Metode 2

UNIVERZITET

U

BEOGRADU

Dr info BRANTSLAV GENCIC

TEHNOLOSKI PROCESI PODZEMNE EKSPLOATACIJE SLOJEVITIH LEZISTA

OTVARANJE, PRIPREMA I METODE OTKOPAVANJA

ZAVOD ZA UDZBENIKE I NASTAVNA SREDSTVA BEOGRAD

•

UNIVERZITET

U

BEOGRADU

Dr ;01. BRANISLAV GENCle

TEHNOLOSKI PROCESI PODZEMNE EKSPLOATACIJE SLOJEVITIH LEZISTA OTVARANJE, PRIPREMA I METODE OTKOPAVANJA

ZAVOD ZA UDZBENIKE 1 NASTAVNA SREDSTVA

BEOGRAD

OvaJ ud1:benlk, kao stalnl univerzitetski ud1:benJk, odobrila Je za upotrebu Komlsija za ud!benlke Univerziteta u Beogradu svojlm reienjem broj 06-294/1 ad 24. marta 1972. godine

O$lobodeno pore:u. na promet na Ofinovu Nana :M. stav 1. ta~ka 1. zakona 0 oporezivanju proizvoda I usluga u prometu (.Sluibenl list SFRJ. 33172) I mUljenja Republll!:kOg sekretsrlJata za kulturu SRS braJ U3-IUn3-G2 ad 8. februara 11173. godlne.

SADRZAJ Strana PREDGOVOR Uvod

7

• IDEO -

OTVARANJE LE2I$TA

GLAVA I - OPSTE POSTAVKE I TERMINOLOCIJA I. Op§te postavke 2 Tehnifka dokumentacija za projekat otvaranja lefl!ta

13 13 14

CLAVA II - NACIN OTVARANJA I UTICAJNI FAKTORI 1. Naf!n otvaranja leti!ta 2. UUcajni faktori I iz.bor naflna otvaranja -

16 16 17

CLAVA III - NAClNI I SEME OTVARANJA JAME I. Otvaranje horizontalnlh I blago nagnutih slojeva na mallm i srednjim dubinama -------1.1. Otvaranje horizontalnlm prostorijama 1.2. Otvaranje koslm prostorljama 1.3. Otvaranje vert!kalnim prostorijama 2. Otvaranje horizontalnih I blago nagnutih le!IJta na vellkim dubinama 3. Olvaranje nagnullh i stnnlh Jditta na mallm I srednjim dubinama 3.1. Otvaranje horizontalnim prostorijama 3.2. Olvaranje kosim prostorijama 3.3. Otvaranje vertlkalnim prostorijama 3.3.1. Otvaranje nagnutog sloja vertikalnim oknom i jednim lzvoznim horizontom----------3.3.2. Otvaranje nagnutog sloja vertikalnlm oknom sa dva izvozna horizonta _ 3.3.3. Otvaranje strmog sloja vertikalnlm oknom 3.4. Otvaranje kombinaclJom jamsk!h prostorlja 4. Otvaranje paralelnlh slojeva 4.1. Otvaranje sa koncentracljom proizvodnje na jedan horizont 4.2. Olvaranje sa separatn!m horlzontima 4.3. Otvaranje glavnlm poprel!nim hodnikom 4.4. Otvaranje popreQllm hodnicima na svakom izvoznom horizontu 4.5. Otvaranje komblnovanim nafinom -

20

CLAVA IV - OTVARANJE LEZI$TA NATRIJUMOVE I KALLJUMOVE WU ---------

1. Oplte geolo!ke karakteristike I~ta soli -

-

-

-

-

-

-

-

-

20 20 22 2tI

28 29 29 30 32 32 33 36 36 43 44 45 46 ol7

49

~

52

3

,. "

Strana 2. Rudanko-tehnl~ki uslovi eksploatacije 3. Otvaranje leWta soli GLAVA V - BROJ, RASPORED I POLOZAJ OBJEKATA OTVARANJA I. Broj objekata otvaranja u jamskom polju 2. Raspored i pololaj objekata otvaranja 3. Izbor lokacije za objekte otvaran)a jame 4. ~na efikasnostl otvaranja jame GLA VA VI NAVOZISTA IZVOZNnI OBJEKATA I. Tipovi navoziJta 2. Jamske prostorlje i oprema navozi!ta verlikalnih okana 3. Jamske prostorije I oprema navoillta kosih izvomih prostorija 4. Uzdufnl profili Izvoznih prostorija na navoziUu 5. zapremlna jamskih prostorija navozi!ta 6. Propusnl kapacltet navoziJta GLAVA

VII _ IZVOZISTA IZVOZNIH OBJEKATA izvoziJta _ _ _ 2. TehnoloAkJ kompleks oa povrllnl -

I. Tipovl

II DEO G L A V A VIII -

4

60

60 6.5 68 88

13 75 71 79 80 83 83 86

PRIPREMA LEZISTA

PRINC!PI PRIPREME LEZISTA _ _ _ 2. Prlprema prolzvodnlh otkopnih jedinica G L A V A IX _ SISTEMI PRIPREME LEZISTA 1. Sistem pripreme za horilOntalne i blago nagnute slojeve 1.1. Sistem prlpreme horllOntalnlh III nagnutlh pojasa 1.2. Sistem prlpreme horlzontalnlh ill nagnutih stubova 1.3. Uporedenje sistema pripreme otkopnih pojasa f otkopnih stubova 2. Ostalf sisteml prlpreme horlzontalnlh I blago nagnutih leti!ta 2.1. Sistem pripreme za vl!eetafno otkopavanje 2.2. Sistem pripreme za otkopavanje u komorama 2.3. Sistem prlpreme za otkopavanje kratkim eelom 3. Slsteml prlpreme za nagnute I strme slojeve _ 3.1. Op§tc napomene _ 3.2. Osnovna klasifikacija sistema za nagnute i strrne slojeve 3.3. Sistem prJprerne za otkopavanje u horizontalnim etafama 3.4. Sistemi prlpreme za otkopavanje u kosim etafama 3.4.1. Op§te postavke _ _ _ 3.4.2. Sistem prlpreme za otkopavanje u kosim etafarna sa zaruiavanjem 3.4.3. Sistem prlpreme za otkopavanje u koslm etafarna sa zaslpavanjem 3.4.4. Sistern prlpreme za popretno otkopavanje u koslm etafama 3.5. Sistem prlpreme za podetafno otkopavanje 3.6. Sistem prlpreme 7.8 magazinsko otkopavanje 3.7. Sistem prlpreme za otkopavanje primenom tititne podgrade 3.8. Sistem prlpreme za otkopavanje u komorarna 4. Sistem prlpreme za prlmenu tehnologije kornblnovanog otkopavanja G L A V A X _ OSNOVNI KONSTRUKTIVNI PARAMETRI PRIPREME I. Oplite postavke _ _ _ _ _ -

1. Uvod _

58 58

V3

93 94 96 96 96 99 102 103 104 105 107 113 113 114 114 121 121 125 125 130 132 132 133 137 140 142 142

2. 3. 4. 5.

Odret3:ivanje Odret3:ivanje Odret3:ivanje Odret3:ivanje debIjine

Strana broja otkopnih laila u otkopnom polju 143 optimalne du!ine otkopnog bloka 146 optimalnog rastojanja popreblih hodnika 146 optimalne visine otkopne etaie kod otkopavanja slojeva vece - - - - - - - - - - - - - - 149 III DEO -

•

METODE OTKOPAVANJA

G LA V XI - IZBOR I KLASIFIKACIJA METODA OTKOPAVANJA 1. OpAte postavke 2. Analiza proizvodno-tehnickih uslova 2.1. Rudarsko-geolo.§ki faktori 2.1.1. Rezerve korisne supstance 2.1.2. Morfolo'§ke i tektonske karakteristike sloja 2.1.3. Debljina sloja 2.1.4. Ugao pada sloja 2.1.5. Struktura leiiita i sloja 2.1.6. Gasonosnost sloja 2.1.7. Samozapaljivost sloja 2.1.8. Vodonosnost sloja i okolnih stena 2.1.9. Gorski udari 2.1.10. Stepen mehanizacije otkopavanja 2.1.11. Fizicko-mehanicke karakteristike sloja, krovine i podine 2.2. Tehnicko-ekonomski faktori 2.3. Organizacioni faktori 3. Osnovni parametri metode otkopavanja 4. Ostvareni tehnifko-ekonomski parametri otkopavanja 4.1. Tehnifko-ekonomski parametri postignuti u SFR.T 4.2. Tehnicko-ekonomski parametri u nekim zemljama znafajnim proizvodafima uglja ----------GLA VA A. Podela B. Podela C. Podela D. Podela

153 153 155 155 155 156 156 157 156 156 159 159 159 160 160 160 161 162 164 164 167

XII - KLASIFlKACIJA METODA OTKOPAVANJA 168 metoda otkopavanja po nacinu saniranja otkopnog prostora 168 metoda otkopavanja po stepenu mehanizovanosti procesa otkopavanja 168 metoda otkopavanja po debljinl otkopavanog sloja 169 metoda otkopavanja po uglu pada otkopavanog sloja 169

G L A V A XlII - METODE OTKOPAVANJA KRATKIM CELOM 1. Tehnicke karakteristike metoda otkopavanja kratkim felom 2. Proizvodno-tehnifki uslovi za primenu metoda otkopavanja kratkim celom 3. Podela metoda otkopavanja kratkim celom 4. Metode stubnog otkopavanja 4.1. Op.§te tehnicke karakteristike metoda stubnog otkopavanja 4.2. Tehnifko-ekonomski efekti metoda stubnog otkopavanja 5. Metode popretnog otkopavanja 5.1. Op.§te tehnicke karakteristike metoda popretnog otkopavanja 5.2. Tehnifko-ekonomski efekti metoda popreenog otkopavanja 6. Metode otkopavanja u horizontalnim etaiama 6.1. OpAte tehnicke karakteristike metoda otkopavanja u horizontalnim etaiama 6.2. Tehnifko-ekonomski efekti metoda otkopavanja u horizontalnim etaiama

171 171 172 172 173 173 180 182 182 187 188 188 193

5

Strana 7. Metode otkopavanja u kosim etafama _ _ _ 194 7.1. OpAte tehni~ke karakterlstike metoda otkopavanja u kosim etaiama 194 7.2. Tehni~ko-ekonomski efekti metoda otkopavanja u kosim etazama 197 8. Metode otkopavanja u komorama _ _ _ _ 198 8.1. Oplte tehnl~ke karakteristike metoda otkopavanja u komorama 198 8.2. Tehnl~ko-ekonomski efektl metoda otkopavanja u komorama 205 G LA V A XIV - METODE OTKOPAVANJA SIROKIM CELOM 1. Tehni~ke karakteristike metoda otkopavanja §lrokim celom 2. Prolzvodno-tehnl~kl uslovl za prlmenu metoda otkopavanja ~irokim relom 3. Podela metoda otkopavanja lirokim celom _ _ _ _ 4. Metode otkopavanja §Irokim celom miniranjem otkopa 4.1. Op§te tehnfcke karakteristlke metoda otkopavanja lirokim celom sa minlranjem otkopa 4.2. Tehnicko-ekonomskl efekti metoda otkopavanja siroklm celom sa miniranjem otkopa 5. Metode otkopavanja §Iroklm celom sa podsecanjem I minlranjem 5.1. Opste tehnlcke karakterlstike metoda otkopavanja llroklm relom sa podsecanjem i mlniranjem 5.2. Tehnlcko-ekonomskl efekti metoda otkopavanja !lroklm celom sa podsecanjem i miniranjem _ 6. Metode otkopavanja Urokim celom mehanizovanim procesom 6.1. Optte tehni~ke karakteristike metoda otkopavanja §Irokim celom mehanizovanim procesom _ _ _ _ _ _ _ 6.2. Metode otkopavanja §iroklm celom sa dlrektnlm upravljanjem tehnolo!klm fazama j mehanlzacljom _ _ 6.3. Metode otkopavanja !Iroklm celom sa Indlrektnlm upravljanjem tehnolo!klm {azama 1 mehanizacljom -

206 206 207 208 2Q9

G 1. 2. 3. 4. 5. 6.

