Monografia jest pierwszą od wielu lat pozycją poświęconą różnorodnym aspektom likwidacji kopalń, a w szczególności szybów, ujmującą tę problematykę w sposób kompleksowy.
W rozdziale pierwszym scharakteryzowano ogólnie problem likwidacji podziemnych zakładów górniczych w Polsce i na świecie. Restrukturyzacji polskiego górnictwa i znaczeniu likwidacji szybów w tym kontekście jest poświęcony rozdział drugi. Przytoczono m.in. szereg danych dotyczących ewolucji tej gałęzi przemysłu w latach 1990?2009 oraz podejmowanych w tym czasie działań likwidacyjnych. Rozdział trzeci obejmuje analizę podstaw formalnoprawnych likwidacji szybów. Rozdział czwarty zawiera charakterystykę konstrukcji szybu i jego głównych elementów, sporo miejsca poświęcono w nim także różnym sposobom likwidacji szybów. W kolejnych rozdziałach czytelnik znajdzie szczegółową charakterystykę robót likwidacyjnych: wypełnienia kolumny szybowej, zabezpieczenia wlotów do wyrobisk i konstrukcji korków izolacyjnych (rozdz. 5), a także likwidacji infrastruktury podziemnej i powierzchniowej: mechanicznego wyposażenia szybu (rozdz. 6), konstrukcji budowlanych (rozdz. 7) i urządzeń elektrycznych (rozdz. 8). W rozdziale dziewiątym autor odnosi się do problematyki zagrożeń gazowych w aspekcie likwidacji szybów i całych kopalń. Obszerne mówienie zagadnień hydrologicznych związanych z likwidacją kopalń zawarto w rozdziale dziesiątym. Rozdział jedenasty poświęcono kwestii kosztów likwidacji szybów.
Monografia z pewnością znajdzie czytelników zarówno wśród studentów uczelni technicznych, pracowników instytucji naukowych, jak i praktyków.
- Spis treści
-
Wykaz oznaczeń 13
Podziękowania 17
1. Wstęp 19
1.1. Problem likwidacji kopalń w Polsce i na świecie 19
1.2. Zawartość monografii 21
1.3. Problem likwidacji szybów w literaturze 22
Literatura do rozdziału 1 24
2. Likwidacja kopalń i szybów górniczych w Polsce – skala i rodzaj problemu 28
2.1. Likwidacja szybów jako następstwo głębokiej restrukturyzacji polskiego przemysłu wydobywczego 28
2.2. Likwidacja szybów w polskim górnictwie – skala zjawiska 33
2.3 Podsumowanie 39
Literatura do rozdziału 2 40
3. Wymogi formalnoprawne dotyczące likwidacji szybów 41
3.1. Wprowadzenie 41
3.2. Wymogi formalnoprawne dotyczące likwidacji zakładu górniczego i jego szybów 41
3.2.1. Wymogi ustawy Prawo geologiczne i górnicze 43
3.2.2. Likwidacja kopalni a problem rozliczenia zasobów 44
3.2.3. Likwidacja szybów – regulacje szczegółowe 45
3.2.4. Plan ruchu likwidowanego zakładu górniczego 47
3.3. Wymogi formalnoprawne dotyczące środowiska 47
3.4. Regulacje prawne dotyczące finansowania procesu likwidacji kopalń 49
3.5. Likwidacja kopalń i składowanie odpadów 50
3.6. Podsumowanie 52
Literatura do rozdziału 3 52
4. Likwidacja szybu pionowego wraz z jego infrastrukturą powierzchniową i podziemną 54
4.1. Istota i przedmiot likwidacji 54
4.2. Charakterystyka ogólna szybów górniczych 55
4.2.1. Głowica szybu 59
4.2.1.1. Chodnik wyjściowy z szybu na powierzchnię 60
4.2.1.2. Kanał grzewczy 61
4.2.1.3. Kanał dla rurociągów wodnych 62
4.2.1.4. Kanał dla rurociągów powietrza sprężonego 62
4.2.1.5. Kanał kablowy 62
4.2.2. Urządzenia powierzchniowe szybu wentylacyjnego 62
4.2.3. Urządzenia powierzchniowe szybu podsadzkowego 64
4.3. Rura szybowa 67
4.4. Wloty do podszybi 68
