Zestaw I - Zarys górnictwa przedmiot kierunkowy.doc

Zestaw I - Zarys górnictwa – przedmiot kierunkowy

1. Kryteria wyboru metod i systemów eksploatacji złoża.

2. Warunki formalno – prawne eksploatacji złóż.

3. Technologie eksploatacji złóż w górnictwie podziemnym i odkrywkowym.

4. Klasyfikacja zasobów.

5. Lokalizacja złóż surowców mineralnych w Polsce.

6. Mechanizacja robót w górnictwie podziemnym i odkrywkowym.

7. Technologie robót strzałowych w górnictwie.

8. Wpływ działalności górniczej na środowisko przyrodnicze.

9. Podział surowców mineralnych wg kryterium wykorzystania w gospodarce.

10. Zagrożenia naturalne towarzyszące działalności górniczej.

1.     Kryteria wyboru metod i systemów eksploatacji złoża

Wybór systemu eksploatacji zależy od następujących czynników:

od naturalnych warunków geologicznych, na które oprócz możliwości wyboru rejonów złóż zalegających w dogodniejszych warunkach człowiek zasadniczo nie ma wpływu (grubość złoża, kąt nachylenia złoża, własności skał stropowych, złoża i skał spągowych, zaburzenia w zaleganiu);

od naturalnych warunków górniczo - geologicznych, nad którymi człowiek potrafi w pewnym stopniu panować (pożary, wybuchy gazów, tąpania, zbiorniki wodne, ciśnienie eksploatacyjne);

od możliwych do zastosowania środków techniczno-organizacyjnych, które zależą wyłącznie od człowieka (mechanizacja i automatyzacja oraz organizacja poszczególnych procesów produkcyjnych),

od uwarunkowań ekonomicznych, tzn. koszty wydobycia powinny być najniższe z możliwych przy zachowaniu bezpieczeństwa robót i wymogów dotyczących wykorzystania zasobów (straty, zubożenie).

Grubość, nachylenie złoża oraz własności stropu są głównymi czynnikami naturalnymi wpływającymi na wybór systemu wybierania.

Różnice w podziale ze względu na grubość wynikają z technologii wybierania złóż.

Bezpośredni wpływ na sposób likwidacji zrobów ma rodzaj skał stropowych. Dla ułatwienia wyboru systemu eksploatacji opracowano różne klasyfikacje skał stropowych. Prof. W. Budryk podał następującą klasyfikację skał stropowych:

klasa 1              -              nad złożem występuje strop bezpośredni łatwo ulegający zawałowi, o grubości powyżej pięciokrotnej grubości złoża;

klasa 2              -              nad złożem występuje strop bezpośredni o grubości mniejszej od pięciokrotnej grubości złoża;

klasa 3              -              nad złożem brak jest stropu bezpośredniego i występuje strop zasadniczy;

klasa 4              -              nad złożem występują skały zdolne do uginania, bez przerywania ciągłości.

Przy pierwszej klasie stropu zaleca się stosować systemy z zawałem stropu. Późniejsze badania wykazały, że systemy z zawałem stropu można z powodzeniem stosować przy mniejszej grubości stropu bezpośredniego (od około 2-krotnej grubości złoża). Klasyfikacja prof. W. Budryka ma charakter opisowy. Badania zachowania się skał stropowych doprowadziły do powstania wielu klasyfikacji ilościowych.

Każdy system eksploatacji powinien uwzględniać:

aktualne możliwości techniczne;

bezpieczeństwo pracy dla ludzi;

minimalne straty kopaliny w złożu;

optymalna wydajność i wysoką koncentracje wydobycia;

ochronę powierzchni (obiektów budowlanych i inżynierskich, lasów gleby i stosunków wodnych);

ochronę obiektów górniczych podziemnych.

Złoże i otaczające go skały charakteryzują się parametrami geometrycznymi, własnościami strukturalnymi i fizyko – mechanicznymi. Czynniki te decydują o empirycznym określeniu kształtu i wielkości elementarnej przestrzeni dogodnej dla ludzi i maszyn urabiających złoże, tzw. Wyrobiska eksploatacyjnego (wybierkowego), nazywanego w szczególności: ubierką, zabierka lub komorą. W odpowiednio zabezpieczonej części wyrobiska eksploatacyjnego, zwanej przestrzenią robocza lub przodkiem, przebywa górnik, gdzie posługując się narzędziami i maszynami wydajnie i ekonomicznie wybiera złoże.