247 247 248 249 252 253 256

L A V A XV - METODE OTKOPAVANJA KOMBINOVANIM CELOM Op!te tehnlcke karakteristike metoda otkopavanja kombinovanim celom Metode kombinovanog komorsko-stubnog otkopavanja Metode podetainog otkopavanja Metode magazlnskog otkopavanja Metode otkopavanja pod Z3!t1tom specljalne podgrade (!titova) Tehnicko-ekonomskl efektl metoda otkopavanja kombinovanim celom

209 219 220 220 226 227 227 228 242

r

Predgovor

U podru~ju podzemne eksploatacije slojevitlh lezl~ta (uglja) otvaranje, pTiprema i rnetode otkopavanja predstavljaju, po svojoj slotenosU i obimu, najzna(:ajniji deo discipline Tehnologija podzemne eksploatacije slojevitih IdUla. Predavanja iz ovog predmeta autor drii za studente Rudarskog odseka Rudarsko·geolo1tko-metaludkog fakulteta u Beogradu. Metodolollki pristup Izutavanju problema tehnologije podzemne eksploatacije slojevltih leHAta izabran je taka da je materija U ovom udtbeniku podeljena prema logicnom tehnolollkom redosledu rszvojnlh stadijuma u lzgradnj! proizvodnog kapaciteta 'arne UI rudnika. Izmedu otvaranja, pripreme i metode otkopavanja magu se postavlti issne granice u tehnickorn i ekonomskom pogledu, eime se pri projektovanju i operatlvnom rukovodenju proizvodnim procesom olakAava formiranje osnovne tehnieke dokumentacije za kompleksne tehnieko-ekonomske analize. Tehnieka re.!lenja otvaranja obuhvataju primere iz svetske i jUJ(oslovenske prakse i ona se danas mogu efikasno primeniti pri otvaranju novih eksploatacionih polja i rekonstrukciji postojeeih jamskih pagona. Sisteml pripreme lefista su tretirani u neposrednoj vezi sa metodama i tehnologijom otkopavanja, odnosno kao kategorija jamskih prostorija koja Cini dvostranu vezu izmel!u prostorija otvaranja le~i!ta i otkopavanja. Selekcija metoda otkopavanja ural!ena je sa orijentacijom na one metode koje danas imaju najsiru primenu u podzemnoj eksploataciji lemta uglja. Ova knjiga, zajedno sa dvema knjigama koje je autor objavio pod istim naslovom. eini inte~ralnu celinu I moze poslu~iti ne sarno studentima Rudarsko~ odseka vec i drugim struenjacima zainteresovanim za ovu oblast. S obzirom da se u jugoslovenskoj strucnoj lileraturi problem podzemne eksploatacije slojevitih le~i!ta prvi put tretira na izlo~eni naein, nisu iskljueeni propusti i nedostaci knjiga. Radi poooljbnja i dopune materije autor ce sa izvanrednom pafnjom i zahvalno!cu prihvatiti sve korisne sugestije i primedbe. AUTOR

7

Uvod I

Krajnji cilj u podzemnoj eksploataciji slojevitih i drugih lefiSta mineralnih sirovina, koji se sastoji u proizvodnji minemlne sirovine racionalnim iskoriscenjem mineralnog leziSta, postize se primenom razlicitih tehniloskih procesa eksploatacije. Eksploatacija mineralnog lezista, bez obzira na vrstu mineralne sirovine, ostvaruje se u postupnom razvoju i odgovarajucim fazama fada. Postupni razvoj eksploataaije i izgradnja jamskog proizvodnog kapaciteta maze imati specificne karakteristike u zavisnosti od vrste mineralne sirovine, rudarsko-tehnickih uslova eksploatacije i nacina prerade i primene. ali u podzemnoj eksploataciji lefista l:vrstih mineralnih sirovina jasno se razlikuju hi razvojna stadijuma: otvaranje. priprema i otkopavanje lefiSta. Ovakva terminoloSka podela nema sarno formalni znacaj vec je takode tehniCki i ekonomski opravdana. Sa tehnickog stanomta razvojni stadijumi treba da budu jasno definisam, tako da se mogu diferencirati po vrsti i koliOni radova i jamskih prostorija, kao i da se mogu odnositi i primeniti na sve vrste leziSta l:vrstih mineralnih sirovina. Sa ekonomskog stanoviSta treba tak treba razmatrati i karakteristike samozapaljivosti uglja i eventualno krovine i podine sloja. Logicno je, da ce u specifienim slucajevima biti izvrsena i druga dopunska istrazivanja i dspitivanja, koja ce doprineti da se projektom otvaranja postigne sto veea taenost i sigurnost. Za opsta razmatranja i projekat otvaranja potrebni su takode i neki osnovni parametri proizvodnje. U osnovnEl. parametre proizvodnje spada pre svega godisnji proizvodni kapacitet rudnika i jame, raspoloZivi vremenski fond, oeekivana ill potrebna granulacija uglja Hi druge mineralne sirovine, sto je zavisno od kompleksa faktora, naeina tehnoloske prerade iii koriscenja (zavisi od mogucnosti plasmana iIi koriscenja na mestu proizvodnje). Ovi elementi proistieu iz okvirnog iIi prethodnog projektnog zadatka i koncepcije eksploatacije. Na osnovu ovih parametara dobija se gruba orijentacija u pogledu prethodnog izbora naeina i objekata otvaranja i eliminisu se one seme otvaranja koje ne ispunjavaju te prethodne uslove. Orijentacioni izbor naema otvaranja treba svakako proveriti kroz sistem projektne obrade.

GLAVA

Il

Nacin otvaranja faktori

I

uticajni

1. NAC1N OTVARANJA LEtr$TA Uporedo sa uskladivanjem nacma otvaranja sa osnovnim kvantitativnim parametrima programskog zadatka proizvodnje, otvaranje treba da bude izvrseno oa najekonomi~niji nacin i u skIadu sa ocekivanom dinamikom razvoja i dostizanja projektovanog kapaciteta. Najekonomicniji nacin podrazumeva takav nacin otvaranja u kame je zahvacen najveti deo lezista sa najmanje ulaganja U objekte i opremu za otvaranje lezista. Dinamika izgradnje objekata otvaranja zavisi od konstruktivnih karakteristika objekata otvaranja, ohima radova i fizicko-mehanickih karakteristika radne sredine i znatno utice oa ekonomiku izgradnje i buducu eksploataciju. Za izvrienje napred navedenih zadataka stoji oa raspolaganju vise natina i sema otvaranja. Klasifikacija natina otvaranja mote se izvriiti po vrsti glavnih prostanja otvaranja i po osnovnim elementima zaleganja sloja. Po vrsti glavnih prostorija otvaranja postoje sledeee moguenosti: a) otvaranje horizontalnim prostorijama; b) otvaranje kosim prostorijama; c) otvaranje vertikalnim prostorijama; d) otvaranje kombinovanjem prostorija. Po osnovnim eJementima zaleganja sloja klasifikacija otvaranja moze se izvrSiti na sledeei nacin: a) otvaranje horizontalnih i blago nagnutih slojeva na malim i srednjim dubinama; b) otvaranje nagnutih i strmih slojeva; c) otvaranje slojeva na velikim dubinama; d) otvaranje sloienih lefi.§ta, sastavljenih od viSe slojeva.

16

Otvaranje, kao poeetni 'Stadijum u procesu podzemne eksploatacije lezista, sadrZi izgradnju svih objekata koji su potrebni za dostizanje projektovanog proizvodnog kapaciteta. Prema tome, sa otvaranjem istovremeno se reSava lokacija prostorija otvaranja u jamskom polju, broj otkopnih i izvoznih horizonata, redosled otkopavanja jamskog polja i horizonata i nacin transporta korisne supstance i jalovine. ZnaCi, naein otvaranja lelista ohuhvata i odgovarajucu semu, sa kojom Cini nerazdvojnu celinu.

2. UTlCAJNI FAKTORII IZBOR NACINA OTVARANJA Pri izboru naCina otvaranja lezista potrebno je uzeti u kompleksno rasmatranje niz uticajnih faktora koji se mogu podeliti u dye osnovne grupe: prvoj grupi pripadaju geoloski, a drugoj grupi proizvodno-tehnicki faktori. U osnovne geotoske faktore spadaju: a) Geoloske i morfoloske karakteristike terena iznad leilita i medusobni prostorni odnosi; treba teziti da se otvaranjem zahvati .510 veti deo rezervi lezista iznad kote otvaranja. Na taj naein se otkopane mase gravitaciono koncentrisu na glavni izvozni nivo na koti otvaranja, eime se postizu velike ustede u transportu. Ovakvo resenje je moguce postici otvaranjem sistemom potkopa iIi kombinacijom potkopa i drugih prostarija, ukoliko to dopustaju topografske mogucnostJi. i prostorni odnosi leZista iIi njegovih delova i terena. OCigledno je da se ovo reSen.je ne odnosi na ravniearske terene. Treba takode imati u vidu mogu6nost smestaja i izgradnje povrSinskog tehnoloskog kompleksa koji je sastavrri deo objekata otvaranja. Ukoliko ta konfiguracija terena ne dozvoljava, utoliko se vrlo eesta povrSinski tehnoloski kompleks gradi na izvesnoj udaljenosti ad taeke otvaranja, a naroeito ako se vrSi koncentracija proizvodnje iz vise proizvodnih pagona u sastavu rudnika. U svakom slucaju, potrebno je ekonomskim analizarna dokazati celishodnost i odabrati najbolju varijantu. Za izgradnju povrsinskog tehnoloskog kompleksa treba uzeti u obzir i geomehanicke ~ petroloske karakterislJike terena i troSkove izgradnje prateeih gradevinskih objekata, komunikacija, energetskrih i drugih objekata. b) Dubina letista ispod povrSine; le2ri.Sta na maloj dubini mogu bin otvorena uglavnom sistemom potkopa, niskopa, vertikalnih okana Hi kombinacijom ovih prostorija. Jedan od odlucujuCih faktora u vezi sa izborom naeina otvaranja je proizvodni kapacitet, stepen otvorenosti IeliSta i postupnost izgradnje. Svi navedeni faktori u neposrednoj su vezi sa dubinom eksploatacije i geoloskim karakteristikama lezista. Lezista na vecim dubinama, po pravilu, otvaraju se oknima razlicitih vrsta i tipova. c) Ugao pada leziSta; ovaj elemenat zaleganja lezista vrSi veliki uticaj na izbor naeina otvaranja leZista, naroeito u vezi sa dubinom. Horizontalna i blago nagnuta leziSta na maloj dubini mogu biti otvorena jednostavnijim naeinom (potkop, niskop), dok ova leziSta na veCoj dubini mogu biti iskljucivo otvorena vertikalnim oknima. Strma leZista na maloj dubini mogu biti otvorena potkopom, dok je otvaranje na veCoj dubini 2 Tehnolo!kl procesl podzeml'le eksploataclJe