4.5. Rząpie szybowe 72
4.6. Zbrojenie szybu 73
4.7. Infrastruktura powierzchniowa 75
4.7.1. Wieża wyciągowa 76
4.7.1.1. Zastrzałowe wieże szybowe 76
4.7.1.2. Basztowe wieże wyciągowe 79
4.7.2. Budynek nadszybia 81
4.7.3. Budynek maszyny wyciągowej i hala przetwornic 81
4.7.4. Inne obiekty przyszybowe 86
4.7.5. Infrastruktura elektroenergetyczna powierzchni kopalni 86
4.8. Sposoby likwidacji szybów górniczych 87
4.8.1. Okresowa likwidacja szybu przez zasypanie 88
4.8.2. Okresowa likwidacja szybu przez zatopienie 90
4.9. Wybrane doświadczenia zagraniczne likwidacji szybów 90
4.9.1. Likwidacja szybu Desdemona w koncernie Kali und Salz 93
4.9.2. Likwidacja szybów Radbod w Kopalni Radbod 94
4.10. Wybrane przykłady i wnioski z doświadczeń polskich w likwidacji szybów 95
4.10.1. Przykłady likwidacji szybów kopalń Jastrzębskiej Spółki Węglowej SA 97
4.10.1.1. Likwidacja szybów pola Warszowice KWK Pniówek 97
4.10.1.2. Likwidacja szybów KWK Moszczenica 97
4.10.2. Likwidacja szybów w Dolnośląskim Zagłębiu Węglowym 98
4.11. Podsumowanie 98
Literatura do rozdziału 4 100
5. Zakres branży górniczej likwidacji szybu 102
5.1. Wprowadzenie 102
5.2. Konstrukcja kolumny zasypowej szybu 103
5.2.1. Zachowanie się materiału zasypowego w szybie 103
5.2.2. Upłynnienie materiału zasypowego 105
5.2.3. Dobór materiału do budowy kolumny zasypowej 106
5.2.4. Zabezpieczenia we wlotach do podszybi – projektowanie tam 109
5.2.5. Konstrukcja i technologia wykonania korków betonowych oraz korków oporowo-filtracyjnych w podszybiach 114
5.2.6. Elementy kolumny leżące bezpośrednio nad korkiem oporowo-filtracyjnym 121
5.2.7. Konstrukcja korków izolacyjnych podzrębowych 121
5.3. Organizacja procesu zasypywania szybu – budowa kolumny zasypowej 121
5.3.1. Uwagi ogólne 121
5.3.2. Sposób podawania materiału zasypowego do szybu 122
5.3.3. Kontrola i eliminowanie zagrożenia gazowego – pomiar stężenia gazów nad zasypem 123
5.3.3.1 Pomiar stężenia gazów w likwidowanych szybach 124
5.3.3.2. Przewietrzanie szybu w czasie zasypywania 127
5.3.3.3. Inertyzacja atmosfery w rurze szybowej gazem obojętnym 131
5.3.3.4. Dobór materiału zasypowego pod kątem zmniejszenia ryzyka wybuchu metanu 132
5.3.4. Ramowa kolejność prac likwidacyjnych 132
5.3.5. Kontrola i dokumentowanie budowy kolumny zasypowej 134
5.4. Zabezpieczenie wlotów i likwidacja kanałów technologicznych dochodzących do głowicy szybu 135
5.4.1. Likwidacja kanałów 136
5.4.2. Likwidacja piwnic 136
5.4.3. Likwidacja rurociągów na zrębie szybu 136
5.5. Budowa żelbetowej płyty na zrębie 137
5.5.1. Technologia wykonania płyty 137
5.5.2. Obliczenia statyczne płyty żelbetowej zamykającej szyb 138
5.5.2.1. Obciążenia 138
5.5.2.2. Schemat statyczny 138
5.5.2.3. Obliczenia i wymiarowanie płyty zrębowej 140
5.5.2.4. Dozbrojenie wokół otworu w środku płyty 141
5.6. Zakres i metodyka prowadzenia prac przy likwidacji infrastruktury przypowierzchniowej szybów wentylacyjnych i podsadzkowych 141
5.6.1. Likwidacja urządzeń powierzchniowych szybu wentylacyjnego 142
5.6.1.1. Likwidacja kanału wentylacyjnego przypowierzchniowego 143
5.6.1.2. Likwidacja kanału wentylacyjnego z nachylonym odcinkiem wlotowym 145
5.6.2. Likwidacja urządzeń powierzchniowych szybu podsadzkowego 146
5.6.2.1. Charakterystyka przykładowego zlikwidowanego urządzenia podsadzkowego 146
