Obudowy górnicze

I. Cel stosowania obudowy wyrobisk górniczych

Celem stosowania obudowy górniczej jest:

- zabezpieczenie przed zawałem wyrobiska,

- ochrona ludzi przed opadającymi skałami ze stropu i ociosów,

- utrzymanie przez ustalony czas przekroju poprzecznego wyrobiska w wymiarach gwarantujących bezpieczne oraz bezawaryjne prowadzenie: przewozu, transportu materiałów, wentylacji i innych funkcji,

- niedopuszczenie do wyrobiska wód i gazów z górotworu.

Obudowa powinna być:

- dostosowana do warunków górniczo-geologicznych panujących w otoczeniu wyrobiska,

- dostosowana do wielkości, przeznaczenia i czasu istnienia wyrobiska

wytrzymała oraz łatwa do wykonania i wymiany,

- odporna na gnicie i korozję,

- łatwa do transportu,

- bezpieczna w wykonaniu i eksploatacji,

- bezawaryjna,

- jej zakup i wykonanie powinny być ekonomicznie uzasadnione,
II. Podział obudowy górniczej


Obudowa górnicza wyrobiska składa się z zespołu powtarzalnych elementów zwanych zestawami obudowy. W zestawie obudowy możemy wyróżnić:

- elementy podstawowe (np. stojak, stropnica, spągownica, łuk),

- elementy pomocnicze (np. okorki, okładzina z siatki zgrzewanej, rozpory).

Np. w przypadku obudowy drewnianej zestawem obudowy są odrzwia, a elementem podstawowym są stojaki i stropnica, natomiast elementami pomocniczymi są okorki i rozpory.

Sposób rozmieszczenia zestawów obudowy w wyrobisku górniczym nazywa się systemem obudowy (np. podłużny lub poprzeczny w stosunku do czoła przodka).

Obudowę górniczą można podzielić:

Według rodzaju wyrobiska i systemu obudowy na:

- obudowę ścian,

- obudowę wyrobisk korytarzowych i komorowych,

- obudowę szybów.

Według sposobu pracy oraz podstawowych cech konstrukcji na:

- obudowę podatną,

- obudowę sztywną,

Według stosowanego materiału na obudowę:

- drewnianą,

- metalową,

- kamienną,

- z tworzyw sztucznych,

- mieszaną.

Według rodzaju i sposobu współpracy z górotworem na:

- podporową – zabezpiecza strop, spąg i ocios wyrobiska poprzez ich podparcie, rozparcie lub podtrzymanie (np. obudowa typu ŁP, sekcja obudowy ścianowej itp.)

- kotwową, zabezpieczającą wyrobisko za pomocą kotwi spinających warstwy skalne,

- natryskową, wykonaną z materiału samowiążącego np. betonu nałożonego na strop i ociosy,

- kombinowaną.

Niezależnie od powyższych podziałów wyróżniamy obudowę ostateczną (wykonywana z zamiarem pozostawienia jej na cały czas używalności wyrobiska) oraz obudowę tymczasową (zabezpiecza wyrobisko w trakcie wykonywania obudowy ostatecznej).
III. Obudowa drewniana

Pomimo pewnych wad (palność, butwienie, niska wytrzymałość, wysoki koszt) obudowa drewniana w pewnych przypadkach znajduje nadal zastosowanie.

Sposoby zabudowy obudowy drewnianej mogą być:

- stojakami – zabudowanymi pojedynczo, (rys. 1a),

- krzyżami, (rys. 1b),

- stropnicami w gniazdach, (rys. 1c),

- złożone, to jest stojakami i stropnicami, biegunami, zastrzałami, rozporami, stosami, itd.), (rys. 1d),

- inne – stosami, organami.





