Recepta na tańsze fedrowanie

W latach 90. ub. wieku powstała w Głównym Instytucie Górnictwa obszerna praca, poświęcona analizie ekonomicznej dotyczącej porównania kosztów wykonywania wyrobisk w samodzielnej obudowie kotwowej oraz obudowie podporowej - przypomina naczelny dyrektor GIG

Prawda jest taka, że aktualnie w zasadzie wszystkie polskie kopalnie stosują kotwy jako obudowę dodatkową, wraz ze stalową obudową łukową podatną - przypomina dr hab. inż STANISŁAW PRUSEK, naczelnym dyrektorem Głównego Instytutu Górnictwa.

W wielu publikacjach Głównego Instytutu Górnictwa ich autorzy zwracają uwagę na możliwość powrotu do stosowania samodzielnej obudowy kotwowej w śląskich kopalniach. Tymczasem w latach 90. kopalnie same z niej zrezygnowały.
Prawda jest taka, że aktualnie w zasadzie wszystkie polskie kopalnie stosują kotwy jako obudowę dodatkową, wraz ze stalową obudową łukową podatną. Najczęściej w wyrobiskach stosuje się obudowę podporowo-kotwową, w której odrzwia obudowy stalowej połączone są z kotwami za pomocą różnego rodzaju podciągów stalowych. Ten rodzaj obudowy stosuje się najczęściej w chodnikach przyścianowych oraz przecinkach rozruchowych czy też likwidacyjnych ścian.

Obecnie w polskich kopalniach węgla kamiennego nie stosuje się w wyrobiskach samodzielnej obudowy kotwowej. Próby stosowania kotew dla obudowy wyrobisk miały miejsce już w latach 60. ub. stulecia. Szerokie jej zastosowanie rozpoczęto zaś na początku lat 90. ub. stulecia. Wśród kopalń, które zastosowały wówczas kotwy dla obudowy wyrobisk, wymienić można takie zakłady, jak Wesoła, Staszic, Pniówek, Sośnica, Andaluzja, Anna, Jankowice, Chwałowice czy Marcel. W tych kopalniach z zastosowaniem kotew drążono np. przecinki ścianowe o prostokątnym przekroju poprzecznym, a także stosowano kotwy jako obudowę samodzielną lub pomocniczą w chodnikach przyścianowych. Niestety, w tym okresie doszło do dwóch zawałów w wyrobiskach wykonywanych w samodzielnej obudowie kotwowej. Pierwszy z nich miał miejsce w kopalni Anna w 1994 r., a rok później - w przecince ścianowej w kopalni Staszic. Te dwa zdarzenia spowodowały, że kopalnie zaczęły rezygnować z szerokiego stosowania samodzielnej obudowy kotwowej.

Jakie korzyści może przynieść zastosowanie technologii kotwienia?
Korzyści jest wiele. Na wstępie należy stwierdzić, że obudowa kotwowa jest obudową aktywną, wzmacniającą górotwór. Zastosowanie kotew korzystnie wpływa na parametry wytrzymałościowo-odkształceniowe górotworu, przez co zmniejsza się np. zaciskanie wyrobisk. Praktyka wskazuje, że kotwienie poprawia warunki utrzymania wyrobisk przyścianowych, czy też pozwala na wyeliminowanie stojaków oraz ograniczenie podciągów na skrzyżowaniach chodnika ze ścianą. W przypadku przecinek ścianowych wykonywanych z zastosowaniem kotwienia, które mają prostokątny przekrój poprzeczny, łatwiejsze jest zarówno uruchomienie, jak i likwidacja ściany. Samo wykonywanie obudowy kotwowej jest również mniej pracochłonne w porównaniu z zabudową w przodku drążonego wyrobiska odrzwi obudowy stalowej. W przypadku drążenia wyrobisk w samodzielnej obudowie kotwowej, np. z wykorzystaniem kombajnów typu Bolter-Miner, zabudowa kotew jest w znacznej części zautomatyzowana. Porównując samodzielną obudowę kotwową z obudową podporową, zwraca się również uwagę na znacznie niższe koszty transportu.

