PL202771B1 - Zespołowa podziemna kopalnia węgla brunatnego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest zespołowa podziemna kopalnia węgla brunatnego, zalegającego do głębokości 250 m pod powierzchnią terenu.

Znana jest podziemna kopalnia posiadająca wdechowy i wentylacyjny szyby, każdy w dolnej części zakończony podszybiem. Wdechowy szyb, dostarczający do kopalni świeże powietrze, służy jednocześnie jako droga transportowa szybowej klatki do zjazdu i wyjazdu załogi. Wewnątrz wentylacyjnego szybu, którym odprowadzane jest do atmosfery zużyte powietrze z kopalni, przemieszcza się skipowe naczynie do wywozu urobku na powierzchnię.

Każde podszybie wyposażone jest w przyszybowe komory. Od przyszybowych komór wykonane są chodniki w obudowie stalowej z łuków korytkowych podatnych. Górnicze elementarne obszary podzielone są również chodnikami na eksploatacyjne pola.

Eksploatacyjny front stanowią dwie bliźniacze ściany, rozdzielone międzyścianowym chodnikiem, każda uzbrojona w przesuwną ścianową obudowę, zaopatrzoną w zgrzebłowy ścianowy przenośnik. Po zgrzebłowym ścianowym przenośniku przemieszcza się węglowy kombajn. Urobek ze ściany podawany jest, zgrzebłowym ścianowym przenośnikiem, na umieszczony w międzyścianowym chodniku taśmowy przenośnik, którym dalej urobek przemieszczany jest do głównych transportowych wyrobisk. Główne transportowe wyrobiska zaopatrzone są również w taśmowe przenośniki, które dostarczają urobek do przyszybowego węzła skipowej komory załadowczej. Kopalnia podziemna ma ponadto system odwadniania, elektryczną instalację, naprawcze komory, osadniki i podsadzkowe instalacje, tamy systemu wentylacji głównej, przeładowcze punkty i osobowe dworce. Jako materiał podsadzkowy stosowany jest piasek.

Inna, znana z polskiego opisu patentowego Nr 164545, kopalnia podziemna do eksploatacji złoża węgla brunatnego zbudowana jak opisana wyżej, lecz nie posiadająca w wentylacyjnym szybie skipowego naczynia, w której złoże podzielone jest na elementarne obszary posiada wiązkę pochyłych wyrobisk, prowadzonych pod kątem 12-15° z powierzchni do spągu najniższego pokładu złoża. Każdą wiązkę pochyłych wyrobisk stanowią trzy wyrobiska. Jedno pochyłe wyrobisko, przewidziane jako droga transportu załogi na dół i na powierzchnię kopalni, ma krzesełkowe wyciągi podwieszone do górniczej obudowy wyrobiska. Drugie pochyłe wyrobisko służy do transportu urobku do centralnego obiektu na powierzchni kopalni i jest wyposażone w ciąg taśmowych przenośników. Trzecie pochyłe wyrobisko stanowi drogę dla samojezdnych maszyn, posiada linową kolejkę do transportu materiałów, podsadzkowe rurociągi, kable energetyczne, oświetleniowe i łączności. Jako materiał podsadzkowy stosuje się samoutwardzającą się podsadzkę z przemysłowych odpadów technologicznych, na przykład odpadów poflotacyjnych z przemysłu miedziowego, i komponentu zestalającego w postaci odpadów przemysłu hutniczego i odpadów przemysłu energetycznego.

Celem wynalazku jest uzyskanie podziemnej eksploatacji złoża węgla brunatnego o dużej koncentracji wydobycia przy zachowaniu wymogów zrównoważonego rozwoju, umożliwiającego ochronę powierzchni nad wybieranym złożem z utrzymaniem istniejącej sieci osiedleńczej, urządzeń infrastruktury, zasobów przyrodniczych i historycznych.

Zespołowa podziemna kopalnia węgla brunatnego według wynalazku charakteryzuje się tym, że każdy elementarny obszar ma parę bliźniaczych szybów i znaną wiązkę pochyłych wyrobisk. Wiązka pochyłych wyrobisk tworzy zespół magistralnych transportowych tuneli, z których korzystnie dwa stanowią drogi transportu urobku na powierzchnię.

Każdy z dwóch magistralnych tuneli, stanowiących drogi transportu urobku na powierzchnię, ma dwa ciągi taśmowych przenośników. W celu oczyszczenia z pyłu węglowego powietrza pochodzącego z kopalni, magistralne transportowe tunele maj ą odpylaj ą ce urzą dzenia, umieszczone w portalowych budynkach, posadowionych w obiektach centralnych na powierzchni kopalni.