17

moguce vertikalnim iii kosim oknirna, zavisno od vrednosti ugla pada lezista. d) Geolosko-strukturne karakteristike leZiSta; leii!ta, predstavljena jednim slojem, pod pretpostavkom da nisu udvojena usled tektonskog pomerania i razlamanja, mogu se otvoriti svim vrstama prostorija otvaranja, u zavisnosti od ostalih elemenata zaleganja. Medutim, leZi.Sta 510Zene strukture mogu se otvoriti skoro iskljucrvo oknima, naro&to kod veeeg proizvodnog kapaciteta, poSta se, po pravilu, kod ovih leZista pojavljuje potreba za vee-im brojem izvoznih nivaa. e) Fizi~ko-mehan:icke karakteristike bokova, odnosno okolnih stena; ovaj uticaj se manifestuje kod lokacije, popreenog preseka i konstrukcije objekata otvaranja. Olma, kao objekti otvaranja, u nestabilnoj, vodonosnoj, alterisanoj ill slabo koherentnoj radDoj sredini, najbolje se mogu prilagoditi takvim uslovima vodeei racuna 0 konstrukciji podgrade i minimalnom potrebnom preseku. U svakom slucaju nepovoljnu radnu sredinu treba izbegavati i potraziti druga odgovarajuca reSenja. Treba imati u vidu da je u izrazito vadonosnoj radnoj sredini (tekuci peskovi) sarno celicna podgrada (najsigurnije reSenje) okna dva do tri puta skuplja ad podgrade u betonu; ovome treba dodati i znatno veee troskove same izrade okna u nestabilnoj radnoj sredini. C) Gasonosnost lellita; podaci 0 gasonosnosti, odnosno metanoobilnosti letiSta, moraju se uzeti u obzir kod odredivanja lokacije, preseka i broja objekata otvaranja namenjenih provetravanju jame. U proizvadno-tehnicke faktore spadaju: a) Proizvodni kapacitet jame; programirani proizvodni kapacitet jame a priori moZe eliminisati izvesne nacine i objekte otvaranja. Tako, na primer, visoki proizvodni kapaciteti De mogu se ostvariti otvaranjem jame niskopom, a u nekim slueajevima i potkopom. Osim toga, obim proizvodnog kapaciteta moze uticati i na izbor opreme i konstrukcije objekata otvaranja. Za male proizvodne kapacitete skip-okna su neracionalna i neekonomi~a zbog veCih ulaganja u navozista ill utovarista, dok se za veee proizvodne kapacitete mogu koristiti sve vrste izvoza i opreme okana. Odnos korisne supstance i jalovine, kao i apsolutna koliifuta jalovine godiSnje, takode je ad znacaja pri izboru tipa i opreme izvoznih objekata. b) Dimenzije jamskog polja i broj osnovnih izvoznih horizonata; u svakom pojedinacnom slucaju otvaranja jame treba te:!iti za otvaranjem sto veeeg deJa leiiSta na najekonomicniji naCin i sa najmanjim volumenom prostorija otvaranja. Vrlo cesto je ovaj zahtev u suprotnosti sa cHjem da se otvore sto veee rezerve, pa se onda usvaja kompromisno, tehnicko-ekonomski najcelishodnije reSenje. Odredivanje kota i broja osnovnih izvoznih horizonata, na jednoj stram, om vezu sa objektima otvaranja, a na drugoj strani je u neposrednoj vezi sa pripremom i tehnologijom otkopavanja lezista. lz ovoga se vidi da u fazi izrade projekta otvaranja treba istovremeno reSavati i koncepciju tehnologije otkopavanja i pripremu, da bi se mogIi medusobno uskladivati sva tn razvojna stadijuma podzemne eksploatacije. c) Dinamika izgradnje objekata otvaranja i ugradivanja opreme; u zavisnosti od obima radova na objektUna otvaranja i slmenosti njihovih konstrukcija, dinamika izradnje moze se razlikovati u vrlo velikom ste18

penu. M~utim, ovaj faktor ne mora biti odlueujuci, po~to je projektovani kapacitet faktor od primarnog znaeaja. d) Kontinueln05t jamskog transporta i izvoza; pri projektovanju i izboru naeina otvaranja i razmatranju varijantnih rE$enja treba raeunati i trookove transporta i izvoza. Troskovi transporta i izvoza bice utoliko relativno manji, ukoliko je manji broj pretovamih mesta i menjanja pravaca kretanja otkopanih masa, kod istih ostalih uslova. Ovaj problem treba reSavati u zavisn05ti od proizvodnog kapaciteta, broja izvoznih horizonata i transportnih sredstava. e) Vodoobilnost i odvodnjavanje jame; paralelno sa projektom otvaranja jame resava se i naein odvodnjavanja jame u skladu sa pritokom vode, proseenim otkopnim povrsinama i izvoznim horizontima koji ce se otvarati. PM rasmatranju varijanti otvaranja jame treba uvek razmatrati mogucn05t gravitacionog odvodnjavanja, ako to omogucuju konfiguracija terena, polozaj lezista i ostali uslovi. Gravitaciono odvodnjavanje jame moze se resiti kroz glavni objekat otvaranja (izvozni potkop) Hi kroz poseban potkop za odvodnjavanje. Pomenuti geolo.ski i proizvodno-tehni&i faktori ne iscrpljuju potrebu razmatranja i uvazavanja i drugih ekonomskih i organizacionih faktora koji u kompleksnoj analizi mogu imati znacajno mesto.

•

.

,

GLAVAIII

Nacin i seme otvaranja jame Za reSavanje problema otvaranja leziSta veei znataj ,lima proucavanje naBna i serna otvaranja slojeva, S obzirom na karakteristicne elemenata zaleganja, polozaj i relativne odnose sa tpovrsinom terena. U tom smislu razmatrace se sarno osnovni slucajevi.

I. OTVARANJE HORIZONTALNIH 1 BLAGO NAGNUTIH SLOJEVA NA MALIM 1 SREDNJIM o UBINAMA Horizontalni iMago nagnuti slojevi (sa uglom pada do eke 25°), koji weiu na malim i srednjim dubinama (u granicama 10-500 mJ, mogu se otvarati, u zaVlisnosti ad konfiguracije terena i drugih uslova, horizontalnim, kosim i tleTtikalnim prostorijama.

I. J. OTVARANJE HORIZONTALNfM PROSTORIJAMA Tceba odmah konstatovati da je otvaranje horizontalnih i blago nagnutili slojeva horizontalnim PTostorijama veoma rectak slucaj u praksi d odnosi se uglavnom na parcijalno otvaranje viSih delova ]e:iiSta pod povoljnim terenskim uslovima (s1. 1). Blago nagouti sloj otvoren je izvoznim (1) i ventilacionim potkopom (2), koji sluzi istovremeno za snabdevanje jame materijalom. Prema izvoznom i ventilacionom potkopu izradeni su uskopi (3) i (4) koji sluze za spwtanje otkopanog uglja i snabdevanje otkopa materijalom. Na jednom kraju jamskog polja izradeno je ventilaciono okno (5), koje predstavlja jednu altemativu za otvaranje i ventilaciju. U slu~ju izgradnje ovog okna jama moze biti otvorena sarno izvoznim potkopom i ventilacionim 'Oknom, koje je u tom slucaju i drugi izlaz lirz jame. U vezi s tim serna provetravanja jame se menja u odnosu na semu prikazanu na slici 1. lzvozni hodnik (horizont) (6) i ventilacioni hodnik (7) sluze za otvaranje sloja po prutanju. U zavisnosti ad broja krila jamskog polja, koja se jednovremeno otkopavaju, uskopi (3) j (4) mogu biti altemativno izvozni.

20

Prema slici 1 provetravanje jame vrsi se tako sto se ulazna vazdusna struja krece kroz izvozni potkop (1), preko uskopa (3) i ventilacionog hodnika (7) dovadi se na otkope (8) i (9), a zatim se izvoznim hodnikom (6) usmerava ka ventilacionom potkopu (2). Ako se za provetravanje koA

','8

, PRESEK A -8

,

-.J th'"

---1\,--"""1

I

, I

,

-~

-jT--

lEGENDA

,

,, I ,,I

, ,

_

~AI'AC

cf=I

i/t"/q/OCIQN,f

OrKOf'A I'A"J,f ""ArA

~AZ"A I'A;ZOUi"NA STI?l.IJA pOl'!fArNA

I

""ZtxlfHA

srl?/I.hf

__ / t

----

•

, ,

,,I

1 I

II

-

II ~----

-

,

Sllka 1. Parcijalno otva'l'anje leiifta potkopom: 1 - izvozni potkop; 2 - ventilacioni potkopj 3 izvozni uskop (svoznica); 4 - venUlacioni uskop; 5 ventiiacioDo oknoj 6 _ izvozni hodnik; 7 ventilacioni hodnik; 8, 9 - otkopi; 10 - ventilaciona pregrada

rnsti ventilaciono okno (5), ulazna vazdusna struja usmeravala bi se ad izvoznog ili ventilacionog potkopa preko [zvoznog hodnika (6) ka sipkama (8) i (9) i ventilacionom oknu (5). Razume se, potrebno je vrsiti raspadelu vazduha u zavisnosti od broja krila i broja aktivnih otkopa, odnosno broja zaposlenih radnika. Ova napomena odnosi se i na sve ostale slicne seme i konstrukcije jamskog eksploatacionog polja. Na slici 1 vidi se da je sistemom paraLelnih potkopa moguce otvoIliti sarno jedan deo lefista koji se nalazi iznad kote potkopa. Pri zavrsetku otkopavanja treba zapoceti otvaranje dela lefiSta ispod nivoa izvoznog potkopa. Pri izboru kote 'izvoznog potkopa treba uzeti u obzir eventualne vodne tokove, tako da kota izvoznog potkopa bude za oko 10 metara iznad nivoa maksimalne vade.

21

J

1.2. OTVARANJE KOSIM PROSTORIJAMA Otvaranje horizontalnih i blago nagnutih leziSta kosim prostorijama u veeem stepenu zavisi od ugla pada sloja i dubine zaleganja. Ovde treba razlikovati dva slu~aja: a) Aka je sloj horizontalan ill pribli.Zno horizonta!an i nalazi se na maloj dubini (do 200 m) otvaranje se moze izVfsiti kosim pTostonjama lociranim u krovinskom delu leiiSta (s1. 2). A

I

'l"

:11 "

J

" ""

I', 8 PIJ.ESEK A -8 J

1--- - I

-1M~J;IDIf"'" 0 'T- c:.,.: I

I

' ,.' --

'-,>---

I

'--=-4f#'="==""'=~1

--

•

,

1 1

I

r

I

L_

I I

J LEGENOA ___

~AY"C

=t=

l'/!oI"UlCIO"" vll"r"

crKO""U¥.I"

v~"7"'~ "":!!)(/~.,,, _

_

Slika 2. -

'''''''J''

I'OVIl"r"" "AlOUf",,, ~"'.IA ..,......c Kltl'rA"'....

..c

,.~,,;,'

1 .............

~

.

.-

,

'"

mE ..'.

I'

."

•~.",'it

"," """I

w

.