Rys. 1. Sposoby zabudowy wyrobiska górniczego pojedynczym stojakiem



Obudowę stojakami, krzyżami stosuje się przy zwięzłych i mocnych skałach stropowych. Natomiast zabudowa stropnicami w gniazdach wymaga zwięzłych skałach ociosowych. Stropnica umieszczona zostaje pod stropem w gniazdkach z zawodami lub oparta na stalowych wspornikach zakotwionych w ociosie. Obecnie w polskim górnictwie węglowym ten rodzaj zabudowy nie jest praktycznie stosowany.
1. Obudowa drewniana złożona

W warunkach słabych ociosów, występowania nacisków pionowych, poziomych lub obydwu form łącznie stosuje się obudowę złożoną (odrzwiową w różnych odmianach).

W zależności od konstrukcji rozróżnia się odrzwia:

- otwarte,

- zamknięte.

W zależności od możliwości przejmowania obciążeń rozróżnia się obudowy:

- normalną,

- wzmocnioną zastrzałami,

- wielobokową.

W zależności od miejsca lokalizacji rozróżnia się:

- obudowę wyrobisk poziomych lub słabo nachylonych,

- obudowę wyrobisk nachylonych i stromych.

Odrzwia stanowią pojedynczy zwykły zestaw obudowy złożonej ze stropnicy, co najmniej dwóch stojaków i elementów pomocniczych. Rozróżnia się odrzwia zwykłe otwarte (rys. 1d) lub zamknięte (rys. 2) stosowane tam, gdzie występuje wyciskanie spągu. Stojaki ze stropnicą łączone są za pomocą wiązań. W przypadku występowania większych ciśnień w wyrobiskach korytarzowych stosuje się dodatkowe stojaki środkowe, czyli tzw. pośredniaki.



Rys. 2. Odrzwia zamknięte.
2. Rodzaje wiązań obudowy drewnianej

Tworząc konstrukcje obudowy złożonej dokonuje się połączenia stojaka ze stropnicą, które nazywamy wiązaniem.

Najczęściej stosowanych wiązaniem w górnictwie polskim jest wiązanie polskie oraz rzadziej niemieckie i szwedzkie.
a. Wiązanie polskie

Wymaga wykonania w grubszym końcu stojaka półokrągłego wycięcia, tzw. olunku, w którym to wycięciu spoczywa stropnica. Olunek (rys. 3) wykonuje się cylindryczną piłą mechaniczną na powierzchni lub siekierą na miejscu zabudowy.


Rys.3. Wiązanie polskie

a) widok wiązania polskiego

b) olunek dobrze wykonany

c) olunek źle wykonany



Wiązanie polskie jest łatwe do wykonania i pracuje dobrze przy nacisku pionowym na stropnicę. Rysunek 4 przedstawia wyrobisko korytarzowe zabudowane obudową drewnianą z wiązaniem polskim. Przy nacisku bocznym stojaki mają tendencję do zsuwania się do wyrobiska. W takich przypadkach zabezpiecza się odrzwia rozporą zwaną podstropnicą (rys.5).

Do błędów najczęściej spotykanych przy wykonywaniu w przodkach olunku należą: wykonanie olunku piłą ręczną, wykonanie olunku wąskiego i głębokiego, niewłaściwy dobór średnicy stojaka do średnicy stropnicy, wykonanie olunku w płaszczyźnie skośnej do osi stojaka.



Rys. 4. Wyrobisko górnicze zabudowane odrzwiami polskimi







Rys. 5. Rozpora stosowana przy bocznym ciśnieniu.
b. Wiązanie niemieckie

Wiązanie niemieckie (rys. 6) wymaga dokładnego wykonania. Wiązanie to pracuje dobrze zarówno przy ciśnieniu pionowym z góry, jak i przy ciśnieniu z boku.



Rys. 6. Wiązanie niemieckie

a) na ciśnienie z góry,

b) na ciśnienie z boku,

c, d) wadliwe wykonanie wiązania
c. Wiązanie szwedzkie

Wiązanie szwedzkie (rys. 7), stosowane przy ciśnieniach występujących od stropu i ociosów. Polega na styku płaszczyzny stojaka i stropnicy pod pewnym kątem.


Rys. 7. Wiązanie szwedzkie.