a więc z uwzględnieniem pracy zmianowej, warunków i organizacji pracy, podstawiania środków transportowych, zamierzonych i niezamierzonych przerw i postojów w pracy, konserwacji itp., co można wyrazić jako:

 

 gdzie Kw oznacza współczynnik wykorzystania czasu pracy ładowarki w danych warunkach
organizacyjnych.

Podobnie określa się wydajność eksploatacyjną (ruchową) Qr uzyskiwaną w ciągu roku eksploatacji maszyny, która z kolei uwzględnia czasy zmiany miejsca pracy ładowarki, czasy napraw głównych, średnich itp., co można zapisać jako:
 
gdzie Ke oznacza współczynnik strat czasu pracy.

Inne rodzaje ładowarek

Wkopalniach odkrywkowych eksploatujących żwiry i kruszywo dla drogownictwa, spotyka się na składowiskach lekkie ładowarki do ładowania przesortowanych minerałów.
W kopalniach eksploatujących żwiry, popularne są ładowarki ślimakowe, które za pomocą organu roboczego składającego się z dwóch przenośników ślimakowych zaczerpują urobek ze składowiska i podają go na odchylny przenośnik taśmowy, którym urobek zostaje skierowany na środki transportowe. Wydajność takiej ładowarki wynosi 8-40 m3/h. Szerokość taśmy przenośnika załadowczego 500mm, a długość wysięgnika 8m. Ogólna moc zainstalowanych silników wynosi 8,5kW.


Na składowiskach kruszywa pracują również ładowarki tarczowe (frezowo-tarczowe). Elementem nagarniającym urobek jest jedna lub dwie tarcze faliste, a elementem podnoszącym i wysypującym urobek do środków transportowych jedna podawarka zgrzebłowa lub dwie podawarki taśmowe.
W czasie ładowania ładowarka podjeżdża do pryzmy wgłębiając się głowicą ładującą w urobek. Tarcza falista obracając się rozluźnia i zagarnia urobek, a obracający się z większą prędkością ekscentrycznie umieszczony zbieżny bęben przyspieszający, kieruje i przekazuje zagarnięty urobek na podawarkę taśmową. Ładowarki tarczowe budowane są na podwoziach z kołami ogumionymi lub na gąsienicach. Zaletami ładowarek tarczowych są: prosta budowa i duża wydajność łądowania (nie spotykana dotychczas przy małych maszynach) wynosząca średnio 120t/h i więcej. Ładowarki te nadają się do różnego rodzaju rozdrobnionego urobku i są mało czułe na zawodnienie przodka. Mogą pracować przy nachyleniu spągu od -10 do +10 stopnia. Dużą zaletą kwalifikującą te maszyny nawet do najbardziej odległych zakładów jest to, że napęd elektryczny ładowarki można zamienić na napęd sprężonym powietrzem.

Maszyny do urabiania w górnictwie odkrywkowym.

Sposoby urabiania skał:
- ręczne,
- mechaniczne,
- materiałami wybuchowymi,
- hydrauliczne,
- metodami specjalnymi.




Mechaniczne urabianie skał sypkich i spoistych:
- koparkami łyżkowymi (jednonaczyniowymi),
- koparkami wielonaczyniowymi (kołowymi i łańcuchowymi),
- koparkami zgarniakowymi,
- spycharkami,
- pogłębiarkami mechanicznymi i hydraulicznymi,
- hydromonitorami (wodomiotaczami).

Koparki jednonaczyniowe (łyżkowe)

Budowa ogólna:
- podwozie,
- obrotowe nadwozie,
- osprzęt (wysięgnik, ramię łyżki z łyżką, urządzenia przeniesienia napędu).

Podział koparek jednonaczyniowych:

