Přednášky

Těžba, lomařství a úpravnictví Otvírka lomu -kriteria Ekonomicko – provozní
Dopravní obslužnost, Příjezdové komunikace, spojovací dráhy, doprava materiálu
Povrchová zástavba
Přeložení komunikací, vodotečí.
Technická – je možná těžba?
Použitá technologie
Geologická
Účel materiálu, odbyt, množství X investice
Stanovení bilančních zásob
Způsob uložení horniny v ložisku
Zvětšující se skrývka
Odvodnění lomu Otvírka lomu Vyhledávání a Průzkum ložiska
Geofyzikální
Geologický
Jakost a množství
Způsob uložení
Velikost skrývky
Kategorizace zásob
A – podrobně prozkoumány ohraničeny hornic. pracemi, část ložiska, hydrogeol pom. způsob uložení, težební poměry
B – hor. Pracemi nebo vrty, ale řidčeji měně známě než A
C1 – řídká sít vrtů, odhad dle geol poměrů. (nebo složitá ložiska, kvalita úložné poměry jen orientačně
C2 – na základě geofiz. údajů, ojedinělé vrty, geologické předpoklady Otvírka lomu Geologický průzkum
Zatřídění zásob v ložisku
Bilanční dobyvatelné zásoby
Nebilanční nedobyv. zásoby
Dobývací prostor (podzemní prostor)
Ochrana ložiska předběžný DP
Báňský úřad stanovuje
Uzavřený polygon , svislé roviny, tektonické poruchy
Vlastní ložisko
Nutně související okolí Otvírka lomu - POPD Plán otvírky a přípravy
Nové lomy
Rozšiřování
popis: geologie, situace
Plán dobývání
Hospodárné vytěžení
Podrobný geologický průzkum
Situace 1:1000 (1:2000)
Dobývací prostor
Tektonické poruchy
Železnice + silnice, energetické sítě
Chrakterist. příčné řezy ložiskem
Plán postupu
Typy odstřelů
Seismické zatížení prostředí Způsoby otvírky Zářezem
Vnějším – paralelní, vějířovitý
Vnitřním – pásová doprava
Bez zářezu
Svažitý terén
V úrovni nebo nad úrovní terénu
Mělce pod povrchem
Skrývka
odstranění porostu
Zvětralé horniny
Typické pro kamenivo
Stěnové lomy
(vápenec, čedič, žula…)
Skrývkové práce Návrh
Užitkový nerost co nejdříve dobýván
Co nejmenší množství skrývky – vhodné umístění odvalu
Otvírka mimo tektonické poruchy, sesuvy
Co nejkratší dopravní cesty
Skrývka
Na povrchu
Uvnitř ložiska
Skrývkový součinitel (koeficient)
Rozhodující ukazatel technicko ekonomický
m3/t, m3/m3,
poměr Ks = hskr/hlož
Metody těžby Po vrstvách
Podštolováním
Podkopové
Násypkové
Mlejnkování
Stupnovité po etážích
Dobývání hornin - způsoby Klínováním
Kamené bloky
Otvory sekané
Ručně /pneumaticky
Vrtané
Odvrtáváním
Šramováním
vrty
Vyřezáváním
Pily
Ozubené
Probrušování
Tvrdokov
Pilový písek
Lanové
Sání, hydromechanické
Odstřelem
Doprava materiálu Výrazná část nákladů
Způsob dopravy - vliv na technologie těžby
Kapacita
Vzdálenost
Topografie terénu
Místní vlivy (klimatické, geografické) Doprava materiálu Přetržitá
Přemísťovací stroje (i Kolové)
Kolejová
Gravitační, spádová
Lodní
Nadzemní (lanovkou)
Nepřetržitá
Gravitační, spádová
Pásová
Nadzemní (lanovkou)
Hydraulická, (Potrubní)
Pneumatická Doprava materiálu Přemístovací stroje
Lopatová rypadla
Skrývková rypadla
+ velká rypná síla, nestejnorodý materiál, rozval, univerziální, odolné
- Malý výškový a hloubkový rozsah, velká spotřeba, pneumatiky (50 m)
Nakladače
Lopatové (Stavební
lopatová rypadla) 20 m
Korečkové
Klepetové
Vrtání Saiegjn Doprava materiálu Přemístovací stroje
Dozery 50m
Skrejpry 400m
Doprava materiálu Kolová (přemístovací stroje)
Sklápěče, dumpcary (i elektrické)