Warunki naturalne złóż węglowych decydujące o wyborze systemu eksploatacji:

głębokości zalegania pokładu;

grubości pokładu;

nachylenia pokładu;

urabialność węgla;

występowanie zagrożeń naturalnych (gazowe, samozapalność, tąpania, wyrzuty gazu i skał, wodne);

własności skał otaczających (stropowych i spągowych).

Warunki techniczne decydujące o wyborze systemu eksploatacji:

względy ochrony powierzchni, poziomów wodonośnych i obiektów górniczych podziemnych;

mechanizacja obudowy, urabiania i odstawy.

2.     Warunki formalno – prawne eksploatacji złóż.

Aktualnie obowiązujące procedury dopuszczania eksploatacji górniczej pod dobrami podlegającymi ochronie, generalnie obejmują cały teren górniczy. Decyzyjne dopuszczania eksploatacji towarzyszą wszystkim etapom zagospodarowania złoża. Mając na uwadze obecny stan prawny, wyróżnić można następujące etapy systemu decyzyjnego:

wykonywanie prac geologicznych,

udzielanie koncesji na wydobywanie kopaliny,

sporządzanie miejscowego planu zagospodarowania przestrzennego,

projektowanie zagospodarowania złoża,

planowanie i prowadzenie ruchu zakładu górniczego,

likwidację zakładu górniczego.

Towarzyszące wymienionym etapom procedury postępowania administracyjnego scharakteryzowano w sposób przeglądowy w tablicy 1. Uwidoczniono w niej wymagane dla danej procedury dokumentacje, które przedsiębiorca obowiązany jest posiadać, aktualizować i przedkładać właściwym organom oraz rodzaj decyzji związanych z dopuszczaniem eksploatacji górniczej.

3. Technologie eksploatacji złóż w górnictwie podziemnym i odkrywkowym

Technologie eksploatacji złóż w górnictwie podziemnym – klasyfikacja:

Podział ze względu na rodzaje wyrobisk eksploatacyjnych

Systemy ubierkowe

ścianowe

filarowo-ubierkowe

ubierkowe pasami

systemy zabierkowe

długich zabierek

filarowo-zabierkowe

systemy komorowe

komorowe właściwe

komorowo-filarowe

ubierkowo-komorowe

systemy blokowe

z czołowym wypuszczaniem urobku

z wypuszczaniem urobku przez otwory wysypowe (leje)

Podział ze względu na sposób kierowania stropem:

               a) eksploatacja z ochroną stropu

podsadzka hydrauliczna

podsadzka pneumatyczna

               b) eksploatacja z zawałem

               c) eksploatacja z ugięciem stropu

3) Podział ze względu na kierunek wybierania:

         a) systemy podłużne

         b) systemy poprzeczne

        c) systemy przekątne

4) Podział ze względu na grubość złoża:

             a) eksploatacja na całą grubość złoża

             b) eksploatacja warstwami

      5) Podział ze względu na zwrot eksploatacji:

            a) eksploatacja do pola ( do granic obszaru górniczego )

            b) eksploatacja od pola ( od granic obszaru górniczego )

3.     Klasyfikacja zasobów

Zasoby geologiczne                          Skała płonna

Zasoby bilansowe                              Zasoby  pozabilansowe 

Zasoby przemysłowe                         Zasoby nieprzemysłowe            

Straty zasobów przemysłowych.       Straty zasobów nieprzemysłowych

Zasoby operatywne          

                                                 Zubożenie

                              Zasoby eksploatacyjne

Udostępnione                         Nie udostępnione

Przygotowane                        Nieprzygotowane

Powiązania kryteriów bilansowości i przemysłowości zasobów z etapami działalności geologiczno-górniczej.

Kryteria geologiczne zasobów                      Poszukiwanie złóż

                                                                              Rozpoznanie złóż w kat. C2+C1

Kryteria bilansowości zasobów

                                                                                Dokumentacja geologiczna

                                                                              Studium możliwości

Kryteria przemysłowości zasobów 

                                                                             Studium przedinwestycyjne

                                                                                      Ostateczna wersja projektu zagospodarowania

                                                                              Rozpoznanie zasobów w kat.B+A

Kryteria przemysłowo-eksploatacyjne

            dla bloków

                                                                                 Eksploatacja zasobów

Zasoby bilansowe– zasoby złoża lub jego części, którego cechy naturalne spełniają wymagania określone przez kryteria bilansowości i umożliwiają podejmowanie jego eksploatacji

Zasoby pozabilansowe– zasoby złoża lub jego części, którego cechy naturalne powodują iż jego eksploatacja nie jest możliwa obecnie, ale przewiduje się, że będzie możliwa w przyszłości np. w wyniku postępu technicznego

Zasoby przemysłowe– część zasobów bilansowych, która może być przedmiotem opłacalnej eksploatacji.