.

i

,

1:;:"-----

o

Stika 14. 1 - glavno tzvozno okno; 2 - glavno ventllaciono olmo; 3 - glavnl poprebll izvomi bodnik na I borlzontu; 3 - glavnl popretni venWaclonl hodnik na I hOMzootu; .. - glavni popretnl Izvomi hodnik na 11 horizontu; 4' - glavni popread ventilactoni bodnik na II horizontuj 5 - glavni popretni h:vozni hodnik Da III horizontu; S' - glavnl popreb1l venWadoni bodnlk Da II horizootu; 8 - ventilation! hodnik na I horizontu; 7 - Izvozni hodnik na U horizontu; 8 - Izvozni hodnik na III horlzontuj ZU - zaslpnl uskoPi SU - slpka 1.8 ugalj

Reclosled otkopavanja horizonata je od viseg ka nizem, a pravac otkopavanja horizonata je alternativno od granice (51. 14) ili ka granici. Ugalj sa otkopa gravitaciono se spu!ta kroz sipke za ugalj (SU) koje se rade u svakom otkopnom bloku. Na 'n.ivou izvoznog horizonta, ispod svake sipke za ugalj. vrSi se utovar u predvid:eni transportni mehanizam kojim se ugalj doprema do navoxiSta na nivou odgovarajuceg glavnog pop~nog hodnika. U xavisnosti od opreme za izvoz kroz okno vrSi se pretovar dopremljenog uglja. Provetravanje se vrSi na taj nacm sto se ulazna vazdusna struja kroz izvoxno okno usmerava preko odgovarajuceg glavnog popr~nog izvoznog bodnika ka Jzvoznom hodniku. a zatim se deli i kroz sipke za ugalj (SU J. otkope i zasipne uskope (ZU) usmerava ka ventilacionom hodniku i ventilacionom oknu. U metanskom rezimu. za efikasniju ventilaciju mogu se raditi kosi ventilacioni proboji na granicama horizonata. odnosno jamskog polja.

3.4. OTVARANJE KOMBINAClJOM JAMSKIH PROSTORIJA Otvaranje leZiSta kombinacijom jamskih prostorija primenjuje se u sloienim leZ.iAtima, sa promenljiv.im elementima zaleganja. narOCito ugla pada, kao i u specificnim terenskim uslovima. Komhinovanom nacinu otvaranja lefiSta moze se pristupiti u poeetnom periodu eksploatacije ill u toku kasnijeg razvoja eksploatacije le!ista. Mnogo je cesci slueaj da se u toku razvoja eksploatacije dopunskim otvaranjem zahvataju preostali dublji delovi l~iSta u kojima su promenjeni uslovi eksploatacije i elementi zaleganja. U zavisnosti ad veliCine rezervi i drugih geoloskorudarskih uslova mi se izbor vr-ste i kombinacije jamskih prostorija otvaranja.

38

U praksi podzemne eksploatacije slojevitih le!iSta najceSte se primenjuje kombinacija 5ledetih prostorija otvaranja (51. 15): "I

.b)

"

"

(I

..

I1

1,1--"---=+ 15. - Semo. kombinovanog otvaran;a ;arne: a) otvaranje sa. dva paralelna l'Otkopa - niskopa; b) otvaranje potkopom - niskopom i kosim ventilaclonim oknom; c) otvaranje sa. dva paralelna potkopa - slepa okna; d) otvaranje potkoporn - slepim oknom i kosim ventiladonim probojem; e} otvaranje verUkalnim oknima - niskopima; f) otvaranje sa dva vertikalna i dva slepa okna ~lika

39

a) sistem paralelnih potkopa - niskopa, za transport, provetravanja i snabdevanje jame (sl. 15a); b) sistem potkop - niskop za transport i snabdevanje jame, i vertikalno Hi koso okno za provetravanje jame (sl. 15b); c) sistem paralelnih potkopa - slepa vertikalna okna za transport, provetravanje i snabdevanje jame (sl. 15c); d) sistem potkop - slepo vertikalno okno za transport i snabdevanje jame, i vertikalno ill koso okno za provetravanje jame (sl 15d); e) sistema vertikalno okno - niskop za transport i snabdevanje jame, i kombinacija kosih.i vertikalnih prostorija za prvetravanje jame (s1. 15e); f) sistem vertikalnih i slepih okana za transport, provetravanje i snabdevanje jame (sl. 15i). Treba napomenuti da detalji Seme kombinovanog otvaranja u velikom stepenu zavisi od konstrukcije jame i niza specificnih uslova. U na.so} zemlji veei broj le!iSta uglja otvoren je kombinovanim naeinom. Ovo je posledica dugotrajne eksploatacije, rekonstrukcije i modernizacije jama. Na slici 16 prikazana je u popr~nom preseku Serna otvaranja jame Labin IU RaSa.

.'"

I

I -,.-I I IL

-1II~ :ili~~~~~~E~~

~X1I

__

-~--..

Slika 16. -

-R ' "

--~"-

_

I

_...1

Serna otvaranja jame Labin (popreeni presek)

Le:f;iste uglja u istarskom basenu razvijeno je u produktivnoj seriji na povrsini od oko 21 km!!, od l:ega u labinskom basenu oko 13 km 2 . Debljina produktivne serije u labinskom basenu varira od 30 - 180 m, a u podrucju nabiranja J do 400 m. Po starosti le!iSte pripada donjem eocenu Hi paleocenu, a slojevi uglja talozeni su u takozvanim kozinskim kretnjacima. Podela slojeva uglja moze se izvrSiti u tri osnovne grupe: donja (kredna), srednja i krovinska grupa slojeva. U donjoj grupi slojeva prvi sloj uglja le!i direktno na k.reCnjacima gomje krede i ima promenljivu debljinu od 1,0 - 3,5 m. Preko ovog sloja, na rastojanju oko 1,5 m. leii gomjo-kredni sloj debljine do 1,8 m; zatim se iznad ovog sloja nalaze drugi, debljine 1,0 m, i treei sloj ugIja debljine takod:e 1,0 m. 40

Srednja grupa slojeva sastavljena je takode iz VIse slojeva uglja. Ova grupa slojeva poCinje sa cetvrtim slojem, ukupne debljine aka 2,0 m i slozene strukture. Na rastojanju od 2,0 - 3,0 m nalazi se peti sIoj debijine od 1,8 - 3,5 m, a oa rastojanju od 1,8 m zaleze sesti sloj uglja, cija je debljina 20 - 40 em, sa proslojkom krecnjaka debljine aka 20 em. Paralelno sa sestim slojem lezi sedmi i osmi sloj uglja debljine od 1,0- 2,5 m. U krovinskom paketu slojeva nalaze se dva sloja uglja. Glavni sloj ave grupe zaleze 15 m iznad osmog sloja; ovaj sloj je vrlo male debljine u podrucju Rasa i Lahin (40 - 60 em). Krovinski slaj je takode male debljine i sastoji se od proslojaka debljine 20 - 30 em, sa proslojcima ploea kreenjaka debljine aka 40 em. avo slozeno leziSte kamenog uglja ima oblik sinklinale sa blagim povijanjem, isklinjavanjem i razdvajanjem slojeva i pomeranjem ugljene mase. Promene pada i pruzanja posIedjca su prerudne i postrudne tektonike, sto cini posebne teskoee kod mehanizovanog otkopavanja. Karsni teren i blizina mora, kao i tektonske linije i pukotine, cine hidroIoskc uslove u ovom lezistu slozenim, a pritok vode varJra od 3 do oko 40 m 3/min u kiSnom periodu. Leziste je otvoreno vertikalnim oknom, dubine 569 m, sa odvozistem na koti +52 m 1 donjim navozistem na koti -351 m (dvadeseti horizont). ad kote dvadesetog horizonta, dublji delovi IeziSta otvoreni su niskopom do kote -398 m. Jama Labin povezana je sa jamom Rasa na vise horizonata, a najvazni~a veza izmepustaju na nivo I i II horizonta, nalaze se svoznice (8) i (10). Iz ovoga se vidi da se otkopane mase koncentmu na odgovarajuce separatne izvozne horizonte, tako da svaki sloj ima svoj separatni transportni sistem. Ukoliko je predviden istovremeni rad na oba izvozna horizonta, utoliko je povoIjnije da svaki horizont ima svoj autonomni izvoz, tj. sa dva izvozna stroja. Veza izme-"';"1 .zUta Silka 38. - Serna 714"ou obliku petlje

1..J.~~='i"'ii===;===::,,----1(legenda

-

~

-

:-®-'

Isba sUd 34): kao na

Stika 39. - Serna navo%ilta. III tzuomim hodnikom u slo;u: 1 - izvomo alma; 2 navozLlte

, ."

, ;-

I

$lOJ

•

Sl.OJ

.

,

.... Sllka 40. - Serna parole!nag navozUta u podinskom baku: 1 - lzvozno okno; 2 - navoillte

,

I vagona, kao i razdvajanje kompozicije voza sa punim vagonima uglja i jalovine. U savremenim konstrukcijama navomte teii se da se pre svega ostvari prafnjenje vagona bez zaustavijanja kompozicija i dopunskih ma71

nevara rastavljanja kompozicija vozova. Ovo je omoguceno uvodenjem u eksploataciju pogodnih konstrukcija vagona koji se mogu prazniti u kretanju. 1 SIOJ

Stika 41. - Serna navozi.tta izme4u paratetnih slojeva: 1 - izvozno oknoj 2 - navozi~te

"

SU)..!

, Na slici 42 prikazana je sema jednog kruznog navozista na kome se vrsi prainjenje vozova bez zaustavljanja.

~

, ,

-

~

e

-

f

0

-

,~

,

~

~

~

lEGENDA

Slika 42. ko~evimaj

~

,""AVAC

K/tEr-AtuA

I'UNIH

~

P/tAIo'lC

IOUTANJA

~A7HfN

/lAGeNA VAGONA

Serna navozUta za. kontinuelno pra!njenje vozova: 1 - izvozno okno sa 2 - izvozno okno sa skipovlmaj 3 - bunker za uga1j; 4 - bunker za jalovinu: 5 - glavnl izvozni hodnik

Kontinuelno praznjenje vagona na navozistu u velikoj meri smanjuje broj potrebnih kompozicija "na glavnom izvoznom horizontu, a samim tim povecava propusnu sposobnost jamskih komunikacija i kapacitet izvoznog postrojenja okna. 72

2. JAMSKE PROSTORIJE I OPREMA NAVOZISTA VERTIKALNIH OKANA Jamske prostorije navoziSta sastavljene su iz viSe prostorija koje se granaju, ali tako da medusobno Nne jednu tehnolosku celinu. Broj prostorija i duiina grana zavisi od potrebnog kapaciteta i broja izvoznih okana. Na navozistu se uglavnom mogu razlikovati sledece grane: za pune vozove uglja skip-okna, za prazne vozove skip-okna, za pune vozove okna sa kOSevima, za prazne vagone okna sa kosevima i obilazne. Kocl tehnoloskih Serna kontinuelnog praznjenja vozova poje=rn;:;:=;;;~;@ I At I:..,.D r-----------+----------~~~w.~~ . ,

I

I

B

I

r

£

r------------l--------------~,~~;~~,~ c I Fl'

I

'I

J .-. -

_ I

111&-

DI 010

D'lI

14

~

'I

~------------+------------l

£'! • H'I --------------:--------------1 "I ". ____ --' .J

Slika 58. - Semo. pripreme ;amskog po/;a. u nagnudm .stubovima: I osnovni izvozni hOOnik; 2 - osnovni ventilacioni hOOnik; 3 - kratki proboji; 4 - izvozni uskop; 5 - ventilaeionl uskop; 8 - kratki proboji: 7-8, 9 - pripremni odvoznl hOOnlei; 10 - izvoznl niskop; 11 - venti· lacioni niskop; I, II, III - nagnuti stubovl u uskopnom delu jamskoll: polja; A, H, C, D, E, F, G, H, I, - parcijalni otkopnl stuhovi u uskopnom delu jamskog polja; I', II', III' - nagnuti stubovi u niskopnom delu jamskog polja; A', B', C', D', E', F', G', H', I' - parcljalni otkopni stubovi u niskopnom delu jamskog polja

Jamsko polje podeljeno je sistemom osnovnih paralelnih hodnika (1) i (2) na uskopni i niskopni deo. Ova podela jamskog polja je ~imetricna kod pravilne geometrije, pa se moze smatrati sarno uslovnom. U jamskom polju nepravilnog oblika iii ako se tektonska linija koristi kao granica uskopnog i niskopnog dela, osnovni sistem pripreme moze se delimifno iii potpuno nalaziti u jednorn od bokova (najceSte u podinskom boku). 101

