DOBÝVÁNÍ RUDNÝCH A NERUDNÝCH SUROVIN

Dobývací metody s otevřeným vyrubaným prostorem

Dobývání souvislým porubem

Tato dobývací metoda je vhodná pro ploše až polostrmě uložená ložiska (do úklonu 40o) s pevnou až středně pevnou ložiskovou výplní, uloženou v pevných průvodních horninách. Maximálně dobývanou mocnost 7 m vymezují požadavky bezpečnosti práce.

Při dobývání souvislým porubem s nepravidelnou čelbou v plochém uložení se ve vydobytém prostoru ponechávají jako nepravidelně rozmístěné pilíře chudé nebo vyhluchlé části ložiska. Někdy se také vyrubaný prostor ještě zajišťuje hráněmi. Při mocnostech nad 3 m je možno pomocí krátkých vrtů postupovat v sestupcích nebo výstupcích.

Dobývání způsobem komora - pilíř

Metoda je vhodná pro dobývání mocných ploše až polostrmě uložených ložisek rozmístěných zpravidla na velké rozloze. Předpokládá se pevná ruda i pevné průvodní horniny. Vzhledem ke snížené výrubnosti je vhodná hlavně pro dobývání méně cenných rud s dostatečnými zásobami v poměrně malé hloubce pod povrchem. Dobývá se v komorách pravidelného tvaru, které jsou od sebe odděleny souvislými nebo v pravidelných řadách rozmístěnými pilíři obdélníkového, čtvercového, kruhového nebo oválného průřezu.

Komory bývají rozmístěny po úklonu (podélná osa komory je kolmá na směr ložiska), po směru nebo diagonálně. Jejich šířka kolísá od 5 do 30 m v závislosti na pevnosti jak nadložních hornin, tak i ložiskové výplně. Šířka pilířů je od 2 až 5 m do 10 až 12 m. Ztráty rudy jsou při samostatných pilířích 15 až 20 %, při souvislých pilířích 40 % a více. Znečištění rudy je okolo 5 %.

Výstupkové dobývání s rozpínkovou výstuží

Tento způsob je vhodný pro dobývání strmě uložených ložisek s úklonem nad 45 až 50o a při mocnostech od 0,8 do 3 až 4 m. Ruda a průvodní horniny musí být pevné. Dobývání bloku je vzestupné ve vodorovných vrstvách jedním nebo řadou výstupků.

Výstupkové dobývání se používá hlavně u žilných ložisek. Ztráty rudy jsou nízké (okolo 2,5 %). Vyrubaná ruda se dopravuje samospádem do sýpů.

Sestupkové dobývání

Sestupkové dobývání se hodí pro ložiska s pevnou a čistou rudní výplní, uložená v pevných průvodních horninách. Příznivý rozsah mocnosti je od 0,8 do 3 m, úklon ložiska musí být větší než 45 až 50o, při menších úklonech je nutno rudu po počvě shrnovat škrabáky. Blok se dobývá sestupně, od vrchní chodby směrem ke spodní chodbě, která ale není nutná.

Tato dobývací metoda se hodí pro dobývání části ložiska, které pod posledním dopravním patrem vykliňuje a není účelné otvírat další patro.

Dobývání otevřenou komorou z mezipatrových chodeb

Používá se v ložiskách s pevnou rudou a pevnými průvodními horninami, hodí se též pro mocná až velmi mocná, strmě, někdy i polostrmě uložená ložiska. V plochém uložení je účelné použít dobývání otevřenou komorou z mezipatrových chodeb pouze u velmi mocných ložisek.

Ve strmě uložených ložiskách o mocnosti do 25 m se rozmísťují komory ve směru ložiska, při mocnosti 25 až 60 až 80 m pak napříč ložiskem. Při mocnostech nad 80 m je možný kombinovaný způsob rozmístění komor, které se od sebe oddělují mezikomorovými pilíři.

Dobývání otevřenou komorou z mezipatrových chodeb charakterizuje dělení bloku na jednotlivá mezipatra, jejichž výška závisí na použití vrtací a trhací techniky. Vlastní čelba pak postupuje vertikálními, někdy i horizontálními záběry.

