Redakcja naukowa: Marek Jaszczuk,  Antoni Kozieł

Monografia nr 1

Gliwice 2008, 90 s.
ISBN 978-83-60708-20-0 

cena egz. 35,00 zł

Monografia stanowi syntetyczne opracowanie wyników projektu celowego foresight pod tytułem „Scenariusze rozwoju technologicznego przemysłu wydobywczego węgla kamiennego”, realizowanego w ramach Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego „Wzrost konkurencyjności przedsiębiorstw”, działanie 1.4.5, w zakresie technologii i techniki mechanizacji robót eksploatacyjnych, przygotowawczych oraz systemów transportu.

Projekt koordynowany przez Główny Instytut Górnictwa w Katowicach zrealizowano z udziałem: Akademii Górniczo-Hutniczej, Centrum Elektryfikacji i Automatyzacji Górnictwa EMAG, Centrum Mechanizacji Górnictwa KOMAG, Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią Polskiej Akademii Nauk i Politechniki Śląskiej.

W pracy przedstawiono naturalne i techniczne dominanty rozwoju procesu wydobywczego węgla w warunkach polskich kopalń węgla kamiennego, wiążące się z charakterem bazy zasobowej, poziomem i zakresem występowania zagrożeń naturalnych oraz ograniczeń wynikających z konieczności ochrony środowiska. Dokonano analizy czynników naturalnych wpływających na rozwój mechanizacji oraz warunków eksploatacyjnych.

Do głównych parametrów determinujących wybór technologii eksploatacji zaliczono grubość pokładu, jego nachylenie, głębokość zalegania, geometrię pół ścianowych oraz udział zasobów zalegających w niekorzystnych warunkach geologiczno-górniczych. Uwarunkowania eksploatacyjne dotyczą w szczególności wybierania węgla z pokładów cienkich i grubych, z filarów ochronnych, z pokładów zagrożonych tąpaniami oraz metanem oraz w warunkach zagrożenia klimatycznego.

Dokonano oceny innowacyjności stosowanych obecnie systemów mechanizacyjnych, w celu ich hierarchizacji, w aspekcie opracowania scenariuszy rozwoju technologicznego górnictwa węgla kamiennego w Polsce do 2020 roku. W tym celu posłużono się wielokryterialną metodą oceny Analizy Hierarchicznej Problemu (AHP). W świetle przy- jętych kryteriów, pod pojęciem innowacyjności rozumiano przydatność technologii ze względu na bezpieczne i efektywne pozyskiwanie węgla w prognozowanych warunkach geologiczno-górniczych.

Analizę przeprowadzono w czterech etapach, z uwzględnieniem kryteriów ogólnych i szczegółowych (subkryteria), obejmujących problematykę: efektywności, bezpieczeństwa, ochrony środowiska i uniwersalności.

Przedstawiono scenariusze rozwoju odpowiednio: mechanizacji drążenia wyrobisk korytarzowych, ścianowych systemów mechanizacyjnych, w tym układów automatyki, sterowania i diagnostyki oraz rozwoju systemów transportu przenośnikami taśmowymi, transportu linowego oraz transportu pomocniczego.

Przeprowadzona analiza kształtowania się zasobów węgla kamiennego oraz wieloparametrowa ocena dotychczasowego stanu technologicznego górnictwa węgla kamiennego pozwoliła na sformułowanie kilku wybranych wariantów kierunków jego rozwoju.

W górnictwie węgla kamiennego utrzymywać się będzie ekonomicznie uzasadniona tendencja dążenia do uzyskania koncentracji wydobycia. Pożądane efekty zależeć będą od właściwie zaprojektowanych systemów eksploatacji, ale przede wszystkim od korzystnych uwarunkowań związanych z zaleganiem złoża.

Sukcesywne sczerpywanie zasobów węgla spowoduje konieczność sięgnięcia po zasoby zlokalizowane w filtrach resztkowych, szybowych i ochronnych, jak również powrót do wybierania zaniechanych, ze względów ekonomicznych, zasobów zalegających w pokładach cienkich.

Generalnym założeniem rozwoju technologii mechanizacyjnych będzie zapewnienie bezpieczeństwa procesowego, uwarunkowanego w dużej mierze dyspozycyjnością transportu poziomego i transportu pionowego.

