Wentylacja kopalń i przewietrzanie wyrobisk

Powietrze dostaje się szybem wdechowym. Wychodzi wydechowym. Wentylator na powierzchni wysysa powietrze.

Schemat kanoniczny: 

Powietrze atmosferyczne, które wdychamy składa się w 78% objętości z azotu i 21% z tlenu. Pozostałe gay, zwane śladowymi, dają pozostały 1%. Są to argon, dwutlenek węgla itd.

Aerologia górnicza - nauka o wentylacji (przewietrzaniu) kopalni, obejmująca wiadomości o powietrzu, jego właściwościach, prawach rządzących jego przepływami w kopalni w czasie ruchu kopalni, podczas pożarów podziemnych itp.

Rodzaj gazu          | NDS /mg/m3 (objętościowo i %) | NDSCh /mg/m3 (objętościowo i %)
Dwutlenek węgla      (1,0)                                              (1,0)
Tlenek węgla           30 (0,0026)                                    180 (0,015)
Dwutlenek siarki      2 (0,000075)                                  5 (0,00019)
Siarkowodór           10 (0,0007)                                    20 (0,0014)

Metan - jest bezbarwnym gazem bez woni i smaku, lżejszym od powietrza. To główny składnik naturalny gazów, często występujących w pokładach węgla. Tworzy z powietrzem wybuchową mieszaninę; wybucha w stężeniach od 5 do 15 procent.
Uwalnianie się metanu to naturalne zjawisko w górnictwie. Gaz ten, występujący w pokładach wraz z węglem, uwalnia się z górotworu, często dzieje się tak przy drążeniu chodników.
Zawartość metanu w powietrze nie powinna przekraczać:
1) 1% - na wylocie z rejonowych prądów powietrza
2) 0,75% - w szybie wydechowym

W przypadku gdy w wyrobisku zawartość metanu > 2%

• trzeba wyłączyć elektryczność
• wycofać załogę
• zawiadomić dyspozytora (osobę dozoru ruchu)
• unieruchomić maszyny i urządzenia
• zagrodzić wejście do tych wyrobisk

Tlenek węgla - gaz lżejszy od powietrza, trujący, łączy się z hemoglobiną.
1 ppm = 0,0001 %

Dwutlenek węgla - gaz duszący, bez barwy i zapachu, o smaku słabo kwaśnym. Gaz cięższy od powietrza gromadzi się w spongu, w zagłębieniach lub w upadowych o małej intensywności przewietrzania.

• W stężeniach >2% zaburzenie czynności oddechowych. 
• W stężeniach >4% utrudnia wydalanie CO2 powstałego w procesie oddychania
• > 8% duszności, utrata przytomności , zgon 

 Eksplozymetry - gazomierze służące do pomiaru stężenia metanu (gazów oraz par wybuchowych i palnych) wyrażonego procentowym udziałem w zakresie od 0 do dolnej granicy wybuchowości.

Skrót DZG - dolna granica wybuchowości

Metanomierze interferencyjne, katalityczne


Fizyczne właściwości powietrza kopalnianego
Aktualne warunki przewietrzania kopalni (oprócz składu chemicznego powietrza kopalnianego) zależą także od wartości:

• prędkości i wydatku przepływu powietrza
• temperatury i cieplnych warunków pracy
• ciśnienia i różnicy ciśnień

Transport kopalniany

Jest niezbędnym ogniwem procesu wydobywczego każdego zakładu górniczego. Do jego zadań, zwłaszcza w kopalni podziemnej, między innymi należy:

• przetransportowanie urobionej w podziemiach kopaliny do zakładu przeróbczego
• dostarczenie do przodków niezbędnych materiałów i urządzeń oraz sprzętu
• przetransportowanie ludzi z powierzchni w pobliżu miejsce pracy oraz z powrotem

Głównymi ogniwami w kopalni są:

• transport podziemny
• transport na powierzchni
• transport z kopalni do odbiorcy

Podział transportu kopalni
Rozmieszczenie i struktura wyrobisk górniczych w kopalni podziemnych narzuca tradycyjny podział transportu kopalnianego na odstawę, przewóz i ciągnięcie.
Transport kopalniany możemy również podzielić:

• oddziałowy główny
• szybowy
• pomocniczy

 Odstawa urobku - jest częścią transportu kopalnianego, obejmującą transport urobku w oddziałach produkcyjnych od przodków do przewozu podziemnego głównego. W zależności od środków transportowych stosowanych w odstawie dzieli się ją na bezprzenośnikową i przenośnikową.