U uskopnom delu jamskog polja vrSi se podela na nagnute stubove (r, II, Ill) izradom sistema izvQznnog (4) i ventilacionog uskopa (5), cijf' medusobno rastojanje odreduje duZinu nagnutih stubova (300-1500 m). Iz sistema uskopa pristupa se izradi pripremnih hodnika po prui.anju za odvoz i provetravanje (7, 8, 9). Rastojanje ovih hodnika po prufanju sloja u proseku iznosi 60-150 m i zavisi ad tehnologije otkopavanja. Izmedu ovih hodnika fonniraju se parcijalni otkopni stubovi (A, at C, D, E, F, G, H, I). Nagnuti stubovi 1', II', III' u niskopnom delu jamskog polja formiraju se na identican nacin, tj. izradom sistema niskopa (10) i (11) i pripremnih hodnika, cime se otkopni stub podeli na parcijalne otkopne stubove (A', B', C ' , D', E', F t , G', H', 1',). Konstrukcija pripreme jamskog polja - (51. 58) omogucuje veliki broj kombinacija otkopnih jedinica, elasticnu proizvodnju i varijacije proizvodnog kapaciteta i vodenje eksploatacije prema specificnim rudarsko-geoloSkim uslovima. U okviru tih mogucnosti treba pomenuti sledeee najvainije kombinacije otkopnih jedinica: jamsko polje moie se otkGpavati jednokrilno, sa otkopavanjem jednog ill viSe sused.nih otkopnih stubova, ili dvokrilno pod istim uslovima. U oba slucaja raspored parcijalnih stubova je stepenast sa povlacenjern od granice otkopavanja. Najracionalnije je kombinovano otkopavanje nagnutih stubova, tako da se u uskopnom delu otkopava od granice (stub III), a u niskopnom delu ka granici (stub 1'). Na taj nahn se postiie pribli1no konstantna duzina transportnih puteva i ujednacuju troskovi otkopavanja. Priprema jamskog polja za otkopavanje od granice u uskopnom i niskopnom delu ima za posledicu visoka poc:etna ulaganja i znatno produienje vremena dostizanja projektovanog kapaciteta. U uskopnom delu jamskog polja nagnuti stubovi otkopavaju se u pravcu ka uzduinoj simetrali (G. H. I), dok se u niskopnom delu otkopavanje vrii ka najniioj granici jamskog polja (A', B', C'). Transport otkopanih masa vrSi se koncentracijom na osnovnom izvozno-ventilacionom sistemu (hodnici (1) i (2), pri Cemu se magistralni transport mole potpuno automatizovati. Za provetravanje jamskog polja velike dufine i sa visokom koncentracijom otkopavanja obicno se grade posebna ventilaciona okna u uskopnom i niskopnom delu jamskog polj::l.. Ovo naroCHo vazi za metanski r~im eksploatacije u kome, po pravilu, nije dopusteno silazno provetravanje otkopnih polja.

1.3. UPOREDENJE SISTEMA PR1PREME OTKOPN1H POJASA 1 OTKOPN1H STUBOVA Za medusobno uporedenje sistema pripreme otkopnih pojasa i otkopnih stubova treba uzeti nekoliko osnovnih tehnicko-ekonomskih parametara. To su: proizvodni kapacitet, tr-oskovi pripreme, transporta i odriavanja pripremnih hodnika i stepen mehanizacije ovih radova. PToizvodni kapacitet, ocenjen prema inlenzivnosti otkopavanja sloja, mole se ostvariti na manjoj povrsini jamskog polja kod pripreme otkopnih stubova u oonosu na otkopne pojase. Ovo se posllie veeUn brojem otkopa 102

u otkopnom stubu, pa je specilil:na koncentracija otkopavanja veea. Samim tim se kod ovog nacina pripreme posti!e veea produktivnost rada, l:ime se di.rektno util:e na smanjenje tro!kova proizvodnje i poboljbnje ekonomike otkopavanja. Du1'ina pripremnih prostorija je veea u sistemu pripreme otkopnih stubova u odnosu na otkopne pojase. NarOCito je veea du!ina kosih jamskih prostorija. Sve ovo poveeava tro~kove pripreme u sistemu otkopnih stubova. Troskovi transporta na osnovnom transportnom nivou isti su za oba sistema pripreme. Med:utim, u sistemu pripreme otkopnih stubova troskovi transporta se poveeavaju za du!inu odvoznih hodnika koji sluze za pripremu parcijalnih otkopnih stubova. Inace, traSkovi transporta na osnovnom transportnom nivou ne zavise od broja otkopnih stubova, vee zavise od eksploatacionih rezervi jamskog polja. Za ekonomsku ocenu tros:kova transporta neophodno je uzeti U obzir ne sarno obim rada na transportu, izrazen u tkm, vee i cenu 1 tlan. Poznato je da cena 1 tkm zav.isi od nacina transporta i transportnih sredstava. U sistemu pripreme otkopnih pojasa postoji veea izolovanost transportnih sistema i manji koeficijenat iskoriSCenja transporta, u koUko nije sprovedena konvejerizacija transporta od otkopa do osnoWlog transportnog nivoa. Troskovi odrzavan;a pripremnih prostorija ne zavise sarno ad duzine jamskih prostorija vee i od poprecnog preseka, koji, izmedu ostalog, zavisi i od naCina transporta. Pri istim uslovima i istom nal:inu transporta u oba sistema pripreme moze se konstatovati da su troskovi transporta nesto veti u sistemu pripreme otkopnih stubova zbog du!ih transportnih puteva. Ova razlika moze bili kompenzirana veeim iskriscenjem transportnog sistema po osnovu veeeg intenziteta otkopavanja. Na osnovu ovoga moze se zakljuCiti da kod troSkova oddavanja nema bitnih razlika U oba sistema pripreme. Iz navedenog uporedenja vidi se da svaki sistem pripreme ima prednosti i nedostatke koje treba sumarno oceniti u cilju definitivnog izbora sistema. Treba tak~e zakljul:iti da razlike mogu biti minimalne i mogu se kretati u granicama moguee tacnosti izvrlene anaIize (±1l~/.). U tom slucaju treba birati sistem pripreme koji ispunjava i druge organizaciono-tehnil:ke uslove jamske proizvodnje.

2. OSTALI SISTEMI PRIPREME HORIZONTALNIH I BLAGO NAGNUTIH LEtISTA Sistemi pripreme, razmatrani u talli love glave, odnosili su se na pripremu za otkopavanje sirokim Celom u jednoj otkopnoj etaZi, cija visina odgovara debljini sloja. Medu slicne sisteme pripreme treba pomenuti sistem pripreme za otkopavanje sirokim ~elom u viSe etaZa, koji se primenjuje za horizontalne i blago nagnute slojeve velike debljine. U ostale sisteme pripreme spada takode i priprema za otkopavanje uskim Celom i za otkopavanje u komorama.

103

2.1. SISTEM PRIPREME ZA Vl~EETAtNO ISTOVREMENO OTKOPAVANJE Olkopavanje u viSe eta!a istovremeno primenjuje se U slojevima uglja veee debljine. 5 ciljem maksimalnog iskoriSCenja raspoloiive otkopne debljine. U islovremenom otkopavanju maze se nalaziti dYe, tri ill cetiri otkopne ewe. Ukoliko je broj otkopnih etaia veei. utoliko je priprema slozenija, a takOl1e nastaju brojni problem..i pri otkopavanju, transportu, podgradivanju i usklac1ivanju brzine napredovanja otkopnih etaZa. Zbog toga se u praksi retke nalazi u istovremenom otkopavanju viSe od lri otkopne eWe. Otkopne etaze su stepenasto raspored:ene, taka da najniza etaia zaostaje za najviSoffi otkopnom etaiom. Korak izmedu pojedinih otkopnih elaZ3 iznosi 20--80 m. Osnovna priprema sloja za viSeetaz.no otkopavanje vrSi se podelom jamskog polja na otkopna palja sirine 60-200 m, cime je odredena duzina otkopa sirokog cela. Duzina otkopnog polja u proseku se krece 800-1000 m (,I. 59).

,

Slika 59. - Serna prlpreme jo.m&kog poljo. UI vUeeto.!n.o otkopavanje U otkopnom polju (Iegenda Ista kao na slici 55): 1 - izvozni nlskoPi 2 - ventilacionl nlskoPi 3 - glavni izvozn! hodnlk; 4 - glavnJ ventilaclonl bodnikj 5 - kraUd probojl; 6 - osnovnl Izvozni bodnik U otkopnom polju; 6a - osnovnl paralelni izvozni bodnik; 7 - odvozni bodnik na I i II otkopnoj et.afl; 7a - pop~ odvozni hodnik na I i II otkopnoj etatl; 8 - slpka za ugalj na I I II otkopnoj etatl; sa - Ilpka za ugalj kod. odvoza pop~m hodnlkom: 9 - ventllacioni hodnlk

104

Jamsko polje, otvoreno sistemom izvoznog (1) i ventilacionog niskopa (2), podeljeno je na otkopna polja A, B, C i D. U otkopnom polju predvideno je otkopavanje u tri otkopne eiaze. Osnovna priprema sastoji se u izradi osnovnog izvoznog hodnika (6), koji moZe biti izraden na nivou III otkopne etaie ill u sredini sloja (00), ako je nosivost podine nedovoljna i postoje veei potisci iz podlne. Na drugoj granici otkopnog polja po pruianju sJoja radi se ventilacioni hodnik (9) na nivou I otkopne etafe. Komunikacije otkopnih etaia za odvoz uglja mogu biti ostvarene otpremnim hodnikom (7) i sipkom (8) ill pop~nim hodnikom (7a) i sipkom (Sa). Odvoz uglja sa otkopnih etaza obavlja se kontinuelnim transportom do presipnih mesta, a zatim osnovnim izvoznim hodnikom. Provetravanje se vrsi uzlaznom vazdusnom strujom kroz glavni izvozni hodnik (3), osnovni izvozni hodnik (6), a zatim preko sipke (8) i odvoznog hodnika (7) usmerava se preko otkopa ka izlaznom ventilacionom hodniku (9). U slozenijim uslovima eksploatacije moze se, sigurnosti radi primeniti sistem paralelnih osnovnih izvoznih i ventilacionih hodnika koji sluze samo za otkopavanje jednog otkopnog polja, 'pa se ne mogu koristiti za pripremu i otkopavanje susednog otkopnog poJja.

2.2. SISTEM PRIPREME ZA OTKOPAVANJE U KOMORAMA Polazeei od rudarsko-geoloskih uslova i velikih regularnih otkopnih povrtina u kojima se moze primeniti otkopavanje u komorama, dimenzije otkopnog polja mogu iznositi viSe kilometara po pruz.anju i padu sloja. Osnovna priprema otkopnog polja u principu se najceSCe izvodi podelom na otkopne stubove dimenzija 50G-1500X50G-1500 m. U savremenim tehnickim re.senjima otkopavanja otkopno polje priprema se za dvokrilno otkopavanje (s1. 60) sa sistemom viSe paralelnih hodnika za transport i

,

Slika 60. - SWem pripreme otkopnog poljo. ZQ. olkopa.vo.nje u komorClma: I - glavni izvoznii ventilacioni slstem; 2 - osnovni izvozni i ventilacioni sistem U otkopnom poiju; 3 - kratki proboJi; 1-9 i 1'-9' - otkopne komore; a-h i a'-h' - zaJtitni stubovi komora

105

provetravanje. Broj glavnih izvoznih i ventilacionih hodnika (1) i osnovnih izvoznih i ventilacionih hodnika u otkopnom polju (2) zavisi od proizvodnog kapaciteta i koncentracije otkopa. U jamskom polju otkopavanje moze biti izvcleno jednokrilno u odnosu na glavni izvozni lSistem iii dvokrilno sa vise otkopnih polja u istovremenom radu. Pored. navedenog sistema pripreme komora postoje i druge varijante pripreme za otkopavanje u kratkim komorama iIi za komorske-stubno i kombinovano otkopavanje. Na slici 61 prikazana je serna pripreme otkopnog polja za otkopavanje u kratkim komorama. Ovaj sistem pripreme primenjuje se za horizontalna i blago nagnute slojeve (do 100) srednje debljine.