5.6.2.2. Szybik komunikacyjny 148
5.7. Podsumowanie 149
Literatura do rozdziału 5 150
6. Zakres branży mechanicznej likwidacji szybu 152
6.1. Wprowadzenie 152
6.2. Urządzenia do prac likwidacyjnych w branży mechanicznej 153
6.2.1. Urządzenia podstawowe do prac likwidacyjnych 153
6.2.1.1. Belki nośne posadowienia naczyń wyciągowych 153
6.2.1.2. Belki nośne zawieszenia naczyń wyciągowych 154
6.2.1.3. Pomost technologiczny na zrębie szybu 155
6.2.1.4. Rurociąg do odprowadzania gazów z szybu 156
6.2.2. Urządzenia pomocnicze 156
6.2.3. Prace przygotowawcze ogólne 157
6.3. Zakres robót likwidacyjnych w branży mechanicznej 157
6.3.1. Likwidacja urządzeń na podszybiach 158
6.3.2. Likwidacja urządzeń w rurze szybowej 159
6.3.2.1. Likwidacja przedziału drabinowego 160
6.3.2.2. Likwidacja urządzeń mechanicznych rząpia szybowego 161
6.4. Likwidacja górniczego wyciągu szybowego 164
6.4.1. Prace przygotowawcze do likwidacji górniczego wyciągu szybowego 165
6.4.2. Likwidacja naczyń wydobywczych i lin górniczego wyciągu szybowego 166
6.4.2.1. Likwidacja lin wyrównawczych 166
6.4.2.2. Likwidacja naczyń wyciągowych i liny nośnej górniczego wyciągu szybowego 171
6.4.3. Likwidacja urządzeń w zastrzałowej wieży wyciągowej 177
6.4.3.1. Likwidacja kół linowych 178
6.4.3.2. Likwidacja wciągnika ręcznego w wieży 179
6.4.3.3. Likwidacja belek odbojowych 179
6.4.3.4. Likwidacja podchwytów 179
6.4.3.5. Likwidacja prowadników zgrubionych 180
6.4.3.6. Likwidacja prowadników czołowych 180
6.5. Likwidacja urządzeń nadszybia 181
6.5.1. Likwidacja urządzeń zabudowanych na nadszybiu 181
6.5.1.1. Prace przygotowawcze 181
6.5.1.2. Likwidacja dozownika stalowo-członowego 182
6.5.1.3. Likwidacja przenośników taśmowych 183
6.5.1.4. Likwidacja zbiornika wyładowczego 184
6.5.1.5. Likwidacja pomostu nadzorczego 184
6.5.2. Likwidacja urządzeń zabudowanych na zrębie szybu 185
6.5.2.1. Likwidacja wrót szybowych 185
6.5.2.2. Likwidacja bramy wjazdowej do budynku nadszybia 186
6.5.2.3. Likwidacja klap przeciwpożarowych 186
6.5.2.4. Likwidacja koła kierunkowego w celu likwidacji liny nośnej 187
6.5.2.5. Likwidacja ogrzewania szybu 187
6.5.2.6. Likwidacja pomostu pokrycia zrębu szybu 188
6.5.3. Dojazd ludzi do prac likwidacyjnych w szybie i w czasie awarii 189
6.5.4. Obliczenia wybranych elementów konstrukcyjnych niezbędnych do likwidacji szybu 189
6.5.4.1. Przykładowe obliczenie siły sprzężenia ciernego na kole pędnym maszyny wyciągowej 190
6.5.4.2. Przykładowa analiza napędu maszyny wyciągowej podczas przestawiania naczyń bez lin wyrównawczych 192
6.5.4.3. Przykładowe obliczenie konstrukcji wsporczej kosza zasypowego 193
6.5.4.4. Przykładowe obliczenie kraty zasypowej 194
6.5.4.5. Przykładowe sprawdzenie podparcia kraty w koszu zasypowym 196
6.5.4.6. Przykładowe sprawdzenie liny do opuszczania sondy stężenia gazu i poziomu zasypu 196
6.5.4.7. Przykładowe obliczenie belek wieży pod krążek linowy 197
6.5.4.8. Przykładowe obliczenie belki odbojowej dla kół samochodu 197
6.5.4.9. Przykładowe obliczenie podparcia rurociągu degazacyjnego 198
6.6. Podsumowanie 199
Literatura do rozdziału 6 200
7. Zakres branży budowlanej likwidacji szybu 201
7.1. Wprowadzenie 201
7.2. Istota i technologia robót rozbiórkowych przeprowadzanych metodą klasyczną 202
7.2.1. Prace przygotowawcze – zagospodarowanie terenu robót rozbiórkowych 202