Dumpery
Traktorové tahače s návěsy a přívěsy
+ variabilita míst, kapacita, provoz mimo lomu, manevrovací schopnost u stěny, rychlé vykládání i lepivých, stoupání 30%, rychlost prázdného vozu,
- cena, přetržitý provoz, lidi, pneumatiky, údržba cest, Doprava materiálu Kolová (přemístovací stroje)
Automobily
+ variabilita míst, kapacita, provoz mimo lomu, investice
cena, přetržitý provoz, lidi, udržba cest Doprava materiálu Kolejová
Uzkorozchoná
Běžný rozchod
Koleje, lokomotivy, vozy
+ spolehlivost, malá spotřeba energie, výkon 3500t/hod, levnější údržba cest,
- stoupání, terén, časové využití, překládání kolejiště, (odstřel), snížení produktivity práce, investice úrazovost, „mobilnost“
Gravitační spádová
Nahrazení jiné dopravy shozem
Přírozní svahový zásobník
Ocelový žlab
Skluzy
Komínové sypy
Odstřelem úprava odstřelu, Doprava materiálu Lodní - nejpoužívanějším druhem dopravy na štěrkopískovnách
Remorkéry
Dobré spojení + ovladatelnost
Čluny s pevným dnem
větší vzdálenosti, řeky, mořské šelfy od těžby do přístavu
vyprazdňovat cyklickými vyklápěcími nebo korečk.elevátory Doprava materiálu Lodní - nejpoužívanějším druhem dopravy na štěrkopískovnách
Samovýsypné čluny
uzavřených vodních plochách - vytvoření tzv. vodní skládky, vysype ve velmi krátkém čase + proprání zajílované suroviny (předúprava).
Nevýhodou nutná elevace a doprava suroviny ze skládky na břeh Doprava materiálu Lodní - nejpoužívanějším druhem dopravy na štěrkopískovnách
Samovykládací čluny
pro dopravu již roztříděných frakcí (při použití plovoucí úpravny)
Součástí je vynášecí dopravník, umístěn pod násypnými přepravnými prostory.
Nevýhodou poměrně dlouhá doba vyprazdňování a nutné vybavení přístavu. Doprava materiálu Lodní - nejpoužívanějším druhem dopravy na štěrkopískovnách
Plovoucí dopravníky
od plovoucího rypadla přímo na břeh k terénním dopravníkům na úpravnu.
několik samostatných dopravníkových sekcí kloubově spojených,
nejkratší dopravní vzdálenosti (vhodného postup těžby).
Hydrotransport
ve spojení s plovoucím sacím rypadlem, využítí vytěžené směsi a kontinuity dopravy.
Nevýhoda větší energetická náročnost, značné opotřebení potrubí v závislosti na vzdálenosti dopravy (maximálně do 600 metrů). Doprava materiálu nepřetržitá Pásová
Hromadná neptř doprava
Primárně podrcený materiál až další stupeň dopravy
Pryžové pásy s textilní/ocelovou vložkou (životnost, napínací síla, korýtkový tvar, prodloužení)
Výškové rozdíly, 25 st. (rychlost, zrna, vlhkost)
Žebra, lišty, řetězová clona
Přesípací místa problémy
+kontinuální, výkon, bez komunikací, tlak na podloží, tichá, bez otřesů, dlouhé, nerovné terény-zkrácení cest, lidi, pořizovací náklady, bezpečnost,
Porucha-přerušení provozu celku, organizace oprav, oprotřebení pásu, materiál, Doprava materiálu nepřetržitá Potrubní
Hydrotransport
Pneumatická doprava
Nadzemní
Lanovkou
značné výškové rozdíly, terénní překážky, nejkratší spojení, delší vzdálenost,
Podrcený materiál,
Elevátory, skipy
jámové lomy, výškové rozdíly větší než 150m otvírka i těžební práce, celkem až 400m hloubky (rudy)
Jeřáby
Výložníkové
Kabelové
Automobilové
Vrtulník
Bagr 289
Celková váha 13 500 t
Celková výška 96 m
Průměr rýpacího kola 21 m Caterpillar D8R
Celková váha ca 32 t Zde sedí obsluha bagru!