Odstawa bezprzenośnikowa - polega na wykorzystanie zsuwaniu się urobku w wyrobiskach o odpowiednim nachyleniu pod wpływem własnego ciężaru. Doświadczalnie ustalono, że węgiel zsuwa się:
-po spodku wyrobiska, gdy jego nachylenie wynosi powyżej 30 stopni
-po deskach nachylonym pod kątem większym od 25 stopni
-po blachach stalowych nachylonych pod kątem 17 stopni

Odstawa przenośnikowa - we współczesnym górnictwie przenośniki znalazły szerokie zastosowanie, przede wszystkim ze względu na dużą wydajność i zdolność do pracy w trudnych warunkach. Największe zastosowanie w górnictwie znalazły przenośniki zgrzebłowe i taśmowe, a zwłaszcza te ostatnie, dzięki którym transport urobku odbywa się coraz częściej z wyrobisk głównych po pochylniach na powierzchnię.

Odstawa przenośnikami zgrzebłowymi - w podziemiach kopalń węgla przenośniki zgrzebłowe są stosowane do odstawy urobku w wyrobiskach ścianowych i w chodnikach podścianowych w ścianowych systemach podłużnych oraz w pochylniach lub dowierzchniach odstawy w ścianowych systemach poprzecznych, a także w wyrobiskach przygotowawczych i udostępniających. Przenośniki zgrzebłowe można podzielić na zgrzebłowe ciężkie i zgrzebłowe lekkie np. SKAT oraz według miejsca pracy na ścianowe, podścianowe, do robót przygotowawczych.

Ciągnienie szybami

Ciągnienie szybami jest to część transportu kopalnianego która odbywa się w szybach i szybikach za pośrednictwem wyciągów szybowych. Wyciągiem szybowym nazywa się zespół urządzeń w szybie i przy szybie, służący do transportowania szybem urobku, materiałów, maszyn oraz ludzi między poszczególnymi poziomami szybu przy użyciu maszyn prowadzonych po prowadnikach. 

Transport hydrauliczny

Polega na przemieszczeniu ładunku kanałami, korytami, przewodami rurowymi pod działaniem strumienia wody. Dzieli się na: bezciśnieniowy i ciśnieniowy. 

Do zasilania kompleksów ścianowych obudów zmechanizowanych stosuje się najczęściej agregaty (A2), gdzie cieczą roboczą jest 3-5% emulsja olejowo-wodna 

Przenośniki zgrzebłowe ścianowe - służą do odstawy urobku oraz jako tor jazdy kombajnu lub struga, stanowią tez tzw. belkę prowadzącą do przesuwania zestawów obudowy zmechanizowanej. Dlatego mają one dużą masę i wzmocnioną konstrukcję zarówno rynien jak i zastawek przenośnika. 

Przenośniki zgrzebłowe podścianowe - przeznaczone są do przyjęcia urobku z przenośnika ścianowego i przekazania go na ustawiony współosiowo przenośnik taśmowy. Różnica w budowie przenośnika podścianowego polega na tym, że zamiast napędu zwrotnego ma on zabudowaną zwrotnie, a napęd wysypowy przebudowany jest na specjalnej podstawie, umożliwiającej zabudowanie go nad stacją zwrotną przenośnika taśmowego. 

Różnice pomiędzy PZP (przenośnik zgrzebłowy podścianowy) PZS (przenośnik zgrzebłowy ścianowy) 

1. Napęd
2. Wydajność (prędkość Vs<Vp, szerokość Ls<Lp)
3. Rodzaj rynny (brak klinu przy pzp, brak odstawek pzp, prak nadstawek pzp)
4. System przekładkowy (pzp - system konieczny, pzs - system niekonieczny)

Urabianie skał za pomocą materiałów wybóchowych

Środki służące do wykonywania robót strzałowych nazywa się środkami strzałowymi. Należą do nich: materiały wybuchowe, środki zapalające i inicjujące oraz sprzęt strzałowy.