Zasoby nieprzemysłowe-część zasobów bilansowych, których eksploatacja nie jest możliwa w warunkach określonych przez projekt zagospodarowania złoża

Straty w zasobach będące częścią zasobów przemysłowych i nieprzemysłowych przewidzianą do pozostawienia w złożu, która na skutek zamierzonego sposobu eksploatacji nie da się wyeksploatować w przewidywalnej przyszłości, w sposób uzasadniony technicznie i ekonomicznie

5. Lokalizacja złóż surowców mineralnych w Polsce.

Węgiel kamienny i brunatny

W Polsce złoża występują w trzech zagłębiach: Górnośląskie Zagłębie Węglowe (GZW) i Lubelskie Zagłębie Węglowe (LZW) i Dolnośląskie Zagłębie Węglowe (DZW).
Wydobywanie węgla prowadzi się aktualnie jedynie w dwóch z nich a mianowicie: w GZW, które jest tradycyjnie głównym zagłębiem Polski, gdzie zlokalizowana jest największa ilość kopalń oraz w LZW. Trzecie zagłębie, DZW, ma jedynie znaczenie historyczne.
 

Największe i najważniejsze złoże węgla brunatnego występuje w Bełchatowie koło Piotrkowa Trybunalskiego. Pochodzi z niego około 57 % krajowego wydobycia. Pozostałą część krajowego zapotrzebowania pokrywa wydobycie ze złoża Turów koło Bogatyni i złóż rejonu konińskiego: Pątnów, Lubstów i Adamów. Na złożu Bełchatów pole Szczerców trwają prace udostępniające.
 

Ropa naftowa i gaz ziemny

Udokumentowanych złóż gazu ziemnego jest w kraju 242.
W Polsce złoża gazu ziemnego występują przede wszystkim na Niżu Polskim: w regionie wielkopolskim i na Pomorzu Zachodnim oraz na przedgórzu Karpat, a ponadto niewielkie zasoby gazu występują również w małych złożach obszaru Karpat oraz w polskiej strefie ekonomicznej Bałtyku

Surowce metaliczne, chemiczne i skalne
Pod względem wielkości produkcji miedzi Polska znajduje się wśród największych światowych potęg.
Polska posiada także bardzo duże złoża siarki.
Złoża siarki rodzimej występują w północnej części zapadliska przedkarpackiego w rejonie Tarnobrzega (złoża Osiek, Baranów, Machów, Jeziórko), Staszowa (złoża: Solec i Grzybów) oraz Lubaczowa (złoże Basznia).

Wielkim bogactwem kraju jest sól kamienna, której zasoby ocenia się na ponad 80 mld ton.
Podstawowe znaczenie mają obecnie złoża soli w centralnej części Polski (złoża Kłodawa, Góra, Mogilno) oraz jako złoża pokładowe z monokliny przedsudeckiej (złoże Sieroszowice), a także na północy kraju, pomiędzy Łebą a Puckiem (złoża Zatoka Pucka, Łeba).
Wydobycie złóż na Śląsku, w tym tradycyjnym zagłębiu solnym wstrzymano już prawie całkowicie.

Obszar występowania złóż rud cynku i ołowiu w północnym i północno-wschodnim obrzeżeniu Górnośląskiego Zagłębia Węglowego zwany jest również obszarem śląsko-krakowskim. Lokalizują się w nim złoża rud Zn-Pb o znaczeniu przemysłowym.
 

Obszar złożowy rud miedzi na monoklinie przedsudeckiej rozciąga się od Lubina na południowym wschodzie do Bytomia Odrzańskiego (obszar 60 km długi i 20 km szeroki). Jest to właściwie jedno złoże eksploatowane przez kopalnie Lubin-Małomice, Polkowice, Sieroszowice i Rudna.