7.2.1.1. Zagadnienia formalnoprawne dotyczące robót rozbiórkowych 202
7.2.1.2. Ogrodzenie terenu i oznakowanie 203
7.2.1.3. Zaplecze robót rozbiórkowych 204
7.2.1.4. Sprzęt i narzędzia 204
7.2.1.5. Kolejność wykonywania robót likwidacyjnych 206
7.2.2. Sposób wykonywania prac rozbiórkowych 207
7.2.2.1 Likwidacja pomostów komunikacyjnych 207
7.2.2.2. Budynek magazynu lin 208
7.2.2.3. Budynek nadszybia 208
7.2.2.4. Wieże wyciągowe szybów 209
7.2.2.5. Rozbiórka budynku maszyny wyciągowej usytuowanej nad innym obiektem budowlanym 212
7.2.2.6. Uporządkowanie i niwelacja placu po zlikwidowanych obiektach 213
7.3. Istota i technologia robót wyburzeniowych prowadzonych metodą strzałową 214
7.3.1. Zalety i wady stosowania metody strzałowej w likwidacji obiektów budowlanych 214
7.3.2. Zagrożenia związane z robotami strzałowymi 215
7.3.2.1. Zagrożenie rozrzutem odłamków w czasie robót wyburzeniowych metodą strzałową 215
7.3.2.2. Technologiczne metody zmniejszania zagrożeń rozrzutem 216
7.3.2.3. Zagrożenie drganiami parasejsmicznymi wywołanymi robotami strzałowymi 217
7.3.2.4. Określenie dopuszczalnej prędkości drgań w robotach wyburzeniowych 217
7.3.2.5. Prognozowanie dopuszczalnej wielkości ładunków w robotach wyburzeniowych 219
7.3.2.6. Zagrożenie podmuchem i falą akustyczną w robotach wyburzeniowych 221
7.3.2.7. Zagrożenia prądami błądzącymi w robotach strzałowych 221
7.3.2.8. Zagrożenia toksyczne strzelań wyburzeniowych 221
7.3.2.9. Zagrożenia wodne w robotach wyburzeniowych 222
7.3.2.10. Zagrożenia temperaturowe w robotach wyburzeniowych 222
7.3.2.11. Zagrożenia pyłowe robót wyburzeniowych wykonywanych metodą strzałową 222
7.3.3. Zasady wyburzenia metodą strzałową typowych obiektów infrastruktury szybu górniczego 222
7.3.3.1. Wyburzenie basztowej wieży szybowej metodą strzelniczą 222
7.3.3.2. Wyburzenie wybuchowe stalowej, zastrzałowej wieży szybowej 224
7.3.3.3. Wyburzenie wybuchowe budynków nadszybia 226
7.3.3.4. Wyburzenie wybuchowe budynków maszyn wyciągowych 226
7.3.3.5. Kolejność robót wyburzeniowych 228
7.4. Podsumowanie 229
Literatura do rozdziału 7 229
8. Zakres branży elektrycznej likwidacji szybu 231
8.1. Wprowadzenie 231
8.2. Ogólna charakterystyka urządzeń szybowych do likwidacji w branży elektrycznej 232
8.2.1. Charakterystyka likwidowanych maszyn wyciągowych 232
8.2.1.1. Rys historyczny rozwoju maszyn wyciągowych 232
8.2.1.2. Maszyna wyciągowa K6500/2400 234
8.2.1.3. Urządzenia zasilania maszyny wyciągowej 235
8.2.1.4. Maszyny wyciągowe zasilane z przekształtnika tyrystorowego 238
8.2.1.5. Cyfrowy regulator jazdy 239
8.2.1.6. Maszyna wyciągowa szybiku międzypoziomowego 240
8.2.2. Charakterystyka urządzeń sygnalizacji szybowej 241
8.2.2.1. Sygnalizacja automatyczna 242
8.2.2.2. Sygnalizacja pospieszna 242
8.2.2.3. Sygnalizacja bezpośrednia przy pracy skipu 243
8.2.2.4. Sygnalizacja pomocnicza 243
8.2.2.5. Sygnalizacja przy naprawach w szybie i wymianie skipu 243
8.2.2.6. Sygnalizacja rewizji szybu 243
8.2.2.7. Sygnalizacja alarmowa 244
8.2.2.8. Sygnalizacja jazdy ludzi 244
8.2.2.9. Iskrobezpieczne urządzenie sygnalizacji szybowej 244
8.2.2.10. Ryglowanie maszyny wyciągowej 245
8.2.2.11. Układ kontroli zamknięcia klap skipowych 246
8.2.2.12. Łączność telefoniczna sygnalizacji szybowej 246
