OTVÍRKOVÉ A PŘÍPRAVNÉ PRÁCE

Hlavní způsoby otvírky

Otvírka štolami

Tento systém představuje nejstarší, nejjednodušší a nejhospodárnější způsob otvírky ložisek. Lze ji ale použít pouze v příhodných topografických podmínkách. Štoly se razí buď napříč ložiskem jako překopy nebo ve směru ložiska jako sledné. Většinou je otvírka provedena několika štolami nad sebou, z nichž nejnižší slouží jako odvodňovací (dědičná).

Tvar a výstuž štol je stejná jako u překopů. Jejich ústí musí být vždy v ohnivzdorném provedení. Stoupání štol bývá 4 až 5 mm/m pro snadný odtok vody a dopravu.

Otvírka úklonnými jámami

Tento způsob otvírky se používá tehdy, má-li ložisko s menším úklonem výchoz v plochém terénu blízko pod povrchem nebo má-li ložisko opačný úklon, než je sklon svahu terénu.

Úklonná jáma se může hloubit přímo v ložisku nebo v jeho podloží, a to v takové vzdálenosti, aby na ni již nepůsobily tlakové účinky a deformační projevy vyvolané dobýváním ložiska. Tento způsob byl používán v nučickém železorudném revíru. Úklonnou jámou byla také otvírána některá hnědouhelná a lignitová ložiska.

Pro odtěžení v úklonných jámách se používá vrátek, lanovka, podstavníky pro vozy, skipy nebo pásová doprava.

Otvírka svislými jámami

Ploše až polostrmě uložená ložiska s mocnějším nadložím a hlavně strmě uložená ložiska, upadající do velkých hloubek, se dnes otevírají téměř výhradně svislými jámami. U otvírky svislými jámami je možno jámu hloubit zčásti v ložisku, zčásti v jeho nadloží nebo podloží. Hloubení přímo v ložisku se uplatňuje pouze vyjímečně, má spíše průzkumný charakter a hodí se jen pro malé hloubky.

U ploše až mírně ukloněných ložisek se jáma hloubí vždy přes nadloží. Pro ochranu jámového stvolu, přilehlých důlních děl a pro ochranu povrchových staveb blízko jámy je nutno ponechávat ochranný pilíř, v němž se užitkové surovina vůbec nedobývá, nebo dobývá za zvlášť upravených podmínek (dobývání jámových ohradníků).

U strmě uložených ložisek se jáma hloubí pokud možno vždy v podloží, a to v takové vzdálenosti od ložiska, aby ochranné pilíře neblokovaly zásoby užitkových nerostů těchto ložisek.

V nadloží se jáma hloubí pouze tehdy:

• jsou-li podložní horniny tektonicky velmi porušené, nesoudržné nebo vodonosné, takže hloubení a udržování jámy by bylo obtížné a nákladné.
• má-li povrch stejný úklon jako ložisko, takže jáma umístěná v jeho nadloží je kratší než jáma založená v podloží.

Hlavní zásady pro určení zarážkového bodu jámy vzhledem k vlastnímu ložisku a jeho celkovým úložním poměrům:

• jáma se má založit tak, aby zásoby užitkové nerostné suroviny v nutně ponechaném ochranném pilíři byly co nejmenší.
• u víceslojového ložiska je účelné jámu založit blízko vymýtiny, ve vyhluchlé části, popřípadě i v tektonicky porušené části ložiska, která se prokazatelně nebude dobývat.
• při zvrásněném uložení slojí je z hlediska množství vázaných zásob výhodnější založit jámu v antiklinále než v synklinále.
• u slojových ložisek značného plošného rozsahu je výhodné umístit jámu do těžiště zásob.
• u ložisek, která tvoří masy, pně, čočky apod. je možná alternativa založit jámu mimo ložisko.
• excentricky se umísťuje zpravidla svislá jáma u ložisek se zvodnělými horizonty v nadloží (hnědouhelná a lignitová ložiska).