Na całym obszarze Polski występuje wiele cennych surowców skalnych, używanych do produkcji materiałów budowlanych, min.:

Złoża surowców kaolinowych powstały na znacznym obszarze na przedpolu Sudetów. Obejmują masywy granitowe Strzegomia-Sobótki, Strzelina i niektóre rejony Gór Sowich i Gór Izerskich.
Większość złóż czystych dolomitów występuje na terenie województw śląskiego, dolnośląskiego i małopolskiego. Surowiec z tych złóż charakteryzuje się najlepszymi parametrami jakościowymi i spełnia kryteria bilansowości jako dolomit hutniczy. Na Dolnym Śląsku występują również złoża dolomitów wykorzystywanych w przemyśle ceramicznym. Najbardziej znane złoża znajdują się w okolicach Jeleniej Góry (Rędziny) i na obszarze Kotliny Kłodzkiej.
Jako złoża piasków udokumentowano w rejonie między Gorzowem Śląskim a Żarkami, słabo zwięzłe piaskowce i piaski jury środkowej okolic Szydłowca, Wąchocka, Skarżysko-Kamiennej, Opoczna i Iłży. Piaski formierskie kredowe znane są głównie z Niecki Tomaszowskiej (występują tu obok piasków szklarskich) oraz z Dolnego Śląska, z Niecki Bolesławieckiej i okolic Krzeszówka.

7. Technologie robót strzałowych w górnictwie

Środkami strzałowymi są używane w zakładach górniczych materiały wybuchowe oraz środki inicjujące i zapalające.

Środkami inicjującymi są spłonki, zapalniki elektryczne ostre, lonty detonujące, opóźniacze detonujące, detonatory oraz inne środki służące do zainicjowania materiału wybuchowego.

Środkami zapalającymi są lonty prochowe, zapalacze lontowe, zapalniki elektryczne nieostre i inne środki służące pośrednio do zainicjowania materiału wybuchowego.

Ładunkiem materiału wybuchowego jest materiał wybuchowy uzbrojony środkiem inicjującym lub zapalającym.

Sprzętem strzałowym są używane w zakładach górniczych urządzenia i przyrządy służące do przenoszenia i przewożenia środków strzałowych; sporządzania ładunków materiału wybuchowego oraz ich ładowania, łączenia, pomiaru i odpalania.

8. Wpływ działalności górniczej na środowisko przyrodnicze
 

DEGRADACJA GEOTECHNICZNA (geomechaniczna) polega na zniszczeniu profilu glebowego wskutek prac ziemnych, zwłaszcza górniczych. Powstaje również na skutek składowania odpadów w formie zwałowisk, wysypisk, stawów osadowych itp.
Przejawem tej degradacji jest tworzenie wyrobisk, szczelin, lejów, zwałowisk górniczych i innych form deformacji.
Problem degradacji geomechanicznej dotyczy okręgów górniczych województwa dolnośląskiego:

*Turoszowskiego (gdzie eksploatowany jest odkrywkowo węgiel brunatny)
* Dolnośląskiego Zagłębia Węglowego
* Legnicko - Głogowskiego Okręgu Miedziowego
* okręgów eksploatacji surowców skalnych: Bolesławskiego, Lubańskiego, Złotoryjskiego, Wałbrzyskiego, Strzelińskiego i Kłodzkiego.

Przekształcenia geomechaniczne – powstają w wyniku urabiania skał, składowania urobku i odpadów oraz na skutek przekształceń hydrogeologicznych.

URABIANIE SKAŁ - polega na odspajaniu kawałków skały od calizny i ich rozdrabnianiu bez zmiany stanu skupienia albo na zmianie stanu skupienia skały w stan ciekły lub gazowy. W zależności od zastosowanego sposobu, skały urabia się mechanicznie lub wykorzystuje technikę strzelniczą, ługowanie, wytapianie, zgazowanie itp. W każdym przypadku, po usunięciu urobku, powstaje wyrobisko podziemne lub odkrywkowe.

SKŁADOWANIE UROBKU I ODPADÓW ma swoje konsekwencje w zakresie przekształceń geomechanicznych w postaci: składowisk kopaliny (np. siarki, węgla kamiennego), zwałowisk skały płonnej towarzyszących wyrobiskom odkrywkowym, a także hałd i składowisk odpadów stałych lub półpłynnych pochodzących z przeróbki kopalin. W każdym przypadku budowle te przyczyniają się do zmiany ukształtowania powierzchni terenu.
 

PRZEKSZTAŁCENIA HYDROGEOLOGICZNE mogą być przyczyną wtórnych (tzn. nie związanych bezpośrednio z urabianiem skał) deformacji powierzchni terenu typu kompresyjnego, suffozyjnego, zapadliskowego lub kominowego.