Według konstrukcji naczynia:
- łyżkowe,
- zgarniakowe,
- chwytakowe,
- z osprzętem ładowarkowym,
- uniwersalne.
Według sposobu pracy:
- przedsiębierne,
- podsiębierne,
- do urabiania nadpoziomowego,
- do urabiania podpoziomowego,
- do urabiania nad- i podpoziomowego.
Według sposobu przeniesienia napędu na osprzęt:
- z osprzętem linowym,
- hydrauliczne (za pomocą siłowników hydraulicznych).
Według rodzaju podwozia:
- kołowe,
- szynowe,
- gąsienicowe,
- kroczące,
- na pontonach pływających.
Według zastosowania:
- do robót ziemnych (budowlane) - Vn=0,15-2,5m3, na podwoziu gąsienicowym i kołowym. Większe jednostki - jako maszyny podstawowe w górnictwie surowców skalnych, koparki uniwersalne,
- odkrywkowe - Vn=3-8m3, na podwoziu gąsienicowym, do pracy w warunkach eksploatacji,
- nadkładowe - Vn=4-137m3, na podwoziu gąsienicowym, stosowane jako maszyny podstawowe w nadkładzie,
- zgarniakowe - Vn=4-168m3, na podwoziu kroczącym, o przedłużonych wysięgnikach.

Koparki wielonaczyniowe
Koparki wielonaczyniowe stosowane są jako maszyny podstawowe do urabiania skał sypkich, miękkich i średniozwięzłych (kategoria skał VI-X, według klasyfikacji Protodiakonowa) w kopalniach odkrywkowych o ciągłej technologii eksploatacji.

Podstawowe zespoły koparki to:
- podwozie,
- nadwozie (obrotowe lub nieobrotowe względem podwozia),
- zespół urabiający,
- zespół ładujący.

Rodzaje koparek wielonaczyniowych związane są ze zróżnicowaniem konstrukcji podstawowych zespołów maszyny, które określają jej możliwości techniczne.

Kinematyka pracy koparek wielonaczyniowych kołowych
1. Ruch roboczy - związany z obrotem koła czerpakowego.
2. Ruch posuwowy - związany z obrotem nadwozia wokół osi pionowej (ruch wysięgnika w płaszczyźnie poziomej).
3. Ruch dosuwowy - związany z obniżaniem wysięgnika ruchem dojazdowym koparki lub wysuwem wysięgnika.
Wióro - objętość calizny odspojona przez pojedynczy czerpak.
Pasmo - szereg kolejnych wiór kopaliny odspojonych od calizny.
Przy urabianiu pasma jednocześnie realizowany jest ruch roboczy (1) i ruch posuwowy (2). Przejście do urabiania kolejnego pasma wymaga wykonania ruchu dosuwowego (3).
Kinematyka pracy koparek wielonaczyniowych łańcuchowych
1. Ruch roboczy - ruch liniowy łańcucha z czerpakami.
2. Ruch posuwowy - związany z obrotem nadwozia względem podwozia (ruch wysięgnika w płaszczyźnie poziomej), lub też ciągłym ruchem transportowym maszyny.
3. Ruch dosuwowy - związany z cyklicznym obniżaniem wysięgnika lub cyklicznym dojazdem do calizny (przesunięcie maszyny o grubość wióra).
Systemy i sposoby pracy koparek wielonaczyniowych
Koparki kołowe mogą pracować w następujący sposób:
- systemy eksploatacji: równoległy i wachlarzowy,
- systemy wybierania: zabierkowy blokiem pełnym lub zwężonym lub czołowo-bocznym, co ma miejsce przy eksploatacji selektywnej węgla brunatnego w przypadku występowania pięter mieszanych w strukturze przestrzennej wyrobiska odkrywkowego,











Koparki łańcuchowe pracować mogą w równoległych wachlarzowych systemach eksploatacji oraz ścianowych i wachlarzowych systemach wybierania. W ramach tego mogą pracować na dwa sposoby: ze stałym i zmiennym nachyleniem wysięgnika.

Uwarunkowania wyboru sposobów oraz maszyn do urabiania, ładowania i transportu skał w górnictwie odkrywkowym.

 Uwarunkowania wyboru sposobów oraz maszyn do urabiania, ładowania i transportu skał w górnictwie odkrywkowym.

Czynniki decydujące o wyborze sposobów udostępniania złoża:
- rzeźba terenu i warunki geologiczne złoża,
- końcowy zarys oraz graniczna głębokość wyrobiska,
- warunki zalegania złoża,
- charakterystyka jakościowa kopaliny,
- własności fizyczne i mechaniczne kopaliny i skał płonnych
- zasoby kopaliny

(Można tu też wspomnieć o czynnikach wpływających na wybór lokalizacji wkopu udostępniającego!)
- wskaźnik N/W,
- wskaźnik zawodnienia,
- jakość złoża,
- możliwość uzyskania zdolności wydobywczej,
- czas i koszt budowy wkopu udostępniającego.