Dla transportu załogi, w poziomych transportowych wyrobiskach i w magistralnych transportowych tunelach, kopalnia ma jedną albo dwie szynowe kolejki. Każda szynowa kolejka podwieszona jest, poprzez napędowy zespół, do spinającej belki obudowy.

Obudowę chodników, poziomych transportowych wyrobisk i magistralnych transportowych tuneli stanowią przylegające do siebie, zamknięte segmenty. Każdy segment ma półkoliste sklepienie utworzone z dwóch panwiowych ćwierćłuków, połączonych poziomą spinającą belką. Panwiowe ćwierćłuki oparte są na ociosowych ściankach, wykonanych w kształcie litery L. Pomiędzy, skierowanymi ku sobie, stopami ociosowych ścianek, umieszczona jest spągnicowa płyta. Wszystkie elementy obudowy połączone są między sobą, po obwodzie i w osi obudowy, śrubowymi połączeniami z podkładkami

PL 202 771 B1 z tworzywa sztucznego. Stykowe powierzchnie panwiowych ćwierćłuków, ociosowych ścianek i spągnicowej płyty mają, odpowiadające sobie, wręby i występy, pomiędzy którymi umieszczony jest izolujący plastyczny materiał. Opisana obudowa zapewnia pełną jej wodoszczelność przy ciśnieniu hydrostatycznym do 2,0 MPa. Śrubowe połączenia z podkładkami z tworzywa sztucznego gwarantują jej podatność na przejmowanie zmiennych obciążeń górotworu. Przedstawiona konstrukcja obudowy umożliwia, przy likwidacji chodników i poziomych transportowych tuneli, po wyeksploatowaniu partii złoża, demontaż jej elementów i powtórne ich wykorzystanie w następnym wykonywanym chodniku lub transportowym tunelu.

Komponent zestalający samoutwardzającej się podsadzki stanowią odpady przemysłu cementowo-wapienniczego oraz znane odpady przemysłu hutniczego i przemysłu energetycznego, co pozwala wykorzystać, uciążliwe i niebezpieczne dla środowiska naturalnego, odpady nieużyteczne.

Ilość znanych poflotacyjnych odpadów przemysłu miedziowego, o wilgotności względnej 20 40%, stanowi 80 - 90 części objętościowych samoutwardzającej się podsadzki. Ilość odpadów przemysłu cementowo-wapienniczego stanowi 20 - 30 części objętościowych ogólnej ilości komponentu zestalającego w stanie powietrzno-suchym. Ilość znanych odpadów przemysłu hutniczego stanowi 20 - 30 części objętościowych ogólnej ilości komponentu zestalającego w stanie powietrzno-suchym, a ilość znanych odpadów przemysłu energetycznego stanowi 40 - 60 części obję toś ciowych ogólnej ilości komponentu zestalającego w stanie powietrzno-suchym.

Opisany zestaw środków technicznych zapewnia koncentrację wydobycia węgla brunatnego na poziomie 30 milionów Mg rocznie.

Przedmiot wynalazku został objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematyczny fragment przekroju elementarnego obszaru kopalni w rzucie aksonometrycznym, fig. 2 - magistralne tunele transportowe w przekroju poprzecznym a fig. 3 - obudowę w przekroju poprzecznym.

Zespołowa podziemna kopalnia węgla brunatnego ma trzy elementarne obszary. Każdy elementarny obszar posiada parę bliźniaczych szybów 1, 2. Wdechowy szyb 1 i wentylacyjny szyb 2 posadowione są przy zewnętrznej granicy elementarnego obszaru, i zakończone są podszybiami z przyszybowymi komorami 3. Przyszybowe komory 3 połączone są chodnikami 4 i poziomymi transportowymi wyrobiskami 5 z eksploatacyjnymi oddziałami i z eksploatacyjnymi frontami. Każdy eksploatacyjny front stanowią dwie bliźniacze ściany 6a, 6b, rozdzielone międzyścianowym chodnikiem 7, wyposażonym w taśmowy przenośnik. Każda z bliźniaczych ścian 6a, 6b zaopatrzona jest w przesuwną ścianową obudowę ze zgrzebłowym ścianowym przenośnikiem, po którym przemieszcza się węglowy kombajn. Każdy elementarny obszar posiada zespół trzech magistralnych transportowych tuneli 8, 9, 10, połączonych, na powierzchni kopalni, z odpylającymi urządzeniami umieszczonymi w portalowych budynkach 11. Dwa z magistralnych transportowych tuneli 8, 9 wyposażone są w dwa ciągi taśmowych przenośników 12a, 12b i w szynową kolejkę 13 podwieszoną, poprzez napędowy zespół, do spinającej belki 14 obudowy. Trzeci magistralny transportowy tunel 10 wyposażony jest w trakcję dla elektrycznego napędu oponowych ciągników 15, podsadzkowe rurociągi, wiązki kabli energetycznych, oświetleniowych i łączności.