Konieczne będzie skrócenie czasu oraz zmniejszenie pracochłonności operacji alokacji maszyn i urządzeń ścianowych. Szybki przewóz ludzi do miejsca pracy może wydłużyć dyspozycyjny czas pracy, a tym samym zwiększyć produktywność użytkowanego wyposażenia technicznego. W celu osiągnięcia celów strategicznych i cząstkowych górnictwa ustalono kierunki prac badawczych służące rozwojowi proponowanych w scenariuszach technologii mechanizacyjnych.

Współautorzy:

Jerzy Antoniak             - Politechnika Śląska

Piotr Gospodarczyk      - Akademia Górniczo-Hutnicza

Łucjan Gajda               - Kompania Węglowa S.A.

Marek Jaszczuk            - Politechnika Śląska

Antoni Kalukiewicz        - Akademia Górniczo-Hutnicza

Jan Kania                     - Politechnika Śląska    

Krzysztof Kotwica         - Akademia Górniczo-Hutnicza

Leszek Kowal                - CMG KOMAG

Antoni Kozieł                - CMG KOMAG

Zdzisław Kłeczek          - Akademia Górniczo-Hutnicza

Aleksander Lutyński     - Politechnika Śląska

Dariusz Prostański        - CMG KOMAG

Edward Pieczora          - CMG KOMAG

Zbigniew Pluta              - Jastrzębska Spółka Węglowa S.A.

Andrzej Pytlik               - Główny Instytut Górnictwa

Jerzy Pasek                  - Kompania Węglowa S.A - KWK „Jankowice”

Włodzimierz Sikora       - CMG KOMAG

---

Scenarios of technological development of mechanization of main production processes in the hard coal mining industry

The monograph is a comprehensive study on the results of the targeted foresight project entitled: “Scenarios of technological development of hard coal mining industry” realized within European Regional Development Fund “Improvement of Competitiveness of Enterprises” action 1.4.5 as regards mechanization technology, development work, mining and transportation.

The project coordinated by the Central Mining Institute in Katowice has been realized in cooperation with: AGH University of Science and Technology, EMAG Centre, KOMAG Mining Mechanization Centre, Mineral and Energy Economy Research Institute and Silesian University of Technology.

Natural and technical dominant features of development of mining process in Polish mines associated with the character of reserves base, level of natural hazards as well as with limitations resulting from environmental protection regulations were presented. Analysis of natural factors influencing a development of mechanization and operational conditions was carried out.

Seam thickness, its inclination, depth of disposition, geometry of longwall panels as well as share of reserves deposited in dis- advantageous mining and geological conditions belong to the para- meters that determine a selection of mining technology. The mining conditions especially concern coal winning from thin and thick seams, from protective pillars, from seams threatened by bumping hazard and methane explosion as well as mining in climatic hazard conditions.

Assessment of innovativeness of currently used mechanization systems was made to hierachize them in the aspect of scenarios of technological development of the mining industry in Poland till 2020. To reach this target the multi-criteria Analytical Hierarchy Process (AHP) assessment method was used. In the light of accepted criteria as the innovativeness we mean usefulness of technology for safe and effective winning of coal in the expected mining and geological conditions.

Analysis was carried out in four stages by taking into account main and detailed criteria (sub-criteria), which include the following problems: effectiveness, safety, environmental protection and versatility.

Scenarios of development of the following were presented: mechanization of roadway drivage, longwall mechanization systems including automatics, control and diagnostics systems as well as development of transportation with belt conveyors, rope transportation and auxiliary transportation.

Analysis of hard coal reserves as well as multi-parameters assessment of hard coal mining state-of-art technology will enable to formulate a few selected variants of its development trends.

In the hard coal mining industry trends towards economically justified concentration of mining will be maintained. Desired effects will depend on properly designed mining systems, but first of all on advantageous conditions associated with seam deposition.

Gradual depletion of coal reserves will cause the necessity to reach for the reserves localized in residual and protective pillars as well as return to winning the reserves deposited in thin seams, which were abandoned due to economical reasons.

Ensuring the process safety, conditioned mainly by availability of vertical and horizontal transport is a general assumption for a deve- lopment of mechanization technologies.

Shortening of time and reduction of labour consumption of allocation of longwall machines and equipment will be indispensable. Fast transportation of people to the work place can extend availability of technical equipment increasing at the same time its productivity. Directions of research projects, which would support development of mechanization technology suggested in the scenarios, have been established.