Při dobývání z mezipatrových chodeb krátkými vrty se jednotlivá mezipatra odvrtávají z příčných zátinek, ražených do boků mezipatrových chodeb. Při směrném rozmístění komor je tak možno stanovit přesně hranici ložiskové výplně, při příčném rozmístění komor pak přesně dodržet šířku dobývky. Jednotlivé záběry oddělují krátké rovnoběžné vrty o délkách do 6 m, a to nejčastěji dovrchně, někdy také úpadně nebo kombinovaně.

Při dobývání z mezipatrových chodeb pomocí středně dlouhých vějířových vrtů se jednotlivé záběry mezipatra odvrtávají přímo z mezipatrových chodeb. Mezipatrové chodby se mohou razit v podélné ose dobývky nebo mohou být na mezipatře umístěny dvě a více chodeb.

Při dobývání horizontálními vrty vedenými z dovrchních komínů jde o horizontální odrubání bloku lávkami z vrtných komor vyražených z dovrchních komínů. Vrty jsou zpravidla vějířovité, někdy i rovnoběžné.

Při dobývání mezipatrovými chodbami s komůrkovými náložemi se tyto nálože umísťují na jednotlivých mezipatrech, přičemž vzdálenost jednotlivých mezipater se volí tak, aby odpovídala délce přímky nejmenšího odporu. Ruda se rozpojuje hromadným odpalem trhavin.

Patrové dobývání otevřenou komorou

Tuto metodu lze použít pro středně mocná a mocná ložiska s pevnou a velmi pevnou ložiskovou výplní a průvodními horninami, bez zřetele k jejich úklonu. Jednotlivé rudné plásty se odvrtávají dlouhými vrty.

Používají se tyto způsoby rozpojování:

• dlouhými svislými rovnoběžnými vrty z nadseku
• dlouhými vějířovými vrty, vedenými dovrchně z vrtných chodeb
• dlouhými horizontálními vrty, které mohou být uspořádány rovnoběžně nebo vějířově.

Dobývací metody s přechodným skladováním rubaniny ve vyrubaném prostoru

Dobývání na skládku

Charakteristickým znakem při všech obměnách dobývání na skládku je to, že se část rudy až do ukončení dobývání skladuje v porubním prostoru. Uskladněná rubanina tvoří jednak pevný povrch pro práci osádky, jednak putující zakládku ve vyrubaném prostoru. Skladovaná rubanina se úplně vypouští až po ukončení dobývání v bloku.

Dobývání na skládku je vhodné hlavně pro strmě uložená ložiska o mocnosti od 1,2 do 10 m. Při větších mocnostech, případně u použití skládkového systému u ložisek plochého nebo polostrmého uložení, se musí jednotlivé bloky orientovat tak, aby se zaručila samospádová doprava rubaniny do výpustného systému při šířce dobývky maximálně 10 m. Při mocnostech pod 1,2 m je třeba přibírat okolní horniny, které ale nelze na skládce oddělovat od rudy.

Průvodní horniny musí být středně pevné až pevné a pokud možno soudržné, rudní výplň má být rovněž pevná. Dalším předpokladem pro dobývání na skládku je čistá ruda bez jílových příměsí a pokud možno bez hluchých partií. Ruda nesmí být náchylná ke slehávání, okysličování nebo samovznícení. Ztráty rudy se pohybují od 2 do 10 % a znečištění od 3 do 10 až 15 % v závislosti na úložních podmínkách a pevnosti průvodních hornin. Ukazatel přípravy se pohybuje u velmi mocných ložisek okolo 2 až 3 m /1000 t, u ložisek mocných může dosáhnout až 12 m/1000 t. Dobývá se bez výstuže, které je potřeba pouze při dobývání tenkých žil pro oddělení jednotlivých dobývek a pro zajištění výdušné chodby.

 

Dobývací metody se zakládáním vyrubaného prostoru

Dobývání s vlastní zakládkou

Zakládkový materiál pro vlastní zakládku je možno získat:

• z přibírky bokových hornin, je-li mocnost žíly (plástu) menší než minimální potřebná pracovní šířka (výška) dobývky
• z vytříděných hlušin tehdy, ukazuje-li se celková dobývaná mocnost z technologického hlediska dostatečná, ale užitková surovina je prorostlá jalovinou, která se ponechává v dobývce
• z chodeb ražených do podloží, případně nadloží dobývky
• z přímé přibírky bokových hornin

Strmě uložená ložiska velmi malé mocnosti se dobývají téměř výhradně ve vzestupných plástech. Jsou-li průvodní horniny soudržnější než ruda, vystřeluje se nejprve ruda a po jejím odtěžení se provádí přibírka nadloží nebo podloží. Při rudě pevnější, než průvodní horniny se používá opačný postup.