Na poziomie złoża elementarny obszar ma retencyjną komorę z przeładunkowym węzłem. Przeładunkowy węzeł wyposażony jest w zespół retencyjnych zbiorników 16. Do retencyjnej komory, od strony pól eksploatacyjnych dochodzi, w części przystropowej, koniec poziomego transportowego wyrobiska 5 z taśmowym przenośnikiem, zaś w części przyspągowej usytuowany jest początek magistralnych transportowych tuneli 8, 9 transportu urobku na powierzchnię z taśmowymi przenośnikami 12a, 12b.

Obudowę chodników 4, poziomych transportowych wyrobisk 5 i magistralnych transportowych tuneli 8, 9, 10 stanowią zamknięte segmenty. Każdy segment ma półkoliste sklepienie z dwóch panwiowych ćwierćłuków 17, połączonych poziomą spinającą belką 14. Panwiowe ćwierćłuki 17 oparte są na ociosowych ściankach 18, wykonanych w kształcie litery L. Pomiędzy, skierowanymi ku sobie, stopami ociosowych ścianek 18 umieszczona jest spągnicowa płyta 19. Wszystkie elementy obudowy połączone są pomiędzy sobą, po obwodzie i równolegle do osi obudowy, śrubowymi połączeniami z podkładkami z tworzywa sztucznego. Stykowe powierzchnie panwiowych ćwierćłuków 17, ociosowych ścianek 18 i spągnicowej płyty 19 mają, odpowiadające sobie wręby i występy, pomiędzy którymi umieszczony jest izoluj ący plastyczny materia ł.

Poeksploatacyjna przestrzeń wypełniona jest samoutwardzającą się podsadzką, którą stanowi mieszanina poflotacyjnych odpadów przemysłu miedziowego o wilgotności względnej 30%, w ilości 85 części objętościowych ogólnej ilości samoutwardzającej się podsadzki. Komponent zestalający sta4

PL 202 771 B1 nowi mieszanina odpadów przemysłu cementowo-wapienniczego, odpadów przemysłu hutniczego i odpadów przemysłu energetycznego, odpowiednio w ilości 25, 25 i 50 części objętoś ciowych, w stanie powietrzno-suchym.

Eksploatacja złoża węgla brunatnego odbywa się następująco. Pokład dzieli się na warstwy o grubości 4,5 m i wybieranie złoża rozpoczyna się od warstwy spągowej. Węgiel brunatny z bliźniaczych ścian 6a, 6b urabia się przy użyciu węglowego kombajnu i, poprzez zgrzebłowy przenośnik, podaje się na taśmowy przenośnik w międzyścianowym chodniku. Dalej urobek, również taśmowymi przenośnikami w poziomych wyrobiskach, przekazuje się na taśmowe przenośniki poziomego transportowego wyrobiska 5, i transportuje do zespołu retencyjnych zbiorników 16, w których urobek przejściowo magazynuje się. Następnie, poprzez dozujące urządzenia, węgiel brunatny z retencyjnych zbiorników 16 podaje się na taśmowe przenośniki 12a, 12b magistralnych transportowych tuneli 8, 9. W trakcie eksploatacji, po wykonaniu jednego cyklu przejścia zespołu urabiająco-ładującego, poeksploatacyjną pustkę wypełnia się, dostarczaną podsadzkowymi rurociągami umieszczonymi w magistralnym transportowym tunelu 10, samoutwardzającą się podsadzką. Po utwardzeniu podsadzki wydziela się następną, ponad podsadzką, warstwę złoża do eksploatacji, i czynności powtarza się.