Dobór środków transportu zależy od następujących czynników:
- ilości urabianych mas,
- rodzaju transportowanych mas,
- długości tras transportowych,
- wymiarów geometrycznych wyrobisk i zwałowisk,
- rodzaju maszyn urabiających i zwałujących,
- żywotności odkrywki,
- ceny maszyn,
- efektywności ekonomicznej rozwiązania.

Założenie do doboru samochodu.

Dobór typu samochodu opiera się na założeniu, że stosunek pojemności (ładowności) skrzyni samochodu do pojemności (ładowności) naczyń ładujących był liczbą całkowitą i nie mniejszą od 3. W praktyce kopalnianej spotyka się relacje od 2:1 do 10:1, przy czym najczęściej pojemność skrzyni samochodu jest od 3 do 6 razy większa od pojemności naczynia ładującego.

wtorek, 22 listopada 2011

Klasyfikacja systemów podziemnej eksploatacji złóż, czynniki wpływające na wybór systemu.

      Klasyfikacja systemów podziemnej eksploatacji złóż, czynniki wpływające na wybór systemu.
I. Podział systemów ze względu na rodzaj wyrobiska eksploatacyjnego:
a) systemy ubierkowe:
· ścianowe,
· filarowo-ubierkowe,
· ubierkowe pasami,
b) systemy zabierkowe:
· długich zabierek,
·filarowo-zabierkowe,
c) systemy komorowe:
· komorowe właściwe,
· komorowo-filarowe,
· ubierkowo-komorowe,
d) systemy blokowe:
·z czołowym wypuszczeniem urobku,
· z wypuszczeniem urobku przez otwory wysypowe (leje).

II. Podział systemów ze względu na sposób kierowania stropem:
a) eksploatacja z ochroną stropu, np:
· podsadzka hydrauliczna,
· podsadzka pneumatyczna,
b) eksploatacja z zawałem stropu,
          c) eksploatacja z ugięciem stropu.

III. Podział systemów ze względu na kierunek wybierania:
a) systemy podłużne,
b) systemy poprzeczne,
c) systemy przekątne.

IV Podział systemów ze względu na grubość złoża:
a) eksploatacja na całą grubość złoża,
b) eksploatacja warstwami

V. Podział systemów ze względu na zwrot eksploatacji:
a) eksploatacja do pola (do granic obszaru górniczego),
b) eksploatacja od pola (od granic obszaru górniczego).

Przykładowa pełna nazwa systemu eksploatacyjnego: System ubierkowy ścianowy, poprzeczny z zastosowaniem podsadzi hydraulicznej, prowadzony na całą grubość złoża do granic obszaru górniczego.

Wybór sposobu eksploatacji złoża zależy od wielu czynników, takich jak:
·miejsce i głębokość zalegania złoża,
· budowa geologiczna górotworu,
· ukształtowanie i zagospodarowanie terenu,
· wielkość zasobów złoża,
· fizyczne i chemiczne własności złoża,
· aktualne możliwości techniczne,
· kształt wybieranej części złoża,
· grubość złoża,
·nachylenie pokładu,
· rodzaj i własności skał otaczających pokład, głównie skał stropowych,
· zaburzenia tektoniczne,
· ochrona powierzchni,
· ochrona leżących wyżej pokładów,
· usytuowanie krawędzi eksploatacji wyżej leżących pokładów,
· zagrożenia naturalne i ich profilaktyka,
· występowanie warstw wodonośnych.

Wybrany system eksploatacji złoża należy tak dostosować do istniejących warunków, aby zapewnić w nich:
· możliwie największe bezpieczeństwo pracy,
· najniższe koszty wydobycia,
· najwyższą wydajność,
· najmniejsze straty złoża,
· dużą koncentrację wydobycia,
· ciągłość produkcji,
· właściwa wentylację,
· łatwy transport materiału oraz elementów wyposażenia ściany,
· optymalnie krótki ciąg odstawy urobku,
· odpowiednie odprowadzenie wody,
·zastosowanie nowoczesnej mechanizacji,
· odpowiedni stopień zabezpieczenia obiektów na powierzchni.

Kryteria podziału, rodzaje, charakterystyka i zasady doboru obudów wyrobisk korytarzowych.

 Kryteria podziału, rodzaje, charakterystyka i zasady doboru obudów wyrobisk korytarzowych.