Otvírka kombinovaná

Kombinovaný způsob otvírky se často používá u ložisek, která byla do menších hloubek otevřena jednoduchými způsoby, ale pro větší hloubky se musí otvírka přizpůsobit dosavadním poměrům. Nejčastěji se takto provádí znovuotevření starých důlních děl. U nových dolů se kombinovaná otvírka používá také pro kombinaci dopravních kolejových a bezkolejových systémů (úklonná důlní díla pro sjezd bezkolejových mechanismů - rampy)

Rozčlenění ložiska pro dobývání

Je-li v dobývacím prostoru uloženo vodorovně nebo pod malým úklonem jen jedno ložisko, zpravidla plástevnatého typu, zřizuje se pouze jedno patro - tzv. otvírka bez pater. Další rozčleňování ložiska následuje ihned po otvírce z povrchu, a to přímo v ložisku nebo v jeho podloží. Jsou-li blízko sebe uložena dvě taková deskovitá ložiska (sloje), zřizuje se pro ně rovněž jen jedno patro zpravidla ve spodní sloji nebo pod ní a na toto patro se pak soustřeďuje těžba z obou slojí pomocí šibíků, sýpů nebo dovrchních překopů. Jsou-li vodorovné sloje nebo rudná tělesa uložena ve větších svislých vzdálenostech, musí se pro každé z nich zřídit samostatné patro.

Ukloněná ložiska se rozdělují ve svislém směru na patra (otvírka blízkými nebo vzdálenými patry), jejichž vzdálenost, tj. svislá výška mezi dvěma patry , závisí na úložných poměrech, dobyvatelných zásobách a technologii dobývání. Při menších úklonech se často patrová vzdálenost dělí dále na mezipatra, přičemž spojení s patrem obstarávají úklonné chodby nebo šibíky. Otvírku strmě uložených ložisek tvoří soustava směrných a oddílových překopů.

Otvírka bez pater

Při této metodě, kdy se razí základní otvírková důlní díla přímo v ložisku, odpadají překopy a hornické práce v průvodních horninách se omezují jen na vyřizování tektonických poruch. Do jednotlivých úseků dobývacího prostoru se razí dopravní chodby a s nimi rovnoběžně výdušné chodby, kolmo na ně pak chodby rozčleňovací. Na rozčleňovací chodby pak již navazují chodby přípravné, jejichž hustota a orientace závisí na zvolené dobývací metodě.

U lignitových a hnědouhelných slojí, kde jsou průvodní horniny zpravidla méně pevné než vlastní ložisková výplň, platí při menších mocnostech zásada, že ve stropě náraziště je nutno ponechat dostatečně pevnou ochrannou uhelnou vrstvu. U sloje větší mocnosti (5 až 32 m) se ponechává ochranná uhelná vrstva jak ve stropě, tak i v počvě náraziště.

U ploše uloženého rudného ložiska se otvírkové překopy razí v podloží. Spojení s ložiskem je soustavou komínů, která také slouží jako zásobníky pro vytěženou rudu.

Otvírka blízkými patry - nafáráním slojí

Tento způsob otvírky se používá u ukloněných slojí, dělených ve svislém směru na tzv. blízká patra. Otvírkové překopy se razí přibližně kolmo na směr slojí do nadloží a podloží a postupně se tak otvírají jednotlivé sloje. V každé sloji se razí na patrech hlavní patrové chodby a z nich svážné nebo úpadnice.

Ze svážných se razí dělící chodby, kterými se plochá výška patra rozděluje na mezipatra v závislosti na stanovené úklonné délce porubů. Jednotlivé dělící chodby se navzájem propojují prorážkami, které slouží zpočátku k větrání a později se z nich začínají rozvíjet stěnové poruby. Otvírka blízkými patry vyhovuje dolům s menší těžbou při středně velkém dobývacím prostoru. Její hlavní nevýhodou je malá možnost koncentrace těžby a vysoké náklady na údržbu velkého počtu otvírkových důlních děl.

Otvírka vzdálenými patry - podfáráním slojí

Základním znakem tohoto způsobu otvírky je, že se dobývací prostor rozděluje soustavou vodorovných překopů - ražených jak ve směru slojí, tak kolmo na jejich směr - na jednotlivá porubní oddělení. Překopy jsou situovány pod skupinou slojí, sloje se z nich otvírají soustavou šibíků, na něž se soustřeďuje těžba. Šibíky jsou vybaveny spirálovými skluzy pro dopravu rubaniny a klecemi pro dopravu materiálu a lidí.

Při otvírce se z náraziště vedou na obě strany k hranicím dobývacího prostoru směrné překopy (západní a východní překop) a kolmo na ně pak oddílové překopy (1, 2 ..oddílový překop). Dobývací prostor se tak rozdělí na porubní oddělení. Z oddílových překopů postupuje otvírka slojí těžními a větrními šibíky. Ze šibíků se pak v každé sloji razí sběrné chodby a z nich pak porubní chodby, které ohraničují stěnové poruby.