'.

I

I

(I-G'

= = JOD -JQ:) ...

I.EGENDA ¢

_

IIr'NI'IUIOIOIIM

1'fIt""'' l:

_8~lM

JrurAIU4

I"ffAJ'Af; JrItVtUUA

"AZ~

tff_

""*",,,A

JIlZ~/'#4

'fJIIRAT/'fA

A,I,C,D

0T1:fJ'ff1Jf_

MiQ_

rnN.M 'l'ArlW'NA J'T1tlI,M

I(1lA~

KONOItE

Slika 61. - Si.stem pripreme otkopn.og palja za otkopclvan;e u kratkim komorama: 1 - glavni Izvow hodn1k; 2 _ gIavni venWacioni hodnlk; 3 - osnovni izvow hodnik u olkopnom poiju; 4 - osnovni ventilacionl hodnik u otkopnom polju; :i - kraUct proboJi; 6 - pripremnl uskop:· 7 - prosek

Jamsko po1je podell se sistemom glavnih paralelnih hodnika (1) i (2) po pndanju i padu (sistemom niskopa) na otkopna po1ja dimenzija po pruzanju 200-300 m i po padu 80--120 m. U otkopnom polju osnovnim izvoznim hodnikom (3) i ventilacionim hodnikom (4) formiraju se otkopni stubovi po pruianju sloja. U jed.nom otkopnom polju moze biti izradeno dva do cetiri otkopna stuba. Osnovni sistem pripremnih hodnika povezan je kratkim probojima (5) na rastojanju 10--15 m po pruianju sloja. Otkopna priprema sastoji se u izradi pripremnih uskopa (6) na rastejanju 10-15 m naizmenicno izmedu kratkih proboja. Formiranje kratkih komora zavrSava se povezivanjem pripremnih uskopa prosecima (7). 106

Otkopavanje u otkopnom polju obavlja se od granice sa stepenastim r3sporedom kratkih komora. Osnovni pripremni hodnici ne odrlavaju se proIaznim iza fronta otkopavanja i zaruSavanja krovine. Na slici 62 prikazana je Serna pripreme otkopnog stuba za otkopavanje komb~novanom komoTsko-stubnom metodom. Ova metoda primenjuje se 708 otkopavanje slojeva male ill srednje debijine sa uglom pada 0-10

---r:;.

, -- "-r

I

I , I [I

-- ,

• JIl) -lJQ'"

Slika 62. - Sistem pripreme nagnutall' sko·stubno otkopava.nje: 1 - izvozni niskop; 3 - osnovnl Izvozni hodniki hodnik; 5 - luatkl probojlj 6

otkopnOO .tuba. za. komornlskop; 2 - ventilacioni { - osnovni ventilacloni - otkopnl uskop

U jamskom polju priprema se vrii formiranjem horizontalnih ill nagnutih otkopnih stubova, u zavisnosti od ugla pada sloja. Dimenzije otkopnih stubova imose po prulanju 150-250 m, a po padu 25-30 m. Osnovna priprema stuba vrii se iz izvoznog (I), odnosno ventilacionog uskopa (2), sistemom paralelnih hodnika (3) i (4) na rastojanju 25-30 m; na taj na~in ograni~ena je duiina otkopne komore. Otkopna priprema sastoji se u izradi pripremnih uskopa (6) sirine 2-3 m, iz kojih potinje proces otkapavanja. Otkopavanje otkopnih stubova vrii se, po pravilu, od granice jamskog polja, s napomenom da otkopavanje moie biti dvokrilno.

2.3. SISTEM PRIPREME ZA OTKOPAVANJE KRATKIM CELOM Pod sistemom pripreme za otkopavanje horizontalnih i blago nagnutih slojeva kTatkim celom podrazumeva se primena raznih metoda ~ tehnologija stubnog otkopavanja, kombinovanog stubnog otkopavanja, dvokrilnog niskopnog otkopavanja (T metoda), pop~nog otkopavanja i kombinovanog stubnog i popr~nog otkopavanja. Sve pomenute metade otkopavanja imaju zajednicku karakteristiku: malu duiinu ~ela otkopa (4--30 m), koja usIovljava specifi~an sistem pripreme i kratka rastojanja pripremnih prostorija.

107

Ova karakteristika ne odnosi se na savremena tehnicka rel';enja metoda stubnog otkopavanja, kod kojih je, uvodenjem visokog stepena mehanizacije na otkopu, iz osnova rekonstruisana i modernizovana tehnologija otkopavanja, cime su duZine otkopa dostigle vise desetina metara, a otkopi dobili sve elemente sirokog cela. Sistemi pripreme i metode otkopavanja kratkim ill kombinovanim celom imaju jos uvek znacajnu ulogu u podzemnoj eksploataciji lezista uglja. Zamena ovih sistema pripreme sisternima za otkopavanje sirokim telom nije uvek moguca zbog specificnih rudarsko-geolo!kih karakteristika i nedovoljno razvijenih konstrukcija otkopnih maSma za rad na kratkom celu. Ipak, u svirn zemljama se zapaia postupan prelazak na jednostavnije i efikasnije sisteme pripreme. Ucesce proizvodnje, dobijene tehnologijom otkopavanja uskim (kratkim) celom, u jugoslovenskoj proizvodnji uglja iz podzemne eksploatacije jos uvek je znatno (tablica 6). Tabllca 6 u 000 t Proizvodnja po vntama

uglja

SFRJ Kameni ugalj Mrki ugalj Lignit

I

1969.

I

Yo

I,

""

4580

18.

1600 2800

21 29

Godina , 1970. ,

Yo

3580

21 19

11>0

16

2300

"

13.

,

,

Iz tablice 6 zapaia se konstantno opadanje uCeSCa proizvodnje iz kratkih otkopnih cela, ali je ono jo! uvek znacajno kod svih vrsta uglja. Sistem pripreme za stubno otkopavanje moZe imati viSe varijantnih reSenja. Razlike nastupaju usled razlika u rudarsko-tehnickim karakteristikarna sloja uglja i jamskog polja, varijacija debljine i ugla pada, kao i usled tehnologije rada na otkopnom celu. Za horizontalne i blago nagnute slojeve u jugoslovenskim rudnicima uglja najcesce se primenjuju :sistemi pripreme jarnskog polja u horizontalnim ill nagnutim pojasima sa pravcem otkopavanja pojasa po padu sloja i jednokrilnim otkopavanjem pojasa od granice. Otkopna polja formiraju se u osnovnoj pripremi po prufanju sloja sa dufinom 60-200 m i sirinom 50-150 m kod postupno razvijenog otkopnog fronta. Na slici 63 prikazana je serna pripreme jamskog poIja za jednokrilno stubno otkopavanje. U jarnskom polju vr!i se priprema otkopnih pojasa sistemom osnovnog (1) i ventilacionog hodnika (2) koji su izradeni po pruzanju sloja. Priprema otkopnih pojasa radi se uglavnom ad viSeg otkopnog nivoa i glavnih jamskih kornunikacija prema donjoj granici jamskog polja. Treba imati u vidu da osnovne dimenzije jamskog polja mogu biti vrIo razlicite, i one su veee kod lignita, a manje kod mrkih i kamenih ugljeva. Tektonske linije mogu katkad slufiti kao poeetne linije otkopnog Cronta. Osnovni izvozni i ventilacioni hodnik povezuju se uskopom koji sluii za spustanje otkopanog uglja na osnovni izvozni hodnik i, po pravilu, predstavIja granicu otkopnog polja. Za jednokrilno otkopavanje dovoljan je jedan uskop; rnedutim, kod dvokrilnog otkopavanja potrebno je izraditi dva iii tri otkopna uskopa. Ovaj nacin pripreme sa tri uskopa prime108

njuje se u izuzetnim okolnostima, a osnovni izvozni i ventilacioni sistem sastoji se ad dva paralelna hodnika po glavnom smeru. Detalj pripreme

, • I

.

I I

I, ~ ,,I ,

I I L

!

(

.~.=======3

Slika 63. -

Sistem pTipreme jamskog polja za jednokritllO .!tubno otkopavanje: 1 - osnovni Izvozni hodnlk; 2 - osnovol

ventllacionl hodnik; 3 - Izvozni uskoPi 4 - ventilaciool uskoPi 5 - prlprema nagnutog pojasa; I, II - otkopna polja

otkopnog 'polja i otkopnog pojasa prikazan je na slici 64. U stvari, ovaj sistem pripreme odnosi se na dvostrano otkopavanje pruznih stubova, koji imaju u osnovi karakteristike otkopnih pojasa. U regularnim slojevima duzina otkopnih pojasa moze iznositi vise od 1000 m.

~

:J\. .Jl

~ltlGl~ :;J;~' _ _Jt~ IJI, 0- -

'---

"

-

,

'W;;

~

.

-

~

Silka 64. - Sema pripreme otkopnog polja za dvokTilno otkopavanJe

Za uskocelno stubno otkopavanje karakteristican je generalni oblik otkopnog fronta i nacin otkopavanja formiranih stubova, pa se sistem pripreme za pojedine varijante bitno ne razlikuje. Na slici 65 prikazan je sistem pripreme za stubno uskocelno otkopavanje koji istovremeno dopusta razlicite oblike otkopa i otkopnog fronta i razliCite pravce otkopavanja.

109

Otkopni stubovi se formiraju u osnovnoj pripremi hodnicima (3) I (4), kojima je otkopno potje podetjeno na otkopne pojase po pruianju. Priprema otkopnih stubova vrii se sabirnim uskopima (5), a zatim se po pruzanju rade pripremni hodnici (6) na rastojanju 10-30 m po usponu. Pripremnim hodnicima otkopni stub podeljen je na parcijalne pruine stubove (a, b, c, d). U parcijalnim otkopnim stubovima nalaze se otkopi koji se formiraju na razlicite nacine. U otkopnom stubu I oblik otkopnog fronta ima stepenasti oblik sa zaostajanjem nizeg otkopa; ovaj oblik otkopnog fronta proia bolju zastitu osnovnih pripremnih hodnika (3) i (4), dok je u otkopnom stubu II obrnut slucaj.