Obudowa górnicza – konstrukcja, której zadaniem jest zapewnienie stateczności wyrobiska, polegającej na utrzymaniu wymiarów jego przekroju poprzecznego oraz zabezpieczenie ludzi, sprzetu i maszyn przed obrywającymi się odłamkami skalnymi ze stropu i ociosów lub przed zawałami i obwałami w ustalonym czasie istnienia wyrobiska.
Kryteria podziału obudów wyrobisk korytarzowych:
·ze względu na sposób oddziaływania obudowy na górotwór:
o   obudowy podpierające
o   obudowy podtrzymujące
o   obudowy odgradzające
o   obudowy izolujące
o   obudowy kotwiące
o   obudowy sklejające
·ze względu na sposób współpracy z górotworem:
o   obudowa sztywna (monolityczna lub złożona z elementów sztywnych, pozbawiona elementów opodatniających, wykazująca podatność na obciążenia jedynie w granicach odkształceń materiałowych)
o   obudowa podatna (w której na skutek działania okreslonego obciążenia występuje wzajemne przemieszczenie jej elementów konstrukcyjnych, ale bez trwałych odkształceń)
o   obudowa podatna o ograniczonej podporności (obudowa podatna o złożonej granicznej wartości ezajemnego przemieszczania się jej elementów konstrukcyjnych, po osiągnięciu której obudowa pracuje jako sztywna)
o   obudowa sztywna upodatniona (obudowa sztywna wyposażona w elementy upodatniające, wykonane z materiału o odkształcalności znacznie większej od odkształcalności nośnej elementów konstrukcyjnych obudowy)
·ze względu na czas istnienia obudowy:
o   tymczasowa (obudowa zabezpieczająca wyrobisko w czasie jego drążenia i usuwana przed wykonaniem obudowy ostatecznej, np. obudowa przecinek ścianowych)
o   wstępna (wykonywana w przodku wyrobiska i stanowiąca część obudowy ostatecznej, np. obudowa kotwiowa w obudowie mieszanej)
o   uzupełniająca (wykonana poza przodkiem wyrobiska i stanowiąca część obudowy ostatecznej)
o   ostateczna (przeznaczona do zabezpieczenia wyrobiska górniczego podczas całego okresu jego użytkowania)
·ze względu na rodzaj materiału, z którego wykonano obudowę oraz konstrukcję obudowy:
o   obudowę drewnianą
o   obudowę murową (z cegły lub betonitów)
o   obudowę betonową
o   obudowę torkretową
o   obudowę stalową prostą
o   obudowę stalową łukową
o   obudowę kotwiową
o   obudowę mieszaną (murowo-stalowa, stalowo-betonowa, stalowo-drewniana)
o   obudowę kombinowaną

Wybór rodzaju obudowy uzależniony jest od następujących czynników:
Ø  warunków górniczo-geologicznych (rodzaj skał, ciśnienie górotworu, głębokość)
Ø  wymiarów poprzecznych wyrobiska
Ø  przeznaczenia wyrobiska (np. transportowe, wentylacyjne, itp.)
Ø  czasu trwania (istnienia) wyrobiska
Ø  warunków ekonomicznych

Obudowa drewniana – stosowana jest w coraz mniejszym zakresie (jako samodzielna obudowa) ze względu na szereg wad, jak: palność, szybkie butwienie i próchnienie, stosunkowo (w porównaniu z innymi materiałami) niska wytrzymałość drewna oraz duży koszt, a także ochronę środowiska. Znajduje ona zastosowanie szczególnie jako obudowa wzmacniająca inne typy obudów. Zalety – lekka, łatwa obróbka drewna, obciążona trzeszczy, dzięki czemu ostrzega o niebezpieczeństwie zawału.











Obudowa murowa (lub betonowa) – wszystkie ważniejsze wyrobiska korytarzowe udostępniające, jak: przekopy, przecznice, komory oraz połączenia tych wyrobisk wykonuje się w obudowie kamiennej murowanej z cegły lub betonitów lub obudowie betonowej.



Obudowy te posiadają sztywną konstrukcję, najlepiej współpracują z górotworem nienaruszonym eksploatacją lub z górotworem odprężonym. W wykonaniu są bardzo pracochłonne, są jednak bardzo trwałe oraz szczelne. Z uwagi na gładkość ścianek zmniejszają opory przepływającego powietrza.