Claims (5)

1. Zespołowa podziemna kopalnia węgla brunatnego, w której złoże podzielone jest na elementarne obszary, posiadająca wdechowy szyb z szybową klatką i wentylacyjny szyb bez skipowego naczynia, każdy zakończony w dolnej części podszybiem z przyszybowymi komorami, przy czym przyszybowe komory połączone są chodnikami, zabezpieczonymi obudową, z eksploatacyjnym polem, połączonym również chodnikami i poziomymi transportowymi wyrobiskami zabezpieczonymi obudową, z eksploatacyjnymi oddziałami i frontami, a każdy eksploatacyjny front stanowią dwie bliźniacze ściany, rozdzielone międzyścianowym chodnikiem, każda z bliźniaczych ścian uzbrojona jest w przesuwną ścianową obudowę ze zgrzebłowym ścianowym przenośnikiem, po którym przemieszcza się węglowy kombajn, a ponadto kopalnia posiada wiązkę pochyłych wyrobisk, zaś w międzyścianowym chodniku, poziomych transportowych wyrobiskach i pochyłym wyrobisku transportu urobku na powierzchnię ma ciągi taśmowych przenośników, a poeksploatacyjna przestrzeń wypełniona jest samoutwardzającą się podsadzką, stanowiącą mieszaninę odpadów poflotacyjnych przemysłu miedziowego i komponentu zestalającego w postaci odpadów przemysłu hutniczego i odpadów przemysłu energetycznego, znamienna tym, że każdy elementarny obszar ma parę bliźniaczych szybów (1, 2) i znaną wiązkę pochyłych wyrobisk, przy czym wiązka pochyłych wyrobisk tworzy zespół magistralnych transportowych tuneli (8, 9, 10), z których korzystnie dwa stanowią drogi transportu urobku na powierzchnię, magistralne transportowe tunele (8, 9, 10) połączone są, na powierzchni kopalni, z odpylającymi urządzeniami umieszczonymi w portalowych budynkach (11), zaś obudowa chodników (4), poziomych transportowych wyrobisk (5) i magistralnych transportowych tuneli (8, 9, 10) ma postać przylegających do siebie zamkniętych segmentów, a każdy zamknięty segment posiada półkoliste sklepienie utworzone z dwóch panwiowych ćwierćłuków (17), połączonych spinającą belką (14) i opartych na L-kształtnych ociosowych ściankach (18), a pomiędzy, skierowanymi ku sobie, stopami ociosowych ścianek (18) umieszczona jest spągnicowa płyta (19), przy czym panwiowe ćwierćłuki (17), spinająca belka (14), ociosowe ścianki (18) i spągnicowa płyta (19) połączone są między sobą, po obwodzie i równolegle do osi obudowy, śrubowymi połączeniami z podkładkami z tworzywa sztucznego, natomiast komponent zestalający samoutwardzającej się podsadzki stanowią odpady przemysłu cementowo-wapienniczego i znane odpady przemysłu hutniczego i przemysłu energetycznego, a ilość znanych odpadów poflotacyjnych przemysłu miedziowego, o wilgotności względnej 20 - 40%, stanowi 80 - 90 części objętościowych samoutwardzającej się podsadzki.

2. Zespołowa podziemna kopalnia według zastrz. 1, znamienna tym, że w każdym elementarnym obszarze, każdy z dwóch magistralnych transportowych tuneli (8, 9), stanowiących drogi transportu urobku na powierzchnię, ma korzystnie dwa ciągi taśmowych przenośników (12a, 12b).

3. Zespołowa podziemna kopalnia według zastrz. 1, znamienna tym, że w poziomych transportowych wyrobiskach (5) i w magistralnych transportowych tunelach (8, 9, 10) ma jedną albo dwie szynowe kolejki (13) podwieszone, poprzez napędowy zespół, do spinającej belki (14) obudowy.

PL 202 771 B1

4. Zespołowa podziemna kopalnia według zastrz. 1, znamienna tym, że stykowe powierzchnie panwiowych ćwierćłuków (17), ociosowych ścianek (18) i spągnicowej płyty (19) mają odpowiadające sobie wręby i występy, pomiędzy którymi umieszczony jest izolujący plastyczny materiał.

5. Zespołowa podziemna kopalnia według zastrz. 1, znamienna tym, że ilość odpadów przemysłu cementowo-wapienniczego stanowi 20 - 30 części objętościowych komponentu zestalającego, ilość znanych odpadów przemysłu hutniczego stanowi 20 - 30 części objętościowych komponentu zestalającego, a ilość znanych odpadów przemysłu energetycznego stanowi 40 - 60 części objętościowych komponentu zestalającego.