W zależności od szybkości przebiegu reakcji rozkładu materiału wybuchowego rozróżnia się:

• deflagracja
• eksplozja
• detonacja

Materiał wybuchowy - związek chemiczny lub ich mieszanina zdolna pod wpływem bodźca zewnętrznego do gwałtownej reakcji chemicznej przy, której wydziela się duża ilość ciepła i gazów lub par, przy równoczesnym dużym stężeniu energii.

Deflagracja - powolny egzotermiczny rozkład MW. Towarzyszy obfite wydzielanie trujących gazów, zawierających tlenki azotu i tlenek węgla.

Eksplozja - rozkład wybuchowym charakterystycznym dla MW miotających o prędkości nie przekraczającej 1000 m/s.

Detonacja - szybka reakcja rozkładu MW kruszących. Jej prędkość wynosi od 1000 do 8000 m/s w górniczych MW.

W zależności od postaci fizycznej i składników chemicznych MW dzieli się na następujące podgrupy:

• proszkowe
• granulowane ziarniste
• plastyczne i półplastyczne
• zawiesinowe
• emulsyjne 

 Materiały wybuchowe skalne nie mają one żadnego stopnia bezpieczeństwa wobec metanu i pyłu węglowego. Skalne saletrzane są to amonity oraz saletrole. Skalne nitroestrowe są odporne na wilgoć.
Prochy - łatwo zapalają pył weglowy i metan, nie są stosowane w górnictwie podziemnym.
Skalne inne - zalicza się do nich trotyl, pobudzacze ładunki przystawne lub torpedowe
Emulsyjne - są to MW nie zawierające składników wybuchowych. Dużą zaletą jest toe, że w gazach postrzałowych nie występują gazy trujące jak tlenek węgla i tlenki azotu.
Węglowe-posiadają wymagający stopień bezpieczeństwa wobec pyłu węglowego.
Metanowe-są to MW o wymagającym stopniu bezpieczeństwa wobec metanu i pyłu węglowego.

Opakowania górniczych materiałów wybuchowych:

• czerwony - do MW skalnych
• niebieski - dla MW węglowych
• biały-jasnokremowy - do MW metanowych
• biały-jasnokremowego z dwoma czarnymi paskami - dla MW metanowych specjalnych
• brunatny - dla prochów górniczych 

Zapalnik elektryczny nieostry jest środkiem zapalającym do pobudzenia wybuchu środka inicjującego tz spłonki górniczej.
Zapalniki elektryczne dzieli się na: grupy, klasy, rodzaje, typy

Podział ze względu na klasy ze zależności od stopnia bezpieczeństwa wobec prądu elektrycznego:
-0,20 A (kolor przewodu żółty)
-0,45 A ( kolor przewodu brązowy)
-2,0 A zielony
-4,0 A czarny

Podział ze względu na rodzaje w zależności od czasu działania:
-U-mikrosekundowe o czasie zadziałania poniżej 1ms
-N-natychmiastowe o czasie zadziałania 1 do 10 ms
-M-milisekundowe o znamionowym czasie zadziałania stopnia pierwszego 13 do 100 ms
-P-półsekundowe o znamionowym czasie zadziałania stopnia pierwszego 0,5 s

Podział ze względu na typy w zalezności od dodatkowych właściwościach:
-C-ciśnienioodporne -T-termoodporne 

Sprzęt strzelniczy:

• sprzęt służący do przenoszenia środków strzelniczych 
• przewody strzałowe
• zapalniki elektryczne
• wskaźniki rezystacji obwodów strzałowych
• omomierze

Środki inicjujące - spłonki górnicze, lonty detonujące i zapalniki elektryczne ostre
Lonty detonujące służą do wywołania detonacji materiału wybuchowego lub też zapewnienia zdetonowania ładunku MW w otworach długich, gdzie w skutek tzw. efektu kanałowego może dojść do zaistnienia częściowych niewypałów. 

Urabianie skał

Przez urabianie skał rozumie się odspajanie różnymi sposobami porcji skał od calizny.
Mechaniczne urabianie polega na odspajaniu kawałków skały od calizny i rozdrobnieniu ich do wymaganych rozmiarów bez zmiany stanu skupienia z zastosowaniem różnego rodzaju maszyn, narzędzi i urządzeń.
Urabialność w sensie mechanicznym rozumie się podatność skały na oddzielenie jej od calizny. W zależności od zastosowanych środków do urabiania skał można wyróżnić urabialność strzałową, wiertniczą.