Obudowa stalowa (metalowa) – najczęściej stosowana w kopalniach węgla kamiennego. Wykonana jest z elementów stalowych lub ze stopów metali lekkich. Do jej zalet należą:
·duża wytrzymałość
·trwałość i możliwość wielokrotnego stosowania
·łatwość oraz szybkość montażu i demontażu
· mała pracochłonność wykonywania
·możliwość regeneracji
·niepalność.
Do jej wad można zaliczyć:
· dużą wagę
·brak odporności na korozję
·brak szczelności.
Z uwagi na charakter pracy obudowy te można podzielić na:
· podwieszane
·odrzwiowe: sztywne, podatne, przegubowe
· kotwiowe
· zmechanizowane.



Rodzaje obudowy kotwiowej:
  • kotew wklejana
  • kotew mechaniczna – rozprężna
  • kotew rurowo-cierna



  • kotwy linowe i strunowe (kotwie długie)



Obudowa mieszana – jest wykonana z różnego rodzaju materiału, np.: stropnice metalowe i stojaki drewniane lub mury wykonane z cegły. Stosuje się ją w warunkach dużych ciśnień stropowych, przy większych szerokościach wyrobisk lub w miejscach wykonania skrzyżowań wyrobisk. Do ważniejszych typów tej obudowy zaliczany obudowę stalowo-drewnianą i stalowo-murową.
Obudowa kombinowana – odmiana obudowy mieszanej, wykonana zazwyczaj z więcej niż dwóch rodzajów materiałów (obudów) i stosowana jest w bardzo trudnych warunkach górniczo-geologicznych.

Analiza porównawcza elementów technologicznych procesu wydobywczego eksploatacji złóż rud metali i węgla kamiennego