Výhoda tohoto způsobu otvírky je v možnosti zavedení plné mechanizace v porubech a s ní spojená koncentrace těžby, dále nízké provozní náklady na pomocné práce, dopravu a údržbu. Nevýhodou jsou vyšší investiční náklady na otvírku patra.

Otvírka strmě uložených ložisek

Strmě uložená ložiska slojového typu se nejčastěji otevírají podle následujícího postupu. Z náraziště jsou vedeny hlavní překopy na směr slojí, tj. do nadloží a podloží. V podloží každé slojové skupiny se razí z hlavního překopu směrné překopy a z nich pak oddílové překopy a šibíky. Patrová výška se rozdělí mezipatrovými překopy na mezipatra, z nichž se pak připravuje každá sloj samostatně.

U ložisek žilného typu se razí z hlavních překopů sledné chodby zpravidla v podložních žilách nebo se vedou směrné překopy buď v podloží celého ložiska, nebo mezi skupinami žil.

Mocná až velmi mocná ložiska (4 a více metrů) se opět otevírají soustavou hlavních, směrných a oddílových překopů. Směrné překopy jsou situovány zpravidla v podloží, někdy jako dvojité, spojené navzájem krátkými překopy. U velmi mocných ložisek se často mimo směrné překopy v podloží razí i další směrný překop v nadloží.

Otvírku strmě uložených ložisek čočkovitého tvaru charakterizuje nutnost každou čočku nebo skupinu čoček otvírat samostatným překopem nebo skupinou překopů podle tvaru a rozměrů čoček.

 

Přípravné práce

K přípravným pracem patří ražba všech důlních děl v ložisku potřebných pro zahájení dobývání a pro jeho udržení na plánované úrovni. Jsou to chodby (patrové, mezipatrové, úklonné), prorážky (pro zahájení porubu, pro větrání, kvůli tektonice) a obtínky (místní závaly, stlaky).

Přípravné práce navazují na patrovou nebo mezipatrovou otvírku (překopy, šibíky apod.), jejich rozsah a celkový charakter již úzce souvisí s použitou dobývací metodou.

Podle způsobu jak se porub - jakožto prostorové a rozsáhlé důlní dílo - vytváří a jak na něj navazují vyrubané prostory, lze v podstatě dobývání rozdělit na dobývání v komorách, dobývání na krátkém uzavřeném porubním boku (pilířování a zátinkování) a dobývání na volném otevřeném porubním boku (stěnování). Tímto rozdělením je možno obsáhnout téměř všechna uhelná ložiska, podstatnou část ložisek nerudných surovin a částečně i rudná ložiska, hlavně ploše uložená ložiska o menší mocnosti.

Přípravné práce pro dobývání v komorách

Z technologického hlediska se dají komory vytvářet buď systematickým ražením širších chodeb vedle sebe, mezi nimiž se ponechávají podpěrné pilíře, které chrání komoru před zavalením (metoda komora - pilíř), nebo postupným rozšiřováním původně vyražené maloprofilové porubní chodby do boků a stropu.

Příprava na dobývání metodou komora - pilíř se omezuje pouze na ražbu dvojic základních dopravních a větrních chodeb, z nichž pak vycházejí vlastní komorové chodby. Ty mají šířku až 10 m, délku 50 - 100 m a výška vyplývá z mocnosti dobývaného ložiska.

Přípravné práce pro dobývání na krátkém uzavřeném porubním boku

Při tomto způsobu dobývání se užitkový nerost z poměrně nízkých a krátkých pilířů uvolňuje v podstatě dvěma způsoby:

U prvního způsobu se z krátkého pilíře prorážkou oddělí užší pilíř, který se dalšími prorážkami člení na malé pilířky - pilířování.

U druhého způsobu se pilíř dobývá úzkou čelbou (3 - 6 m) - zátinkou -, která se razí na krátkou vzdálenost do boků výchozí porubní chodby nebo podél závalu.

Přípravné práce pro obě dobývací metody, které mají mnoho obměn, záleží v podstatě ve vyražení základních pilířových nebo zátinkových chodeb (zpravidla zajištěných dřevěnou výstuží). ostatní ražené chodby jsou již součástí dobývací metody.

Příkladem přípravy pro směrné pilířování na zával může být způsob používaný na některých kladenských dolech. Z hlavní těžní chodby se postupně razí dovrchní těžní chodby až k výdušné chodbě umístěné ve vzdálenosti 10 až 20 m od stařin. První dovrchní chodba je ve vzdálenosti 50 m od stařin nebo od hranice úseku, další dovrchní chodby mají stejné vzdálenosti. Z těchto chodeb se postupně razí směrem ke stařinám směrné pilířové chodby, kterými se pole rozdělí na pilíře asi 12 m široké. Úklonná výška mezi hlavní těžní chodbou a výdušnou chodbou je asi 100 m. Všechny chodby se razí u počvy sloje.

