VYSOKÁ ŠKOLA BÁŇSKÁ - TECHNICKÁ UNIVERZITA OSTRAVA HORNICKO-GEOLOGICKÁ FAKULTA. Institut hornického inženýrství a bezpečnosti BAKALÁŘSKÁ PRÁCE

Transkript

1 VYSOKÁ ŠKOLA BÁŇSKÁ - TECHNICKÁ UNIVERZITA OSTRAVA HORNICKO-GEOLOGICKÁ FAKULTA Institut hornického inženýrství a bezpečnosti BAKALÁŘSKÁ PRÁCE Ostrava 2016 Martin Přibil

2 VYSOKÁ ŠKOLA BÁŇSKÁ - TECHNICKÁ UNIVERZITA OSTRAVA HORNICKO-GEOLOGICKÁ FAKULTA Institut hornického inženýrství a bezpečnosti SOUČASNÁ DŮLNÍ TECHNIKA V ČR A VE SVĚTĚ Bakalářská práce Autor: Vedoucí bakalářské práce: Martin Přibil Ing. Jaroslava Koudelková, Ph.D. Ostrava 2016

3

4 Prohlášení autora bakalářské práce Celou bakalářskou práci včetně příloh, jsem vypracoval samostatně a uvedl jsem všechny použité podklady a literaturu. Byl jsem seznámen s tím, že na moji bakalářskou práci se plně vztahuje zákon č.121/2000 Sb. autorský zákon, zejména 35 využití díla v rámci občanských a náboženských obřadů, v rámci školních představení a využití díla školního a 60 školní dílo. Beru na vědomí, že Vysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava (dále jen VŠBTUO) má právo nevýdělečně, ke své vnitřní potřebě, bakalářskou práci užít ( 35 odst. 3). Souhlasím s tím, že jeden výtisk bude uložen u vedoucího bakalářské práce. Souhlasím s tím, že údaje o bakalářské práci, obsažené v Záznamu o závěrečné práci, umístěném v příloze mé bakalářské práce, budou zveřejněny v informačním systému VŠB-TUO. Souhlasím s tím, že bakalářská práce je licencována pod Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 Unported licencí. Pro zobrazení kopie této licence, je možno navštívit Bylo sjednáno, že s VŠB-TUO, v případě zájmu o komerční využití z její strany, uzavřu licenční smlouvu s oprávněním užít dílo v rozsahu 12 odst. 4 autorského zákona. Bylo sjednáno, že užít své dílo bakalářskou práci nebo poskytnout licenci k jejímu komerčnímu využití mohu jen se souhlasem VŠB-TUO, která je oprávněna v takovém případě ode mne požadovat přiměřený příspěvek na úhradu nákladů, které byly VŠB-TUO na vytvoření díla vynaloženy (až do jejich skutečné výše). V Ostravě dne Martin Přibil

5 Anotace: Práce podává stručný přehled důlní techniky zejména pro podzemní dobývání. Tuto techniku popisuje, vzájemně srovnává a podává zprávu o současném vývoji důlní techniky. Hlavní proud vývoje směřuje k nákladným investičním celkům, sofistikovaným počítačem řízeným technologiím, v budoucnu tzv. autonomním těžebním zařízením. Tyto celky jsou tak investičně náročné, že je třeba stále počítat s osvědčenou technikou. Česká republika má velký potenciál ve výrobě kvalitních důlních strojů a má kvalifikované odborníky na těžké důlní podmínky. Práce je doplněna řadou explicitních obrázků. Klíčová slova: hornictví, dobývání, technika, vývoj, vybavení, trendy, srovnání Summary: The thesis discusses the contemporary mining equipment, especially for underground mining. The equipment is described and compared with the current development of mining technology. The mainstream world development in mining machinery heads to quality equipment high in investment, namely sophisticated computer controlled technology and autonomous and remote controlled mining equipment. However, such equipment is expensive, and thus old proven technology will be still needed. The Czech Republic has a great potential in the production of highquality mining machines and has qualified specialists for difficult mining conditions. The thesis is complemented with explicit images/photographs. Key words: mining, underground, equipment, technology, development, trends, comparision Poděkování autora: v prvé řadě děkuji za cenné konzultace, rady a motivaci ke studiu hornictví na VŠB-HGF panu Karolu Šmehilovi, dále váženým dámám a pánům za konzultace, cenné údaje, data či umožnění fárání na jejich dolech a pracovištích (abecedně): Besta Martin, Borl Vítězslav, Bufka Aleš, Černý Ivan, Čuba Jiří, Dvořáček Boris, Dvořák Pavel, Golasowski Jiří, Hadrava Pavel, Hejna Michal, Jirásek Jakub, Jiskra Jaroslav, Kaňa Richard, Korbel Jiří, Koscielniak Pavel, Košinár Peter, Koudelková Jaroslava, Kozák Rudolf, Laboutková Irena, Lancinger David, Macka Zděněk, Macura Miloš, Potyš Lukáš, Stanislav Petr, Slapnička Jaroslav, Šikula Jiří, Zdař Bůh!