Analiza porównawcza elementów technologicznych procesu wydobywczego eksploatacji złóż rud metali i węgla kamiennego
Eksploatacja (pozyskiwanie urobku)
W kopalniach podziemnych węgla kamiennego podstawowymi systemami eksploatacji są systemy ścianowe, w których caliznę urabia się kombajnami bębnowymi (węgiel kamienny łatwo daje się urobić mechanicznie). Kombajny skrawają caliznę za pomocą noży osadzonych na obracających się zwojach ślimakowych. Stosuje się je w pokładach (warstwach) grubości 0,7-3,5 m (do cieńszych pokładów używa się strugów węglowych – trochę inna technologia, szybsze, ale cieńsze skrawy, za to technologia dużo droższa). Zabiór przeciętnie wynosi 0,6-0,8 m, praca przy kątach nachylenia do 12 stopni. Kombajny wyposażone są w potężne silniki elektryczne, ciągnik, głowicę, organy urabiające i ich ramiona, sanie. Wyrobisko ścianowe wymaga zabezpieczenia sekcjami obudowy zmechanizowanej; urobek (węgiel) odspojony od calizny węglowej opada na przenośnik zgrzebłowy, który jest składową częścią uzbrojenia ściany wydobywczej i który realizuje pierwszy etap odstawy urobku.
W polskich kopalniach węgla kamiennego wykonuje się przeciętnie kilka skrawów w ciągu doby, a średnie postępy wynoszą 3,2 m/dobę. Maksymalne postępy dobowe wynoszą 17 m/dobę.
W kopalniach złóż rud metali najczęściej stosowanym systemem eksploatacji jest system komorowo-filarowy (np. KGHM Polska Miedź S.A.). Z racji dużej twardości skał zastosowanie urabiania za pomocą materiałów wybuchowych jest najlepszym sposobem na pozyskiwanie urobku. Wykorzystując wiertarki ręczne lub samojezdne wozy wiercące (SWW) (przy dużej ilości wykonywanych otworów strzałowych) na przodku wierci się zespół otworów strzałowych zgodnie z opracowaną i zatwierdzoną metryką strzałową. Następnie do otworów ładuje się materiał wybuchowy zatwierdzony do stosowania w danej kopalni (ręcznie lub mechanicznie), łączy się przewody strzałowe i po wycofaniu się w bezpieczne miejsce następuje odpalenie ładunków MW. Po wybraniu urobku z danego przodka proces powtarza się.
Najczęściej stosowaną obudową przy systemie komorowo-filarowym jest obudowa kotwiowa (kotwie wklejane lub rozprężne), które wymagają zastosowania samojezdnych wozów wiercąco-kotwiących (np. SWK, SWKF).
Odstawa (transport urobku)
Przy eksploatacji węgla kamiennego proces odstawy urobku zaczyna się na przenośniku zgrzebłowym, na który spada urobek po odspojeniu z calizny węglowej. Następnie jest on kierowany na przenośnik taśmowy na skrzyżowaniu wyrobiska ścianowego z wyrobiskiem przyścianowym (korytarzowym). Później systemem przenośników taśmowych węgiel jest transportowany do podszybia szybu wydobywczego, a stamtąd skipem jest wywożony na powierzchnię.
Przy eksploatacji złóż rud metali proces odstawy urobku jest bardziej skomplikowany. Po urobieniu calizny materiałami wybuchowymi należy usunąć urobek z przodka wykorzystując do tego ładowarkę (np. bocznie sypiącą, zasięrzutną, łyżkową). Ładowarka podaje rudę albo na przenośnik taśmowy (dalszy proces podobny jak przy węglu kamiennym) albo do samojezdnego wozu odstawczego, który często jest ładowany przez więcej niż jedną ładowarkę. Następnie wóz odstawczy kieruje rudę do miejsca odstawy urobku (zwanym czasami „kratą” ze względu na budowę – jeśli urobek tworzy zbyt duże bryły, które nie przechodzą przez „kratę”, specjalny młot rozbija je na mniejsze kawałki), gdzie spada na przenośnik taśmowy, później jest transportowany w rejon podszybia szybu wydobywczego, a stamtąd skipem jest wywożony na powierzchnię.
Likwidacja zrobów
Przy eksploatacji węgla kamiennego najczęstszym sposobem likwidacji pustki poeksplatacyjnej jest zawał stropu, który nie wymaga stosowania zaawansowanych technologii. Czasami strop jest zbyt sztywny do samoistnego zawału, dlatego stosuje się strzelania wymuszające zawał. Innym sposobem likwidacji zrobów w kopalniach węgla kamiennego jest podsadzka (np. hydrauliczna, pneumatyczna, itp.), która jednak jest kosztowna i kopalnie za wszelką cenę starają się unikać tej metody. Wysokie koszty wynikają z potrzeby stosowania materiału podsadzkowego (np. piasku), zabudowy instalacji podsadzkowej do transportu piasku i wody, zabudowy instalacji do odprowadzanie wody (przy podsadzce hydraulicznej).
Przy eksploatacji rud metali stosowane są różnorodne sposoby likwidacji zrobów. Obok zawału stropu oraz podsadzki hydraulicznej stosuje się ugięcie stropu (w różnych wariantach, np. łagodne ugięcie stropu). Przed likwidacją zrobów w przestrzeni poeksploatacyjnej lokuje się czasami „kamień” – urobek nie spełniający wymogów jakościowych, którego wydobycie na powierzchnię generowałoby bardzo duże koszty. Likwidując zroby zaczyna się od „przybierania” filarów – z filarów podtrzymujących strop uzyskuje się urobek (mechanicznie, np. przy zastosowaniu ładowarki łyżkowej), a filar po „przybraniu” posiada pewną wytrzymałość resztkową (rezydualną), która sprawia, że filar przez pewien czas przenosi jeszcze obciążenia wynikające z nacisku górotworu. Następnie strop ugina się lub ulega zawałowi (czasami wymuszonemu przez strzelanie).
Udostępnianie (nie jestem pewien, czy to także należy ując):
W kopalniach węgla kamiennego najczęściej stosuje się strukturę kamienno-złożową lub złożowo-kamienną udostępniania złoża – wyrobiska udostępniające prowadzi się zarówno w skałach płonnych, jak i w złożu. Czasami kopalnie decydują się na strukturę kamienną, jednak generuje ona bardzo duże koszty na etapie inwestycyjnym.
W kopalniach rud metali również stosuje się strukturę mieszaną, złożowo-kamienną. Ewenementem są kopalnie rud miedzi należące do KGHM Polska Miedź S.A.. Złoże zalega w formie pseudopokładu (charakteryzuje się bardzo dużą zmiennością miąższości w zależności od rejonu), dlatego zdecydowano się na strukturę złożową – wszystkie wyrobiska udostępniające prowadzi się w złożu.