,

f

Slika 65. - Sistem. priPT~ za Jtubno otkopavo.nje Jo. TCLZlititim oblicimo.. otkopnog fTOfllG: 1 - izvoznl nlskop; 2 - ventilacionl niskoPi 3 - osnovnl izvoznl hodniki 4 - osnovni ventilacionl hodnik; 5 - izvozni uskop; 6 - pripremnl hodniki 7 - ventilation! uskoPi It II - - otkopnl stubovii a. b, c, d - parcljalnl stubovi

Objasnjeni primeri pripreme jarnskog i otkopnog polja odnosili su se na horizontalne i blago nagnute slojeve uglja sa debljinom sloja koja odgovara normalnoj visini otkopa (2-3 m). Nagnuti slojevi uglja, kao i slojevi veee debljine ad normalne visine otkopa, otkopavaju se vrlo cesto metodama kombinovanog otk.opavanja, tako da se sistem pripreme konstruiSe prema kombinovanoj tehnologiji rada na otkopu. Sistem pripreme za primenu tehnologije kombinovanog otkopavanja u osnovi se ne razlikuje od vee objaSnjenog, ali su dimenzije otkopnih stubova i otkopna priprema u potpunosti pruagod:eni rudarsko-tehnickim uslovima, tehnoloskim fazama, opremi otkopa i organizaciji rada. U ugljonosnom podrucju rudnika Kreka otkopava se u odvojenim jamskim pogonima i odgovarajucim jamskim poljima nekoliko slojeva Iignita: II krovinski, I krovinski, glavni i podinski sloj. Slojevi uglja su 110

heterogenog sastava, sa proslojcima jalovine razlifite debljine i strukture. Ukupna debljina sloja varira u proseku od 7-14 m, sa promenljivim ugIovirna pada koji se kreeu do 40°. Na slici 66 prikazana je priprema jamskog poIja u 11 krovinskom sloju, koji ima ugao pada oko 11 ° i ukupnu debljinu oko 14 m. Osnovnim izvoznim hodnicima (1) i (1') i ventilacionim hodnicima (2) i (2'), izradenirn po pndanju sloja, odred:uje se sirina otkopnih stubova koja iznosi u proseku oko 150 m. Otkopni stubovi po pruzanju ograniceni su izvoznim niskopom (3) i ventilacionim niskopom (4); duZina otkopnih stubova po pruzanju iznosi 200--250 m. Otkopni stub deli se po visini na parcijalne otkopne stubove (a, b, c, c4 e) sirine 50 m izradom paralelnih odvoznih hodnika (5). Po pruzanju parcijalnih otkopnih stubova radi se ventilacioni uskop (6) na rastojanju oko 60 m. Otkopna priprema sastoji se iz otkopnih uskopa (7). Otkopavanje otkopnih stubova vIii se od granice otkopnog polja.

• ,.

" I[[]D~~ "" -,., •

I

Sistem pTipTeme jamskog i otkapnog poIja u II kTovbl$kom sloju jame Lipnica (Kreka-Banovicl): 1,1' osnovni Izvozni hodnicl; 2,2' -

Slika 66. -

osnovnl ventilacioni hodnlcl; 3 - Izvozni nlskOPi 4 - ventllacioni niskoPi 5 - pripremni odvozni hodnlki 6 - ventllacioni uskoPi 7 - otkopnt uskop; a, b, c, d, e - parcijalnl otkopnl stubovi

Sistem pripreme glavnog sloja u pomenutom basenu prikazuje stika 67. Glavni sloj uglja irna ugao pada 16° i ukupnu debljinu sa proslojcima oko 9 m. Jamsko polje priprema se osnovnom pripremom za otkopavanje otkopnih pojasa po pruzanju. Otkopava se ad granice prema glavnom izvozno-ventilacionom sistemu. Osnovnu pripremu cine paralelni izvozni hodnici (1) i (1') i ventilacioni hodnik (2). Sirina otkopnih pojasa u jamskom

111

polju je promenljiva, iznosi 100--140 m, i odgovara visini otkopnih stubova. Otkopni stubovi formiraju se izme'UI'N¥

•• ,I

r

i. ••

J

I

-

---

I

-

_.

p_O __ O_O_D_O------' Slika 108. -

Otkopavanje u komOTllffl4 kontinuetnim proizvodnim procesom

t,

/TW'(2Sn,). 'J ds Ko P.ar

m

(37)

Optimalna duzrna komore, po K. F. Fedorovu, iznosi:

gde su: T -

W -

vreme rada kompleksa maSina u smeni. min. korisna tefina jamskog kamiona, t. 201

v

-

n, -

d, S p" -

a Ko

-

y

-

srednja brzina kretanja jamskog kamiona, m1min, broj smena za preme.stanje kompleksa iz komore u komoru, debljina sloja, ro, povrSina preseka pripremnih hodnika, rot, smenski kapacitet kompleksa pri izradi hodnika, tlem, Airina komore i stuba, ro, koeficijent iskoriSCenja u otkopavanju. zapreminska tei.ina uglja, t/ms.

DuZina komora je vrlo razlicita u pojedinim zemljarna gde se ove metode primenjuju i kreCe se i do 200 m, za debljine sloja 1,8-2,5 m. Dmenzije komora i zastitnih stubova takot1e zavise od dubine otkapavanja. Sa porastom dubine poveeava se pritisak na met1ukomorne stubove, radi ~ga treba poveeavati povrline za.Wtnih stubova. Uticaj dubine otkopavanja na dimenzije zaStitnih stubova odred:en je izrazom: (38)

gde su: H 8,1, Kp K, Yk -

b m -

dubina otkopavanja, m, otpornost sloja na pritisak, tlmt , koeficijent koncentracije pritiska na met1ukomorski stub (2-2,5), koeficijent sigurnosti (1,25-1,5), zapreminska tezina krovinskog materijala, tlms, Airina medukomonskog stuba, m, visina medukomorskog stuba (debljina sIoja), m.

Izraz (38) najbolje odgovara odnosu

b -,.7. m

Na osnovu izraza (38) racionalna dubina otkopavanja ovom metodom za slojeve srednje cvrstoCe iznosi oko 200 m, a za ugljeve veee cvrstoee oko 300 m. Sarno u izuzetnim slucajevima dubina otkopavanja moze iznositi do 600 metara. Tehnologi;a otkopavan;a u otkopnom i jamskom polju ima dye osnovne faze: u prvoj fazi radi se otkopavanje komora, dok se u drugoj fari VI'S: otkopavanje zastitnih stubova. Ciklicna organizacija procesa proizvodnje sve manje se primenjuje, a rucni utovar potpuno je izostavljen. Mehanizacija za kontinuelno otkopavanje vrlo je pokretljiva i moze se kombinovati sa razlicitim maSinarna i maSinama za pomoeni i glavni transport. Otkopavanjem za§titnih stubova znatno se poveeava iskori*enje leZista i poboljSavaju teh.nicko-ekonomski efekti. Za otkopavanje zaAtitnih stubova uglavnom postoje dva nacina (sl. 109). Otkopavanje sa ostavljanjem zaStitne pregrade (s1. 109 b) radi se presecanjem za!timog stuba na dva dela po pndanju iii POPre010 (I), a zatim se pristupa otkopavanju pojedinih delova u pravilnim odsecima (2, 3, 4, 5, 6). Izmedu odseka ostavljaju se za§titne pregrade i obavlja se 202

pomoeno podgradivanje sidrenjem i celicnim trakama koje povezuju sidra. Ukrsni stubovi, postavijeni na raskrsnicama, poveeavaju sigurnost rada u otkopavanju. a

7#----1--=1 / I 71 7Itokopa, c) metode otkopavanja Sirokim celom mehanizovanim procesom. U pojedine grupe metoda otkopavanja sirokim celom spadaju svc varijante otkopavanja sa zasipavan;em i sa zarn.favan;em, jer se ove mogu primeniti nezavisno od proizvodne faze u proizvodnom cik1usu. Isto tako, navedene grupe metoda mogu se primeniti. za jednoetalno i viSeetalno otkopavanje, kao i za otkopavanje le!iSta sa svim vrednostima ugla pada..

4. METODE OTKOPAVANJA SIROKIM CELOM MINIRANJEM OTKOPA 4.1. OPSTE TEHNICKE KARAKTERISTIKE METODA OTKOPAVANJA SIROKIM CELOM SA MINIRANJEM OTKOPA Proizvodno-tehnicki uslovi u kojima se mogu primeniti metode otkopavanja odnose na slojeve maZe. sredn;e ~ velike debljine, sa horizontalnim ill stnnim uglom pada. Prema debijini sloja, uglu pada i kvalitativnim osobinama bokova, posebno krovine, odrel1uje se nacin saniranja otkopa. 14 Tehnololkl prO«I' podzemne eklploalaciJe

209

Otkopavanje sa zaruSavan;em ima sve prednosti ove specifil:ne tehnologije otkop3vanja uz uslovne karakteristike krovine da potpuno zarusava poole uklanjanja iIi miniranja podgrade u sekciji zarusavanja. Varijanta otkopavanja sa zaru.savanjem moze se izvesti u normalnoj visini otkopa (do 3,5 m) i povecanoj visini otkopa (do 10 m). Medutim, ova varijanta ne odgovara konstrukciji viSeeta.i.nog otkopavanja zbog male brzine otkopavanja i pritiska koji se mogu pojaviti u niZim eta!ama. Izbor poloiaja otkopa zavisi od debljine i ugla pada leiista, ali otkop ima pretei.no poloi.aj po padu i popreeno na sloj, sa pravcem otkopavanja po pru!anju sloja. Varijanta otkopavanja sa zasipanjern odgovara sloienijim rudarsko-tehnil:kim uslovima i nalan primenu u izuzetnim slu~ajevima kada treba postici visoko iskoriScenje otkopnih rezervi i spreeiti nastajanje endogenih pofara. Na~in zasipavanja moze biti mehanil:ki, pneumatski iIi hodromehani~ki.

Otkopna eela u svim varijantama imaju relativno malu duZinu i proizvodni kapacitet koji se pod najboljim uslovima kreee oko 80-100 t1dan. Priprema otkopnog polja (s1. 57, 58) moze imati viSe tehni~kih reSenja. Priprema za otkopavanje otkopnog polja ka granici je najjednootavniji na~in, ali ima vi~ varijanata u pogledu osiguranja izvoznog i ventilacionog hodnika, obezbedenja prolaza za radnike, provetravanje i transport uglja. Principijelna Serna pripreme i otkopavanja prikazana je na slici 111.

~~~~~==r---I _____ , .....l Sitka 111. - Otkopavanje iirokim. lelom. sa zo.ruJavanjem krovine: 1 - lzvozni hodnik (niskop); 2 - odvozni hodnlk: 3 - ventilacioni hod-nik; 4 - pomoenl odvoznl (ventllacloni) hodnlk; 5 - prolaznl hodnik (uskop); 6 - pomocnl h:vozni hodnlk (uskop); 7 - %aIUtnl stub; 8 i 9 - otkopl !irokog reIa

210

Iz izvoznog objekta otkopnog polja (1) izrade se najmanje dva paralelna hodnika na rastojanju od 40 m (kod mehanizovanog otkopavanja na veeem rastojanju) od kojih je jedan odvozni (2), a drugi ventilacioni (3). Izmedu ova dva hodnika maze takoc1e bili izraden pomoeni odvozni (ventilacioni) hodnik (4), ali on moze imati iskljuo.vo funkciju provetravanja. U tom slufaju se proizvodnja sa otkopa (8) preko kratkog transporta prebacuje na transporter otkopa (9). Otkopna priprema zavrsava se tizradom otkopnog hodnika (iIi uskopa) koji spaja odvozni i ventilacioni hodnik. Otkopni hodnik se nalazi neposredno uz zaStitni stub (7) i iz njega se postupno formira otkop potrebne sirine. Pripremni hodnici (2), (3) i (4) treba da budu izradeni za 20 do 30 metara ispred fronta otkopavanja. U vezi sa ovim nafinom otkopavanja treba podvuci da sa udaljavanjem otkopnog fronta od izvoznog objekta postepeno se pogorSavaju radni uslovi, rastu deformacije prostorija pripreme, otaava se transport, prolaz radnika i provetravanje. Radi toga se mogu izraditi pomoeni izvozni (6) Ii prolazni hodnik ill uskop (5). U svakom slublju za otkop treba i dalje odrlavati najmanje dye prolazne komunikacije. Izradom pomoenog izvoznog objekta problem sigurnosti obifno nije resen do kraja. SledeCl problem je na~in izrade sistema pripreme i komunikacija sa otkopima u uslovima kada nije moguce odriati pripremni hodnik ill su troskovi odrlavanja ekonomski neopravdani. Tehnifka reSenja ovog problema obi~no se trUe u sistemu dvojnih (paralelnih) hodnika oa rastojanju 10--30 metara. Ova lehni~ka reSenja prikazana su oa slikama 112 i 113.

1---

i

lfJ~;

~~~

Slika 112. - Veza. otkopa t dvojnog (paralelnog) odvoznOQ hodnika: 1 odvozni hodnik; 2 paralelni hodnik; 3 - kratki probojii 4 - za!titnl stub

Najsigurnije

tehni~ko

reSenje postiZe se izradom odvoznog hodnika

(1) i paraleinog hodnika (2) na rastojanju 10-30 m, izmeCXETNE I

ZAN/iE

ICT»IO/l£

CiklogTo.m otkopo.vo.njo. .0. podseco.njem otkopo i zo,sipavan;em otkopo.nog

pro""'.