…. dívá se směrem,
kde pracuje
....rypadlo
A… . stop !!!!!!
Během provozu bagru sleduje obsluha bagru řidiče buldozeru, jak stojí a …….
Těžba, lomařství a úpravnictví Dobývání bloků kamene Kvalita a tvar bloků
HKV - hrubá kamenická výroba
lomový kámen, dlažební kostky, silniční krajníky, chodníkové obrubníky, hakly, sokly
horniny odpovídající pevnosti s využitím vhodné blokovitosti, štěpnosti a opracovatelnosti.
UKV - ušlechtilá kamenická výroba
ušlechtilé kamenické výrobky - dekorační materiály,
z technologického hlediska dobře opracovatelné, leštitelné, či požadovaných barevností.
Broušení X leštění
Dobývání bloků kamene Tvrdé materiály
žuly, granodiority, diority, gabra, syenity
Měkké materiály
mramory, travertiny, vápence, pískovce
Lámáním
vylamováním pomocí klínování,
Otvory sekané - Ručně X pneumaticky
Vrtané
trhacích prací - černý trhací prach,
speciálních zařízení
Šramováním
Řezáním
vyřezáváním údernými vrubovými stroji, odvrtáváním lanovými, řetězovými nebo kotoučovými pilami, termickým řezáním apod.
Dobývání bloků kamene Pneumatická klínovací kladiva
dělení kamenných bloků s použitím klínů, kde pracovním nástrojem je špičák a dláto.
Pneumatická vrtací kladiva
vrtání otvorů, které jsou při těžbě bloků - nejvýznačnějším článkem technologií dobývání.
Odvrtávací agregáty a vrtné soupravy
k odvrtání otvorů tzv. „perforováním" pro vytváření drážky a vytvoření souvislého řezu.
nejkvalitněji vyhraněných bloků jak v materiálech měkkých, tak i v horninách tvrdých dodělat Dobývání bloků kamene Vyřezávací stroje Pily
Ozubené
Kamenořezné (Probrušování)
Tvrdokov
Pilový písek
Lanové
volným brusivem - nekonečným lanem délka cca 600 až 800 m, vodícími kotouči
mechanicky potlačováno do řezu, směs křemičitého písku s vodou, čímž je možno řezat
horizontálně i vertikálně skalní masiv o délce až 50 m do hloubky 6 m. Koncepční zaostalost - rozšířeny a používány
Dobývání bloků kamene Těžba lanovými diamantovými (segmentovými) pilami
stále více využívá pro řezání primární (tj. bloků z masivu), tak i pro sekundární již vytěžených bloků.
lano o délce až 20 m, na kterém jsou v malých roztečích upevněné řezací diamantové segmenty. vertikální i horizontální jak v horninovém masivu, Maximální rozměry řezu limitovány délkou lana (max. 60 m)
výkonnost je až 10 krát vyšší než u tradičních lanových pil.
Těžba řetězovými pilami
z měkkých materiálů (mramorů, travertinů, kříd, tufů
rameno, opatřené oběžným řetězem a řezacími destičkami ze slinutých karbidů. do hloubky max. 3 m
Těžba kamenořeznými stroji (obr. 39) je prováděna zařízeními, kde hlavním rozpojovacím orgánem je kotoučová pila osázena zuby ze slinutých karbidů. Stroj pojíždí po vodících kolejnicích a odřezává svislým řezem bloky o výšce závislé dle průměru kotouče. V kompaktních měkkých materiálech se používá v současnosti velmi produktivní technologie vyřezávání bloků velkokotoučovými pilami (o průměru kotouče až 3,5 m).