6 OBSAH 1. Úvod Úvod do problematiky Zaměření práce Metodika a systematika Terminologie, jednotky Důlní technika pro hlubinné doly Členění důlní techniky pro hlubinné doly Podzemní dobývání rud (skalních hornin) Důlní technika pro podzemní těžbu rud Samohybné vrtací vozy pro ražby vodorovných a úklonných důlních děl Samohybné vrtací vozy pro dlouhé (produktivní, trhací) vrty Mísicí a nabíjecí vozy pro trhací práce Přepravníkové nakladače (PN) Přepravníky Zásobníkové nakladače Sekundární rozpojovače a obtrhávače Vrtací soupravy pro instalaci svorníků Účelová vozidla - torkretovací soupravy, míchače a čerpadla betonu, přepravníky materiálu, přepravníky osob, vysokozdvižné plošiny atp Kontinuální těžba rud Kontinuálně pracující stroje Nahrnovací nakladače Automatizace (podkapitola i pro uhlí) Kolejová technika inovace (podkapitola i pro uhlí) Podzemní dobývání uhlí (poloskalních hornin) Stěnování - kombajny Stěnování pluhy Stěnování a svorníky Stěnování nákliz pomocí kolových přepravníků Závěsná doprava a závěsná mechanizace Vrtací vozy, nakladače s bočním výsypem, přibírkové a univerzální stroje Chodba-pilíř (room&pillar) Chodba-pilíř: Dobývací razící CM kombajny (Continuous Miner) Chodba-pilíř: Kyvadlové vozy a přepravníky Samohybný sběrný dopravník s drtičem a přesypem - Feeder Breaker Chodba-pilíř - flexibilní dopravník Chodba-pilíř svorníkovací zařízení Chodba-pilíř: svorníkovací razící MB kombajn (Miner Bolter) Razicí kombajny (Roadheader) Highwall mining plně mechanizované chodbicování do svahu Důlní technika pro povrchovou těžbu Kolesová rypadla Kamenolomy Elektrifikace lomové dopravy Provozovaná technika na těžbě - Velkolom Čertovy schody Provozovaná technika na těžbě - Lomy Mořina Současní čeští a světoví producenti důlní techniky Závěr... 96