Přípravné práce pro dobývání na volném otevřeném porubním boku

Charakteristickým znakem dobývání na volném otevřeném porubním boku je, že po délce stěnového porubu o délce několika set metrů se pravidelně rozpojuje stále stejně široký pruh užitkového nerostu. Pracovní prostor je mezi bokem porubu a vyrubaným prostorem (závalem nebo zakládkou) a je pravidelně zajišťován výstuží. takto vytvořený porub má vždy dva východy a je typický hlavně pro stěnování.

Přípravné práce pro stěnové dobývání se skládají z ražby patrových a mezipatrových chodeb a prorážek a mohou být vedeny tak, aby v porubním úseku bylo možno dobývat od překopu nebo těžní základny jedním směrem (jednokřídlové dobývání) nebo dvěma směry (dvoukřídlové dobývání).

Vzhledem k hranici dobývacího prostoru nebo dobývacího úseku se vedou přípravné práce pro dobývání od hranice, z pole a ke hranici, do pole a ve vztahu k úklonu ložiska směrně, úklonně (dovrchně, úpadně) a diagonálně.

Při dobývání mocných černouhelných slojí nad 3,5 m stěnováním v lávkách je možno razit přípravné práce pro každou lávku samostatně nebo vyrazit jediný systém přípravy pro dvě lávky, dobývané současně. Profily chodeb se pak volí tak, aby bylo zajištěno dostatečné odvětrání a odtěžení rubaniny z obou stěnových porubů.

 

Zvláštnosti v přípravných pracích u strmě uložených rudných ložisek

Rozdělení ložisek na dobývací bloky

Rudná ložiska se pro dobývání rozčleňují zpravidla na bloky. Těžební blok je po úklonu ohraničen patrovými chodbami (v plochém a polostrmém uložení dělícími chodbami) a po směru nejčastěji dvěma komíny.

Rozměry blok jsou dány dobývací metodou, vlastnostmi rudní výplně a průvodních hornin. Při strmém a polostrmém uložení se bloky v ložisku rozmísťují po směru ložiska, napříč ložiskem nebo kombinovaně.

Směrně se bloky rozmisťují při mocnostech ložiska do 15 až 20 m. Napříč ložiskem se rozmísťují bloky při mocnostech do 60 až 80 m. Kombinovaně se bloky rozmísťují při mocnostech nad 60 až 80 m.

U většiny dobývacích metod se blok neodtěžuje v celém rozsahu, ale jen v komoře, chráněné po dobu dobývání systematicky ponechanými pilíři rudy. po stranách chrání komoru mezikomorové pilíře, ve spodní části se ponechává nadchodbový pilíř s výpustným systémem a pod vrchní výdušnou chodbou zůstává stropní ochranný pilíř.

Výpustné systémy s nálevkami

U všech variant tohoto výpustného systému je ve dně komory v nadchodbovém pilíři vytvořen systém nálevek, do kterých padá rubanina.. Nálevky vyúsťují krátkou výpustí na dopravní chodbu.

Výpusti sýpů bývají opatřeny uzávěry pro snadné plnění rudy přímo do důlních vozů. Pokud jsou výpusti bez uzávěrů, ruda se nakládá z počvy dopravní chodby nakladači nebo škrabáky.

V některých případech se výpustný systém s nálevkami doplňuje ještě o roštové komory, kdy mezi výpustí z nálevky a dalším sýpem je rošt s otvory o velikosti odpovídající požadované kusovitosti rubaniny. Přístup do roštové komory je z tzv. roštové chodby. Tento způsob požaduje nadchodbový pilíř značné výšky, proto se používá pouze ve zvláštních případech.

Výpustné systémy se zářezem

Podstata výpustného systému se zářezem je v tom, že místo nálevek se ve dně komory vytvoří po celé její délce zářez lichoběžníkového průřezu. Tento systém lze použít pouze v příznivých báňsko-geologických podmínkách.

Výpustný systém s rovným dnem

Rozdíl proti výpustnému systému se zářezem je hlavně v tom, že se souvislý zářez nedělá v nadchodbovém pilíři, ale vytváří se z rozrušené rubaniny v úrovni podseku. Tímto uspořádáním se sníží výška výpustného systému a jeho příprava se omezí pouze na ražení chodeb.

 

Obrazová příloha