Těžba propalovacími soupravami (obr. 40) se používá zejména u všech druhů žul a syenitů. Pracují na principu narušování povrchu hornin plamenem, způsobené vnitřním pnutím, které vzniká různou tepelnou objemovou roztažností silikátových minerálů hlavně křemene. V praxi se využívají dva základní principy termického řezání a to systém, který pracuje s palivem, kyslíkem a vodou nebo se stlačeným vzduchem a palivem (benzín). Termickým zařízením se poměrně snadno uvolňují celé tzv. lavice - tj. vrstvy kamene s rovným a čistým řezem. Nevýhodou tohoto způsobuje náročná obsluha zařízení a vysoká hlučnost. Dobývání bloků kamene Těžba vylamováním
rozpojování hydraulickými klíny DARDA
Jazykový klín vtlačován mezi dvě půlkruhová pera v předvrtaném otvoru rozpojovaného kamene.
Trhací síla až 140 kN , rozlomení bloku během 10 až 20 sekund.
rozpínavé směsi
rozpínavý cement (využívá krystalického tlaku směsi - u nás se používá směs Cevamit)
Smíchání s vodou zvětší objem a vyvolá ve vrtech tlak 30 až 40 MPa
rozpojeni materiálu nastane v průběhu 6-24 hodin Dobývání bloků kamene Dobývání vazkých a lehce rozpojitelných soudržných surovin Horniny a zeminy + přechodové typy
Stěnová a jámová hliniště, jíloviště apod.
Cihlářské suroviny
v hliništích,
jíly, hlíny, spraše, slínů 3,5 mil. t/rok
Mocnost ložisek až do 30 m
Korečková rypadla
frontálním způsobem postupu řezu (hloubkovým nebo výškovým řezem)
V poslední době i lopatová rypadla nebo skrejpry.
Těžba kaolínů
V malých až středně velkých lomech
hydraulickými lopatovými rypadly, výjimečně malými kompaktními kolesovými rypadly, mocnost od několika m až desítek m.
Dobývání vazkých a lehce rozpojitelných soudržných surovin Těžba sklářských a slévárenských písků
od několika metrů až do 100 m.
většinou lopatovými rypadly,
někde nutné i trhací práce (zpevněné) Střeleč, 1,0 mil. tun. rok
Těžba bentonitů, (Most a Sokolov)
mocnosti až do 25 m. ve třech i více těžebních řezech
lopatovými rypadly, do 100 tis. m3/rok
Těžba jílů a jílovců (lupků)
v jámových lomech nebo hliništích o mocnosti od 15 do 40 m
lopatovými nebo malými korečkovými rypadly, 1,5 mil. tun/rok Dobývání písků a štěrkopísků Suchý způsob 30%
Mokrý 70% - ložiska často zasahují pod hladinu spodní vody
Ze břehu
nižší hladina spodní vody, ložiska s malou životností, nesystematická těžba, udržení splavnosti.
lopatová rypadla, rypadlo s vlečným korečkem rypadlo s drápkovým zařízením, korečkové rypadlo, škrabák
Z vody
Plovoucí bagry Dobývání písků a štěrkopísků z vody Plovoucími korečkové bagry - kontinuální
univerzálnost, schopnost těžit hrubé i jemné s přesným dodržením hloubky a rovnosti dna
Moře, řeky, jezera
Těžební hloubka - délka lafety do 15 m s výkonností okolo 500m3/h. Zahr. až 35 m s max. výkon až 1000 m3.h-1.
systémem ukotvených lan
Lafeta, Korečky svařované uzavřené nádoby a jejich řezné hrany jsou opatřeny rozrušovacími zuby, výměnným ostřím ,perforovány.
Jednotlivé korečky rozpojují a nabírají materiál, vynášejí ho nad hladinu a vysypávají přes turas do násypky.
elektropohonem X vznětovým motorem. Dobývání písků a štěrkopísků z vody Plovoucími sací bagry 15 až 20 m
štěrkopísek, se volně sesypává do těžebního kužele
těžební odstředivé čerpadlo, nasává (lapačem kamene) a vytlačuje směs vody a štěrkopísku na plovoucí dopravní zařízení.
hydraulickým nebo mechanickým rozrušovačem.