 

Wtórne przekształcenia geomechaniczne:
Powstają w wyniku:

*powolnego przemieszczania się skał, np. osiadania stropu wyrobiska podziemnego na posadzce, pełzania gruntu na zboczu odkrywki lub składowiska,
*gwałtownego przemieszczania się skał, np. podczas zawału stropu wyrobiska podziemnego,
*drgań cząstek skalnych powstających w czasie wstrząsu, spowodowanego przyczynami związanymi z eksploatacją górniczą.

Ujawniają się na powierzchni w postaci :

deformacji ciągłych- zmian ukształtowania powierzchni terenu, nie powodujących przerwania jej ciągłości, które są konsekwencją przemieszczeń skał wewnątrz górotworu, wywołanych podziemnymi robotami górniczymi.

Podstawową formą tych deformacji jest niecka obniżeniowa, której wskaźnikami są:

- obniżenie
- przemieszczenie poziome
- nachylenie
- krzywizna
- odkształcenie poziome

deformacji nieciągłych -makroskopowo stwierdzanych zmian przy powierzchniowych warstw gruntu, powodujących przerwanie ich ciągłości. Deformacje nieciągłe dzielą się na:

- liniowe (pęknięcia, szczeliny, progi, rowy, itp.) związane z obniżeniami terenu, tworzą
się nad szybko postępującymi frontami eksploatacyjnymi.

- powierzchniowe (leje, zapadliska) uwarunkowane istnieniem pustek w górotworze oraz
określonymi właściwościami fizyczno-mechanicznymi nakładu.

-osuwisk lub obrywów skarp i zboczy wyrobisk odkrywkowych oraz składowisk urobku i odpadów górniczych.

9. Podział surowców mineralnych wg kryterium wykorzystania w gospodarce

Surowiec mineralny - wydobyta ze złoża kopalina użyteczna, mająca zastosowanie w gospodarce, produkt przemysłu wydobywczego. Jest składnikiem środowisk przyrodniczych: skorupy ziemskiej, hydrosfery, biosfery i atmosfery.
 

Surowce mineralne możemy podzielić na:

-SUROWCE ENERGETYCZNE:
węgiel kamienny
węgiel brunatny
torfy
bituminy (ropa naftowa, gaz ziemny, ozokeryt, czyli wosk ziemny, łupki bitumiczne)

-SUROWCE METALICZNE
rudy żelaza (limonit, syderyt, hematyt, magnetyt)
metale uszlachetniające stal (nikiel, tytan, wolfram, wanad, molibden, kobalt, cyrkon, rutyl)
rudy metali nieżelaznych (miedzi, cynku, ołowiu, cyny, arsenu, antymonu, bizmutu, kadmu i rtęci)
rudy metali szlachetnych (srebra, złota, platyny)
rudy metali lekkich (glinu, magnezu)

-SUROWCE NIEMETALICZNE
surowce chemiczne (sole, siarka rodzima, piryt, fosforyty, baryt, fluoryt)
surowce skalne (granit, bazalt, porfir, marmur, piaskowiec)
surowce ilaste (kaolin, gliny, asfalt, margle, gipsy)
surowce wulkaniczne (tuf, pumeks)
kamienie szlachetne i ozdobne (diamenty, szafiry, rubiny, szmaragdy, opale, granaty, turkusy, nefryty, topazy, ametysty i inne)
 

10. Zagrożenia naturalne towarzyszące działalności górniczej

1. Zagrożenie gazowe

Zagrożenie gazowe jest związane przede wszystkim z obecnością metanu w górotworze i jego uwalnianiem się w wyniku prowadzonej działalności górniczej. Zjawisko to stwarza potencjalną możliwość zaistnienia wybuchu. Statystyka katastrof górniczych spowodowanych wybuchami metanu lub metanu i pyłu węglowego jest najtragiczniejszą w historii światowego górnictwa podziemnego. W przypadku polskich kopalń węgla kamiennego zagrożenie to jest jednym z najbardziej powszechnych. Największą metanowość bezwzględną od lat mają kopalnie Brzeszcze i Pniówek -odpowiednio 205m3/min i 240m3/minJ

Podstawowym sposobem zwalczania zagrożenia metanowego jest odmetanowanie, które stosuje 17 kopalń o najwyższym zagrożeniu. Ponadto, istotne jest stosowanie ciągłego, automatycznego moni...