Pod względem urabialności skał dzielimy na:

• sypkie
• miękkie
• twarde
• bardzo twarde

 Dla węgla kamiennego zastosowano w Polsce wskaźniki urabialności F:

KLASA | Wskaźnik f | Nazwa węgla pod względem urabialności 
      I           < 0, 4         Bardzo łatwo urabialny
     II           0,4-0,8       Łatwo urabialny
    III          0,8-1,4       Średnio urabialny
     IV         1,44-2,4     Trudno urabialny
     V          > 2,4           Bardzo trudno urabialny


Wartość f | Metoda urabiania
0,3-1,2       Strugi węglowe statyczne
do 1,5         Kombajny frezujące średniej mocy
do 1,8         Kombajny frezujące dużej mocy
do 2,4        Kombajny dużej mocy oraz środki pomocnicze
> 2,4          Materiały wybuchowe  

Na podstawie wskaźnika f ustalono wytyczne dotyczące metod urabiania węgla dostępnymi maszynami.

Sposoby urabiania skał:
Mechaniczne urabianie skał za pomocą:

• narzędzi ręcznych lub organów urabiających maszyn górniczych 
• strumieniu wody o dużym ciśnieniu
• wytworzenie w skale naprężeń cieplnych przez nagłe zmiany temperatury
• ciśnienie gazów wywiązujących się w otworach strzałowych w wyniku wybuchu w nich materiału wybuchowego

 Fizyczne sposoby urabiania polegają na zmianie stanu skupienia skały ze stałego na ciekły lub gazowy bez prowadzenia zmian chemicznych. 

Do napędu maszyn urabiających stosuje się energię: elektryczną, hydrauliczną, powietrza sprężonego

Obudowa kotwowa

Zabezpiecza wyrobisko górnicze za pomocą kotwi. Zabezpieczenie to polega na wzmocnieniu górotworu wokół wyrobiska przez spięcie warstw skalnych i przeciwdziałanie powstaniu rozwarstwień.

Kotwiami można:

• przypiąć skały znajdujące się wewnątrz naturalnego sklepienia ciśnień

Kotwie klinowe w których utwierdzenie w otworze spowodowane jest przez dobicie cięgna i działanie rozpierające klina, wstępne naprężenie cięgna uzyskuje się poprzez dokręcenie nakrętki na końcówkę kotwi.

Obudowy kotwiowe:

• kotwowo-zwykła
• kotwowo-płytowa
• kotwowo-siatkowa
• kotwowo-stropnicowa

Obudowa zmechanizowana

Składa się z powtarzalnych sekcji ustawionych obok siebie wzdłuż całej ściany, urządzeń stabilizujących obudowę agregatu zasilającego oraz zbrojonych przewodów wysokociśnieniowych.
W pracy każdej sekcji wyróżniamy:

• rozparcie między stropem a spągiem wyrobiska
• podtrzymanie stropu ze stałą podpornością roboczą
• zsuwanie-obniżanie stropnicy
• przesuwanie do nowego pola i rozparcie
• przesuwanie przenośnika

Ze względu na konstrukcję obudowy zmechanizowanej wyróżniamy:

• podporowa 
• podporowo-osłonowa
• osłonowa
• podporowo-podsadzkowa 

Do podstawowych zalet obudowy osłonowej zaliczamy

• uzyskanie dużych sił podpornościowych bezpośrednio przy czole ściany przy dużej stabilności sekcji obudowy
• całkowitą izolację wyrobiska ścianowego od przestrzeni zawałowej oraz od przedostawania się do niej odpadających skał ze stropu
• ograniczenie do minimum otwartej przestani w ścianie
• możliwość stosowania ich przy urabianiu kombajnem i strugami 
• uzależnienie pracy obudowy od przenośnika zgrzebłowego ścianowego 

Przykład nazewnictwa oraz specyfikacji obudowy. 
 GLINIK - STASZIC 16 / 31 - PP
 Nazwa producenta - Odbiorca Minimalna wysokość ściany/Maksymalna wysokość ściany - Podsadzkowa