Při dobývání cenných rud je třeba zřizovat v dobývkách pevné podlahy, aby se zamezilo ztrátám rudy v zakládce.

Dobývání s cizí zakládkou

Cizí zakládka se může použít při dobývání středně až velmi mocných ložisek téměř ve všech úklonech. Z jednotlivých způsobů zakládání se nejvíce rozšířila sypaná zakládka a v souvislosti s používáním úpravárenských odpadů též zakládka plavená. Při dobývání v ochranných pilířích povrchových staveb se používá zakládka zpevněná (například úpravárenské odpady s cementem) nebo betonová.

 

Dobývací metody se zavalováním rudné výplně a průvodních hornin do vyrubaného prostoru

Dobývání pilířováním a stěnováním

Tyto dobývací metody lze použít u plástevnatých, případně i hnízdovitých ložisek v plochém a polostrmém uložení při málo až středně pevných nadložních horninách, které se při dostatečném obnažení stropu zavalují. Výška stěnového porubu je dána možnostmi jeho vyztužení, mocná ložiska se proto dobývají v lávkách. Při pilířování rozdělují důlní pole chodby na dlouhé pilíře o šířce 50 až 60 m, málokdy až 100 m. Rozdíl mezi pilířováním a stěnováním je ve způsobu výlomu rudy. Při pilířování porub postupuje v zátinkách, při stěnování se dobývá frontálně celá stěna.

Při pilířování se dlouhé pilíře dobývají úzkými nebo širokými zátinkami. V nepříznivých úložních poměrech jsou to úzké zátinky o šířce 2 až 2,5 m, v příznivých poměrech zátinky dosahují šířky 5 až 7,5 m. Jednotlivé zátinky jsou situovány buď těsně vedle sebe, nebo mezi nimi zůstávají úzké pilíře, které se dobývají až před zavalením vydobytého prostoru.

Při stěnování se ruda rozpojuje trhacími pracemi, odtěžování se provádí škrabákem.

Dobývání plástovým závalem

Tato metoda je typická pro strmě uložená, případně ploše uložená mocná ložiska o velké plošné rozloze, zejména tam, kde jsou nad ložiskem snadno se zavalující horniny.. Rudní výplň má mít nižší, případně až střední pevnost.

Podstata metody záleží v tom, že dobývání postupuje shora dolů ve vodorovných plástech o výšce 2 až 3 m, které se po odtěžení rubaniny a položení umělého stropu s postupem porubu zavalují.

Zátinky mohou být uspořádány podélně, příčně nebo radiálně a dají se dobývat jednokřídlově nebo dvoukřídlově. Sousední zátinka se začne rubat až po zavalení zátinky předcházející. po vydobytí a zavalení celého plástu postoupí dobývání do nižšího plástu, kde již byla v předstihu vyražena hlavní plástová chodba.

Dobývání mezipatrovým závalem

Používá se při strmém uložení a středně pevné až pevné, ale rozpukané rudné výplni a nesoudržných a snadno se zavalujících okolních horninách. Rudu nelze na pracovišti přebírat a ruda nesmí být náchylná k samovznícení.

Při dobývání se rubaný blok rozdělí na mezipatra, která se dobývají shora dolů. Dobývá se s umělým stropem nebo bez něj.

Dobývání patrovým (blokovým) závalem

Tento způsob dobývání je vhodný pro dobývání velmi mocných ložisek chudých rud.

Při dobývání přirozeným patrovým závalem musí být ruda poměrně křehká a náchylná k zavalování působením vlastní váhy a tlakem nadložních hornin. Průvodní horniny mají mít malou pevnost. Patro o výšce 40 až 70 m se rozdělí na bloky s půdorysnou rozlohou od 1200 do 7000 m2. Pak následuje podseknutí bloku určeného k dobývání, který se od okolního masívu oddělí několika úzkými skládkovými poruby. Uvnitř podseknutého bloku se ruda pádem sama zavaluje.

Nucený blokový zával se používá při dobývání pevnějších a celistvějších rud, které nemají sklon k samorozrušování. Ruda uvnitř bloku stejného rozměru jako v případě dobývání přirozeným závalem se rozpojuje trhacími pracemi pomocí vodorovných vějířových vrtů. Proto není potřeba provádět odsek od okolního masívu.