7 Úvod 1.1 Úvod do problematiky Hornictví a důlní technika od roku 1990 prošla ve světě značným technologickým rozvojem, otevírají se nové hlubinné doly či se zásadním způsobem modernizují. Tento trend se v ČR po roce 1990 omezil hlavně na uhelné hornictví a dobývací metodu stěnování, v posledních letech se provozuje metoda chodba-pilíř (OKR) a chodbicování (SHR) pro vytěžení vázaných zásob. Rudné hornictví a dobývací technika rudných dolů zažívá v ČR úplnou recesi a zřejmě brzy skončí docela, doufejme že jen dočasně. Ostatně i perspektiva černouhelného hornictví je neveselá či přinejmenším nejasná. Nerudné hlubinné doly se omezily na jeden důl na žáruvzdorné jílovce a jeden důl (geologický průzkum těžbou) na štípatelné břidlice. Přes na první pohled neradostnou situaci a ekologické trendy v německé energetice nemusí být hlubinné hornictví v ČR zcela odepsané. Turbulentní světové dění může ceny surovin skokově zvýšit a doly se dostanou z červených čísel. Snad. Pro naši zemi je nezanedbatelná otázka surovinové a energetické bezpečnosti, zejména ve výrobě vlastní oceli a vlastní energie. Též otázka některých drahých a barevných kovů je stále otevřená, jako i státní intervence na tomto poli jako i udržení znalostí podzemního dobývání v těžkých podmínkách. Byla by škoda o tento vědomostní kapitál přijít, jako se stalo v rudném hornictví po roce Dříve nebo později západní společnost zjistí, že současný civilizační komfort je bez primární a sekundární výrobní sféry neudržitelný. Dějinné zkušenosti ukazují, že je možná i alternativa srovnatelná s pádem římské říše. Na ty, kterým toto směřování není lhostejné, čekají velké výzvy, co se týkají bezpečnosti a suverenity, která se neobejde bez surovinové soběstačnosti a zmírnění drastických environmentálních a lidskoprávních limitů. Je stále složitější plánovat a realizovat jakýkoliv projekt, který přesahuje horizont jednoho volebního období. Vytváříme si dluh a závazek vůči Evropě z eurodotací co často nemají ani smysl ani logiku. To je další věc, která se musí změnit; z turistického ruchu dlouho žít nevydržíme. Pro dlouhodobou udržitelnost našeho světa a kultury, je třeba nerezignovat na těžbu surovin, primární a sekundární výrobní sféru, průmysl. Je třeba stále sledovat světové i lokální trendy a inovace v dobývacích metodách, důlních strojích, technologiích a úpravárenství. Tento vývoj je třeba promítat na ložiska na území ČR a zvažovat možnosti a metody jejich vydobytí, úpravy a uplatnění na trhu. Ke sledování toho co se u nás i ve světě v oboru hornictví děje by svým malým dílem měla přispět i tato práce

8 1.2 Zaměření práce Vzhledem k rozsahu problematiky těžební techniky je práce omezena především na některé aspekty dobývací techniky zejména pro hlubinné doly. Před více jak 20 lety se postupně ukončila těžba rud v ČR s výjimkou uranu, proto je věnován značný prostor technice pro těžbu rud a jiných skalních hornin, protože na tomto poli došlo ve světě k velkému rozvoji dobývací techniky, která se u nás přestala vyrábět. V oboru těžby uhlí a povrchového dobývání si autor všímá především hlavních trendů a zajímavých inovací, byť je tato technika je u nás dlouhodobě pod drobnohledem a neustále ověřována v praxi, dokonce se i u nás stále vyrábí a ve vysoké kvalitě. Téma je rozsáhlé a proto na některých místech došlo ke zploštění a zjednodušení problematiky, především u techniky pro povrchové dobývání. 1.3 Metodika a systematika Pro tuto práci byla zvolena zjednodušená systematika členění důlní techniky. Metodicky bylo vycházeno z tuzemské i zahraniční literatury, excerpována byla i starší díla. Z československé literatury se jednalo např. o díla autorů Stočes, Hájovský-Kaňkovský, Trnka a kol, Neseta a kol, Zajac-Boroška-Gondek, Grygárek, Schellong-Ševčík a další, z německé a skandinávské literatury Haise-Herbst, Bansen, Hamrin, z anglo-americké Peele, Hartman, Darling, Bise, Hustrulid atd. Pro zjednodušení systematiky důlních strojů pro účely této práce posloužilo za inspiraci také členění aktuálních merkantilních materiálů producentů důlní techniky (Atlas-Copco, Caterpillar, Joy, Sandvik a dalších). 1.4 Terminologie, jednotky Pro terminologii při klasifikaci hornin byla použita inženýrsko-geologická klasifikace hornin a zemin [HILAR, PETRÁNEK] a základní dělení na skalní horniny 1, poloskalní horniny 2 a zeminy 3. Měrné jednotky jsou metrické, short tons z anglo-amerických zdrojů jsou přepočteny na metrické tuny, jako i další imperiální jednotky. 1 (anglicky Hard rock, německy Festgestein) 2 (angl.. Soft rock, něm. Lockergestein) 3 (angl. Soil, něm. Boden)