Pohyb - vrátkový nebo pilotový.
vrátkové zařízení - podélný nebo véjířovitý pohyb,
pilotový kráčející mechanizmus - jen véjířovitý pohyb.
Potrubí na rypadle + plovoucího potrubí na plovácích.
ocelové, spojené spojkami, v místě ohybu kulovými klouby
vzdálenost hydraulické dopravy až 2 km
charakteristikou těžebního čerpadla,
koncentrací směsi apod. a bývá.
v ČR jen několik lokalit - nedostatek ložisek s vhodnou surovinou. Jen k čištění a hloubení řečišť, rybníků a plavebních kanálů. Sací bagry Drapákové bagry cyklickou těžba ze středních a velkých hloubek.
V ČR - uzavřené vodních plochách, dotěžují na plnou mocnost po korečkových rypadlech až do maximálních hloubek okolo 40 m
zahraničí extrémních hloubek až 120 m. Podle konstrukce mohou těžit i v plné stěně bez předtěžení jinými rýpadly.
těžební drapák - rozrušovacími zuby rozrušení a vytěžení i menších jílových vložek,
pracovní cyklus, tj. spouštění, nabírání, zvedání, otvírání a zavírání
rypadla pouze jako vlečná, Pohyb - lan a navijáků.
elektrifikována
- se sklopným výložníkem,
- s otočným výložníkem,
- s pojízdnou drapákovou kočkou - mostová., s drapáky o objemu až 8 m3,
Pro vysoký výkon z extrémních hloubek s dvěma drapáky, Vrtání Vrtání Mechanické
A nárazové
B příklepové (příklepné)
Vnější kladivo
Vnitřní kladivo
C rotačně řezné
D rotačně příklepné
E rotačně valivé Vrtání Fyzikální
Tepelné
Zahraničí, kyselé Si horniny
Vodním paprskem
Vrtací korunky Vrtání Saiegjn Vrtání Vrtací korunky Vrtání Vrtací zařízení Vrtací zařízení Vrtací soupravy Vrtání Vrtání Saiegjn Vrtání Saiegjn
Lomové dobývání pomocí trhacích prací Nalezení ložiska
Povolení k těžbě
Skrývkové a přípravné práce
Vrtání
Trhací práce
Nakládání a doprava
Úprava a zpracování suroviny
Expedice Trhací práce historie První „trhací práce“ staří Číňané
Alchymisté,
Je znám a používán černý střelný prach
k civilním + vojenským účelům
Evropa později – arabští kupci
První použití v bitvě u Legnice v Polsku roku 1241.
První civilní využití černého prachu na našem území - ražba štoly v Báňské Štiavnici v roce 1627.
Až do poloviny 19. století byl prakticky jedinou používanou výbušninou.
Moderní průmyslové trhaviny
Vynález nitroglycerinu - 1846, Ascain Sombrer
1867 Alfred Nobel - hlinkový dynamit - v podstatě první výkonná moderní trhavina
1873 - První výroba dynamitu ČR(SR) v Zámcích u Prahy
Největší nárůst objemu trhacích prací po 2. sv.válce,
Rozvoj vlastní technologie provádění trhacích prací,
hornictví,
těžba nerostných surovin,
stavebnictví,
zemědělství, lesnictví, hutnictví atd.
Dnes důraz na bezpečnost + eliminace negativních účinků na okolí.
Speciální trhací práce
Destrukční práce
Stavební účely (zářezy, úprava terénů) Rozdělení trhacích prací Trhací práce - Výbušniny a výbuchové děje Výbuch – velmi rychlá přeměna energie
Výbuch dělíme
dle způsobu uvolnění energie:
Chemické - jsou způsobeny chemickými reakcemi, zpravidla doprovázenými velkým množstvím plynů (povýbuchových zplodin).
Mechanické– kde dochází k náhlému uvolnění přetlaku, nebo podtlaku.
Elektrické – jsou důsledkem rychlé přeměny elektrické energie na energii mechanickou a tepelnou.