 

Zvláštní metody při dobývání uranu

Výstupkové dobývání bez pomocných sýpů

Vyznačuje se nejjednodušším uspořádáním výpustného systému. Velikost přibírky má být taková, aby rozpojená boková hornina zcela vyplnila vyrubaný prostor. Je-li hlušiny nadbytek, odtěžuje se krajními blokovými komíny, které také slouží pro odtěžení rudy.

Výstupkové dobývání s neprodlužovanými pomocnými sýpy

Při tomto způsobu se ruda odtěžuje krajními blokovými komíny. Ostatní sýpy slouží pouze k odtěžení přebytečné hlušiny.

Výstupkové dobývání s prodlužovanými pomocnými sýpy

Některé sýpy slouží pro odtěžování hlušiny a některé pro odtěžení rudy. Tato metoda se používá při nesoudržném nadloží nebo podloží.

Výstupkové dobývání s betonovými podlahami

Používá se v dobývkách s vysokým obsahem uranu, aby se zabránilo jeho ztrátám v zakládce. Betonové podlahy se zřizují strojem na stříkání betonu, umístěného zpravidla na spodní chodbě ve výklenku. Podstatnou část tohoto stroje tvoří zásobníky a dávkovací zařízení, které suchou směs štěrkopísku, cementu a urychlovacích příměsí vhání pomocí tlakového vzduchu do dopravních hadic a dopravuje přes trysku k místu určení. Směs se zvlhčuje přímo v trysce. podlaha vzniká postupným stříkáním od nadloží k podloží o tloušťce 5 až 8 cm s mírným úklonem k sýpu. Pro dokonalé utuhnutí betonu je třeba 24 hodin.

Výběrová dobývací metoda

Spočívá ve vyražení mezipatrových chodeb, v prověření mezipatrových pilířů gama karotáží a ve výlomu zrudnělých míst. K odtěžení se používají dálkově ovládané škrabáky.

Dobývání mocných uranových zrudnělých zón

Mocné zóny zrudnění představuje většinou uranová čerň, zřídkakdy smolinec. Mocnost zón kolísá od 2 až 4 m do 20 i více metrů, úklon je zpravidla polostrmý až strmý. Podle charakteru průvodních hornin i rudné výplně se pro jejich dobývání používá nejčastěji výstupkové dobývání v horizontálních plástech s cizí zakládkou, popřípadě se zakládkou a s výstuží. Další osvědčené metody jsou dobývání v sestupných horizontálních plástech, dobývání sestupným lávkováním z mezipatrových chodeb a dobývání ve vertikálních pásech.

Dobývání aktivní zakládkové výplně

Při dobývání aktivních zakládek jde vlastně o druhotné získávání vlastní zakládky z bloků vydobytých některou z variant výstupkového dobývání tehdy, prokáže-li se toto získávání z hlediska kovnatosti ještě ekonomicky výhodné.

Aktivní zakládku ze starých dobývek lze získávávat v podstatě trojím způsobem:

• Vypouštěním ze sýpů, ústupem ze sledné chodby nebo přístupem ze směrného překopu, jde-li o dobývku s úklonem nad 60o. K uvolňování zakládky slouží otřasná trhací práce, vhánění vody do zakládky nebo důlní střely.
• Samostatným dobýváním, jde-li o zakládku silně stlačenou, popřípadě druhotně stmelenou, a lze li v ní razit nová důlní díla.
• Získáváním kovu chemickou cestou - podzemní loužení.

 

Zvláštní metody při dobývání nerudných surovin

Pro možnost selektivní těžby se při dobývání grafitu používá dovrchní zátinkování na zával.

Při dobývání fluoritu se používá tzv. vrchoslavská metoda, při které se k odtěžování rubaniny používají v zakládce umístěné lutny o průměru 300 až 400 mm.

Při těžbě magnezitu lze použít dobývání otevřenou komorou s nakládáním z manipulačních prostorů nebo přímo v komoře. K odvrtávání středně dlouhých vrtů se používají vrtné vozy, nakládá se pomocí rýpadel a odtěžuje se kyvadlovými vozy.

Při hlubinné těžbě břidlic se používá výstupkové dobývání s vlastní zakládkou na šířku několika metrů. Vybírají se pouze větší kusy a nevhodné kousky se ponechávají v zakládce.

Obrazová příloha