Czy wyliczono dokładnie korzyści ekonomiczne wynikające z zastosowaniem obudowy kotwowej?
W latach 90. ub. wieku powstała w Głównym Instytucie Górnictwa obszerna praca, poświęcona analizie ekonomicznej dotyczącej porównania kosztów wykonywania wyrobisk w samodzielnej obudowie kotwowej oraz obudowie podporowej. To opracowanie oraz wiele innych publikacji wskazuje, że koszty drążenia wyrobisk w samodzielnej obudowie kotwowej są niższe o około 20-30 proc. Na różnice w uzyskiwanych oszczędnościach wpływ mają warunki geologiczno-górnicze, w których drążone jest wyrobisko. To one decydują o określonym schemacie kotwienia, np. liczbie i długości kotew.

Czy według pana możliwe jest zastosowanie samodzielnej obudowy kotwowej we wszystkich kopalniach węgla kamiennego?
Według mnie niestety nie.

Z jakiego powodu?
Przepisy rozporządzenia ministra gospodarki w sprawie bezpieczeństwa i higieny pracy, prowadzenia ruchu oraz specjalistycznych zabezpieczeń przeciwpożarowych w podziemnych zakładach górniczych z 28 czerwca 2002 r., a konkretnie załącznik nr 3, określają wartości trzech podstawowych parametrów - wytrzymałości na jednoosiowe ściskanie, wskaźnika jakości górotworu oraz rozmakalności, którymi powinien charakteryzować się górotwór w przypadku stosowania samodzielnej obudowy kotwowej. Badania przeprowadzone jeszcze w latach 90. ub. wieku, a przedstawione w pracy doktorskiej jednego z pracowników GIG wskazują, że w większości polskich kopalń podstawowe parametry warunkujące stosowanie samodzielnej obudowy kotwowej są spełnione. Z drugiej jednak strony eksploatacja wielopokładowa i występujące zaszłości eksploatacyjne powodują, że warunki geologiczno-górnicze są często w naszych kopalniach bardzo skomplikowane. Eksploatacja jest prowadzona w górotworze silnie naruszonym. Te przyczyny utrudniają lub wręcz uniemożliwiają wielu kopalniom stosowanie samodzielnej obudowy kotwowej. Dla porównania w kopalniach amerykańskich i australijskich kotwy są podstawową obudową wyrobisk korytarzowych, ale tam eksploatacja węgla prowadzona jest zwykle w jednym pokładzie, w warunkach górotworu nienaruszonego wcześniejszymi robotami górniczymi.

Jakie działania powinna wdrożyć kopalnia, która chciałaby podjąć próbę zastosowania samodzielnej obudowy kotwowej?
Szczegółowe informacje na ten temat zawiera wspomniany już załącznik nr 3 rozporządzenia ministra gospodarki. Przede wszystkim należy przeprowadzić badania górotworu i ocenić, czy jego parametry pozwalają na stosowanie kotew jako samodzielnej obudowy wyrobiska. Wyniki przeprowadzonych badań dają podstawę do opracowania przez uprawnionego rzeczoznawcę projektu obudowy kotwowej. W przypadku samodzielnej obudowy kotwowej chciałbym zwrócić uwagę na niezwykle ważny aspekt rzetelnego jej wykonywania, a następnie monitoringu, zwłaszcza rozwarstwień skał stropowych. W wielu publikacjach zagranicznych zwraca się uwagę na konieczność określenia kierunku naprężeń poziomych w górotworze i odpowiednie zaprojektowanie rozcinki danej parceli pokładu. Niestety w polskich kopalniach węgla kamiennego tego rodzaju pomiary nie są praktycznie wykonywane, choć w ostatnim czasie coś zaczyna się pod tym względem zmieniać.