Jaderné výbuchy – příčinnou je nukleární reakce.
Z hlediska trhací techniky jsou nejvýznamnější chemické výbuchy. Trhací práce – Chemické výbuchové děje Chemický výbuch – dochází k rychlé exotermické reakci
uvolněná energie pak koná práci, která je podstatou trhacích prací.
Rychlosti probíhání reakce rozlišuje
výbuchových dějů – výbuchové hoření (explozivní hoření)
detonaci ( výbuch prvního řádu). Trhací práce – Chemické výbuchové děje Výbuchové hoření
druh chemické výbušné reakce,
hořící systém obsahuje jak palivo i okysličovadlo
nepotřebuje přibírat z okolí další hmoty (kyslík)
Rychlost přeměny je ve srovnání s detonací poměrně malá, max. stovky m/s.
Vzniká teplo a plyny
unikají do okolí,
pokud je tomu bráněno dochází k nárůstu tlaku plynů a (následné zvýšení rychlosti hoření), které může přejít v detonaci – urychlit chemickou reakci
v technické praxi
udílení pohybu střelám
pohonu raket,
typické pro střeliviny,
černé a bezdýmné prachy
V trhací technice je výbušné hoření zpravidla jev negativní,
nastává při poruchách detonace trhavin (tzv. vyhoření nálože),
způsobeno vlivem nesprávného použití trhaviny či při použití vadných trhavin.
Trhací práce – Chemické výbuchové děje Detonace
Výbušná přeměna
rychlost 1000-9000 m/s .
dochází ve výbušnině ke vzniku detonační vlny, která se vyznačuje vysokým tlakovým skokem na svém čele
Detonační vlna se šíří výbušninou vysokou rychlostí.
V trhací technice se využívá nejčastěji detonační výbuchové přeměny.
Výbušninu k detonaci přivádíme nejčastěji rozbuškou. Trhací práce Rozdělení výbušnin - podle typu výbušné přeměny a podle uplatnění
Trhaviny
výbušniny, výbuchovou přeměna - detonace. Méně citlivé vůči mech. podnětům než třaskaviny, k vyvolání detonace - silný podnět, nejčastěji rozbušky, bleskovice nebo počinové nálože.
Uplatňují se nejčastěji k rozpojování hornin, pro vojenské účely.
Třaskaviny
velmi citlivé výbušniny, stačí slabý vnějším podnět (úder,tření,zahřátí)
explozivní hoření, které okamžitě přechází v detonaci.
vyvolání detonace trhavin. (trhaviny přímé) - část rozněcovadel, rozbušek.
azid olovnatý (PbN6), azid stříbrný (AgN3), třaskavá rtuť (C2N2O2Hg), trinitrorezorcinát olovnatý (C6H3N3O9Pb), dinitrodiazofenol (C6H6N4O5) a tetrazen (C2H8N10O). Trhací práce Rozdělení výbušnin - podle typu výbušné přeměny a podle uplatnění

Střeliviny
typickou výbuchovou přeměnou - explozivní hoření.
udílení pohybu střelám
Typickým představitelem jsou bezdýmé nitrocelulózové prachy, černé střelné prachy
Pyrotechnické slože
přenos tepelného impulsu nebo k vyvolání světelných, tepelných či zvukových efektů.
civilním sektor, i ve vojenství. Trhací práce - Roznět a počin trhavin Roznět nebo také iniciace
počáteční impuls, který vyvolá výbuchovou přeměnu.
Zážeh je počáteční impuls vyvolávající výbuchové hoření,
Počin je pak podnět, který vyvolává detonaci.
Při trhacích pracích platí zásada
podnět k detonaci vlastní nálože musí být dán trhavinou (sekundární náplní rozbušky nebo počinovou náložkou) o větší rychlosti , než má vlastní nálož.
Pro zajištění správného roznětu používáme rozněcovadel
Rozněcovadla (iniciátory) nezbytným prostředkem trhací techniky,
rozbušky,
bleskovice,
palníky,
zápalnice
kde samotné rozněcovadlo nezajistí dostatečně stabilní detonaci - použítí počinov