8.2.2.13. Urządzenia przyszybowe 246
8.3. Likwidacja przyszybowych urządzeń elektrycznych na podszybiach 247
8.3.1. Podszybia szybu wydobywczego 247
8.3.2. Likwidacja kabli szybowych 247
8.4. Likwidacja urządzeń elektrycznych na nadszybiu 248
8.5.1. Likwidacja maszyny w budynku obok wieży 249
8.5.2. Likwidacja maszyn wyciągowych zabudowanych na wieży szybu 252
8.5.3. Likwidacja maszyny wyciągowej szybiku międzypoziomowego 253
8.6. Podsumowanie 254
Literatura do rozdziału 8 255
9. Likwidacja szybów i wypływ gazów z kopalni zlikwidowanej 256
9.1. Wprowadzenie 256
9.2. Emisja gazów z kopalni zlikwidowanej 257
9.2.1. Przykłady górnictwa europejskiego 257
9.2.2. Wydzielanie się metanu z kopalni zlikwidowanej zagrożeniem długotrwałym 262
9.2.3. Zweryfikowany w praktyce wypływ gazów z kopalni poprzez zlikwidowany szyb 264
9.3. System drenażu odgazowującego zlikwidowane szyby 268
9.3.1. Istota drenażu odgazowującego wyrobiska zlikwidowanej kopalni 268
9.3.2. Urządzenia degazacyjne zabezpieczające zlikwidowane szyby 271
9.5. Podsumowanie 272
Literatura do rozdziału 9 273
10. Hydrologiczne skutki likwidacji szybów 275
10.1. Wprowadzenie 275
10.2. Rola szybów w odwadnianiu kopalni zlikwidowanej 277
10.3. Likwidacja szybów i sposoby odwadniania kopalń zlikwidowanych 280
10.3.1. Odwadniania kopalni zlikwidowanej za pomocą pompowni głębinowej 283
10.3.2. Odwadniania kopalni zlikwidowanej za pomocą pompowni stacjonarnej 285
10.3.3. Analiza techniczno-ekonomiczna docelowego modelu odwadniania zlikwidowanej kopalni na przykładzie KWK Katowice-Kleofas 285
10.4. Wpływ wody kopalnianej na obudowę szybu 290
10.4.1. Korozja obudowy i zbrojenia szybu zatopionego 290
10.4.2. Wpływ nawodnienia formacji skalnych na stateczność szybu 293
10.4.2.1. Parametry geotechniczne skał 293
10.4.2.2. Odporność skał na działanie wody 296
10.4.3. Analiza skutków zmiany parametrów geotechnicznych skał 296
10.4.4. Pęcznienie skał 299
10.5. Możliwości zagospodarowania wód zgromadzonych w zrobach kopalń zlikwidowanych 300
10.5.1. Jakość wód w zlikwidowanym Zagłębiu Dąbrowskim 300
10.5.2. Jakość wód dopływających do Kopalni Katowice-Kleofas 302
10.6. Odbudowa stosunków wodnych w rejonie zlikwidowanych kopalń 303
10.6.1. Charakterystyka hydrogeologiczna Zagłębia Wałbrzyskiego 305
10.6.2. Skutki zagrożeń wodnych w Zagłębiu Wałbrzyskim 306
10.6.3. Prognozy dotyczące samozatopienia wyrobisk kopalnianych 308
10.6.4. Weryfikacja prognoz zatapiania kopalń Zagłębia Wałbrzyskiego i Kopalni 1 Maja 309
10.6.4.1. Modelowanie i weryfikacja procesów zatapiania Zagłębia Wałbrzyskiego 310
10.6.4.2. Weryfikacja procesów zatapiania Kopalni 1 Maja 312
10.7. Zlikwidowana kopalnia magazynem wód zasolonych 314
10.8. Zlikwidowana kopalnia magazynem odpadów górniczych 317
10.9. Podsumowanie 317
Literatura do rozdziału 10 318
11. Koszty likwidacji szybów 320
11.1. Wprowadzenie 320
11.2. Podstawowe czynniki mające wpływ na koszty likwidacji szybów 321
11.2.1. Parametry techniczne szybu 321
11.2.2. Stopień demontażu uzbrojenia szybu 322
11.2.3. Przyjęta technologia likwidacji i rodzaj materiału wypełniającego 322
11.2.4. Koszty zwalczania zagrożeń naturalnych przy likwidacji szybów 325
11.2.4.1. Koszty zwalczania zagrożenia gazowego 325
11.2.4.2. Koszty zwalczania zagrożenia wodnego i ochrony wód podziemnych 326