Medutim, kako u tehnologiji polumehanizovanog otkopavanja mogu nastati nepredvidene teskoce u fazi podgradivanja otkopa i drugim pomcenim operacijama, organizacija rada i raspored radnika treba da je elastican, tako da se moze izvrsiti preraspodela radnika i poveeati anga~ zovanje U onim fazama i operacijama koje mogu poremetiti ciklicnost procesa proizvodnje.

224

Podgrac1ivanje otkopa vrSi se individualnom padgradom razlicite konstrukcije. Za normalne radne uslove, bez poveeanog pritiska jz krovine, otkop se podgraduje celicnom frikcionom podgradom, celicnim stupcima i horizontalnim elementima iz drveta; vrlo cesto se prema frontu zarusavanja otkop dopunski osigurava hidraulicnim stupcima. U radnim uslovima sa povecanim pritiskom u zoni otkopavanja vrlo cesto se koristi kombinovano podgradivanje sa ukrsnim stubovima i eelicnim elementima podgrade (s1. 123). Otkop moze bili podgraden i kombinovanom podgradom koja se sastoji ad. slemenjaca iz drveta, celicnih i drvenih stubaea naizmenicno rasporedenih u svakom drugom redu podgrade u ukrsnih stubova na rastojanju 0-10 m po pruzanju otkopa (sl. 124). Postavljanjem podgrade ad razliCitog materijala, kombinacijom drveta i celika, mogu se znatno smanjiti normative utroska materijala za podgradivanje. Odvoz uglja sa Sirokog eela u svim varijantama ovih metoda otkopavanja vrsi se grabuljastim transporterima razlicitog casovnog kapaciteta i konstrukcije. Treba uzeti u obzir veliko naprezanje u konstrukciji transportera i velila polazni momenat posle otpueavanja cela otkopa, kada se na tran-

,

,

•

,

Slika 123. _ Sema podgradivan;a otkopa so dopuflskim osiguran;em llkrsnim stubovima: a - situaclja otkopa pre zaruSavanja krovine; b - situacija otkopa posle zaru§avanja krovine

Slika 124. - Sema podgradivanja otkopa kombinovanom podgradom od ro%ticHog materi;ala: a - situacija otkopa pre zaru!avanja krovine; b - situacija otkopa posle zaru§avanja krovinc

sporteru mogu nalaziti veliki komadi uglja. Optereeenje transportera se delimicno umanjuje pustanjem transportera urad neposredno pre miniranja otkopa. Iz navedenih razloga najcesce su u primeni grabuljasti transported sa dva lanea. Provetravanje otkopa predstavlja nesto slozeniji problem samo kod otkopavanja sirokim celom u strmim slojewma u kojima se otkopava od 15

Tehnolo~kl

procesl pod:remne eksploataclJe

225

granice. Tada se obieno u otkopnom polju nalaze dva otkopa koja se provetravaju separatno cevnim ventilatorima. U normalnim wlovima otkopno polje se provetrava dijagonalnim sistemom.

5.2. TEHNICKO-EKONOMSKI EFEKTI METODA OTKOPAVANJA !iIROKlM CELOM SA PODSECANJEM I MINIRANJEM U praktitnoj primeni ovih metoda otkopavanja treba tehnitko-ekonomske e!ekte ocenjivati na osnovu redukcije na normalne radne uslove. Da hi se preciznije definisali nonnalni radni uslovi, navode se problemi koji mogu znatno umanjiti tehni~ko-ekonomske efekte i pogorSati ekonomiku proizvodnje. Pre svega treba ratunati sa normalnom visinom otkopa, koja kod tehnologije otkopavanja podsecanjem i miniranjem iznosi 2,5-3,0 m. Smanjenje otkopne visine otezava podsecanje i podgradivanje otkopa i produfava odgovarajuce vreme u ciklusu. 1510 tako, interkalacije jalovine, debljina, raspored i broj jalovih proslojaka i eventualno selektivno otkapavanje moze bitno umanjiti ufinak otkopavanja. Na kraju, ako se saniranje otkopanog prostora vIii zasipavanjem, treba racunati da se ucinak na otkopavanju smanjuje za 30-40'/0 u odnosu na otkopavanje sa zarusavanjem otkopanog prostora. Prema tome, ako se tehnicko-ekonomski efekti reduciraju na normaIne radne uslove i iskljute iz razmatranja ekstremni slucajevi i problerni normaIne realizacije proizvodnog ciklusa, onda se pros~no mogu postici sledeci osnovni tehnil:ko-ekonomski e!ekti:

Prosefna duzina otkopa, m 80 (maks. 120) 2,5-3,0 Visina otkopa, m Napredovanje otkopa, m/ciklusu 1,4-1,6 Vreme trajanja proizvodnog ciklusa: 3-4 kod zaruSavanja, smena kod zasipavanja, smena 4-6 10-20 Specitican kapacitet otkopa, tim Kapacitet otkopa, t/dan 300-500 Otkopni ul:inak: 6-12 kod. zaruSavanja, t/nad kod. zasipavanja, tlnad 4-6 Otkopni gubici: kod zaruSavanja, '/0 do 10 kod zasipavanja, e/o oko 5 10-25 Normativi: drvo za podgradu, m'/lOOO t eksploziv, kg/lOOO t ao-180 elementi celil:ne podgrade, komplJ1000 t 0,4 elektril:na energija, kWh/lOOO t 6-12 Iz navedenog pregleda prosel:nih tehnil:ko-ekonomskih parametara mogu se uociti veee razlike u procesu otkopavanja zaru!a.vanjem i zasipavanjem. Slil:ne razlike postoje i U ostalim parametrima, kao sto su 226

specificni utroSak nadniea/m J otkopne povrline. raspored nadniea po fazama i drugim. Vrednosti koeficijenta pripreme mogu takod:e otstupati u sirokim I'tranieama. Veee vrednosti koeficijenta pripreme odnose se na otkopavanje strmih slojeva velike debljine u sloienim radnim uslovima (lfi-20 mllOOO t proizvodnje).

6. METODE OTKOPAVANJA SIROKIM CELOM MEHANIZOVANIM PROCESOM 6.1. OP~TE TEHNICKE KARAKTERlSTIKE METODA OTKOPAVANJA ~IROKIM CELOM MEHANIZOVANIM PROCESOM Ako se konzekventno prirneni termin lImehanizovano otkopavanje«. onda se u grupi metoda sa mehanizovanim proeesom u svim fazama proizvodnog ciklusa nalaze sve one metode u kojirna je primenjena kompleksna mehanizaeija za otkopavanje, oclvoz, podgrac1ivanje i upravljanje krovinom. Ovaj nacin tretiranja treba zadrlati kao princip, uz dopunu da se otstupanja mogu uciniti u speeilicnim uslovirna. Treba imati u vidu da stepen mehanizacije moze se razlikovati u pojedinim fazama (zasipavanje, izrada komora), usled razlititih reakcija krovine u procesu saruranja otkopanog prostora (miniranje u krovini), kao i kod vi5eetainog otkopavanja. Zbog toga se u ovoj kategoriji mogu delimicno anaJizirati i one metode u kojima tehnoloSke faze proizvodnog ciklusa nisu potpuno mehanizovane. Posto principi i reme pripreme ostaju identicni za sve metode sirokog (l:ela, razlike pojedinih grupa metoda proisticu iz karakteristika tehnologije otkopavanja, mehanizacije za otkopavanje, transport i podgrac1ivanje, konstrukcije prostorija pripreme ~ stepen automatizacije proizvodnog procesa. Veliki broj tipova,i konstrukcija otkopnih maSina i mehanizovane podgrade stvara Airoke mogucnosti za izbor varijanata u razli(l:itim proizvodno-tehni(l:kim uslovima. Radi toga navode se sarno one varijante koje su karakteristi(l:ne za pojed.ine tehnologije otkopavanja. Prema stepenu mehanizacije i automatizacije u proizvodnom ciklusu i potrebe angazovanja radnika u otkopu, ove metode otkopavanja sirokim (l:elom mogu se razvrstati u dye osnovne grupe. Prva grupa metoda obuhvata sve tehnologije mehanizovanog otkopavanja sa direktnim upravljanjem tehnoloskim fazama i mehanizacijom u otkopu (uz prisustvo radnika u otkopu). Druga grupa metoda obuhvata specifi(l:ne tehnologije otkopavanja sa indirektnim upravljanjem tehnoloSkim fazama u proizvodnom eiklusu (bez prisustva radnika u otkopu). Speeificnost tehnologije ogled.a se delimicno u tipu mehanizaeije, organizaciji rada, primenjenoj automatizaeiji ili daljinskom upravljanju proizvodnim procesom. Neprekidan razvoj otkopne mehanizacije sve viSe uklanja razlike u mehanizovanom proizvodnom procesu, pa prema tome i u mogucoj klasifikaeiji metoda otkopavanja. Drugim reCima, klasifikaeija metoda meha-

227

If

nizovanog otkopavanja sve viSe gubi znacaj sa stanoviSta njihove primene u praksi. Primera radi, moze se navesti novija konstrukcija otkopne masine automatski vezane za otkopnu podgradu, tako da se korak pomeranja podgrade automatski reguli.se duhinom zahvata masine. To znaci, u procesu otkopavanja prisutni su elementi mehanizacije ~ automatizacije (delimicno), pa se na taj nacin javljaju prelazni oblici tehnologije otkopavanja i stepena mehanizacije i automatizacije. U praksi pod2emne eksploatacije ima sve viSe primera semi-automatizovanih i mehanizovanih procesa proizvodnje.

6.2. METODE OTKOPAVANJA SIROKIM CELOM SA DIREKTNIM UPRAVLJANJEM TEHNOLOSKIM FAZAMA I MEHANIZACIJOM Najsiru primenu u praksi imaju metode otkopavanja sirokim Celom sa tehnologijom Tezanja i stTUganja. Medu ovim tehnologijama postoje bitne razlike u pogledu konstrukoije ffia.sina i nacina otkopavanja, ali postoji i niz zajednickih karakteristika i identicnih tehnoloskih resenja transporta, saniranja otkopa i organizacije proizvodnje. Neka posebna diferencijacija ovih metoda prema sirini zahvata, polofaju otkopne maSine i detaljima konstrukcije otkopne podgrade takod:e ne hi imala odgovarajuci znaeaj zbog raznovrsnosti tipova maSina i podgrade i novih konstruktivnih reSenja koja se ispituju i stalno uvode u prakticnu primenu. Ove cinjenice potvrduju potrebu za klasifikacijom tehnoloSkih procesa rada na otkopnom eelu koji cine osnovu metoda otkopavanja. Proizvodno-tehnicki uslovi za uspesnu primenu metoda mehanizovanog otkopavanja odnose se na slojeve sa regularnim elementima zaleganja u kojima se mogu dostici ve