9 2. Důlní technika pro hlubinné doly 2.1 Členění důlní techniky pro hlubinné doly Členění důlní techniky bylo pro tuto práci zvoleno podle smyslu důlních činností dle základního způsobu rozpojování - trhacích prací (převážně rudy) podkapitola 2.2 Podzemní dobývání rud (skalních hornin) a mechanického rozpojování (převážně uhlí) kapitola 2.4 Podzemní dobývání uhlí (poloskalních hornin), tyto dvě podkapitoly jsou dále členěny. Výrobci důlní techniky používají ještě jednoduššího schématu, kde například souřadně řadí techniku pro: a.) skalní horniny, b.) průmyslové nerosty (nerudy, draslo), c.) metodu komora-pilíř, d.) metodu stěnování, e.) podzemní stavby [JOY 2016]. Pro rudy je vlastní dobývání především pomocí trhacích prací. Pro uhlí je vlastní zejména dobývání pomocí mechanického rozpojování kombajny. Nerudy jsou včleněny do obou skupin, podle své povahy (skalní horniny hardrock do dobývání rud, poloskalní horniny softrock do dobývání uhlí). Autor bere na vědomí, že některé poloskalní rudy a nerudy je možno dobývat kombajny (sůl kamenná, draslo, bauxit). Podobně některé druhy kamene pro kamenickou výrobu se dobývají často i v podzemí mechanickým rozpojováním pilami (štípatelné břidlice, mramory), byť jsou to pevné skalní horniny. Také uvažováno, že s tím, že v uhelném hornictví se používá trhacích prací nejen při výstavbě dolů, ale také přímo při těžbě (Čína, Indie, u nás dříve Kladno, SHR, OKR atd). Někdy jsou také některé důlní operace a použitá technika stejná či podobná (např. některé typy nakladačů, kolejová doprava atp). Výše zmíněné nesrovnalosti v předložené systematice jsou dále v práci řešeny poznámkou či odkazem. Uvedený klíč je použit pro tuto práci hlavně z důvodů zjednodušení její struktury a přehlednost

10 2.2 Podzemní dobývání rud (skalních hornin) Nasazení dobývací techniky se odvíjí od použité metody. Hlavní metody dobývání rud ve světě jsou: různé metody na zával 4 jako je např. dobývání blokovým závalem (přirozeným patrovým závalem) [Trnka 1968, 1969] 5, dobývání mezipatrovým závalem (dobývání na zával z mezipatrových chodeb) 6 dobývání otevřenou komorou z mezipatrových chodeb 7 komora-pilíř, chodba-pilíř 8, chodba-pilíř v lávkách, výstupkování na skládku 9 a další 10. Častá metoda je také mechanizované výstupkové dobývání s ponechanými pilíři (v lávkách či popř. se zakládkou), která je ale podle zahraničních autorů řazena mezi metody komora-pilíř (K&P). Ve slovenské Jelšavě zdejší dobývací metoda na těžbu magnezitu mechanizované výstupkové dobývanie so zakladaním vyrubaných priestorov [SMZ Jelšava, POPD] je podle manuálu Atlas Copco Mining Methods in Underground Mining [FERNBERG, 2007] metodou komora-pilíř (Room&Pillar). To ukazuje na různé terminologické pojetí dobývání: v angloamerickém světě je podstatný pilíř, u nás výstupek. Už v samotném překladu metody room&pillar na komora-pilíř se skrývá mnoho problému nejen pojmových, ale i legislativních. Proto se dnes v případě uhlí tato metoda překládá jako chodba-pilíř, což k rozměrům dobývacích chodeb je správný výraz bez ohledu na historickou tradici a ustálenost překladu komora-pilíř. Pojem komora-pilíř je ale správný u rozměrných dobývacích chodeb rudných a nerudných dolů, u menších chodeb rudných dolů je pro room&pillar opět výstižnější výraz chodba-pilíř. Na našem jediném rudném dole Rožná se v současnosti praktikuje dobývací metoda sestupné lávkování na zával pod umělým stropem. V minulosti se ale u nás používala celá řada dobývacích metod, včetně kapacitních metod dobývání s otevřenou komorou z mezipatrových chodeb v Mníšku pod Brdy (pilotní projekt), Horním Benešově a rozvoj metody vyvrcholil ve Zlatých Horách. Dokonce se u nás používal druh metody dobývání blokovým závalem (block caving) u Horního Slavkova na Hubském pni, zde se jednalo o německý válečný rozvoj dolu a analogii přetěžení historických stařin aplikovanou na Große Pinge v saském Altenbergu (oboje těžba Sn-W rud). 4 (caving) 5 (block caving), 6 (sublevel caving), 7 (sublevel stoping), 8 (room-pillar, R&P) 9 (shrinkage stoping) 10 Terminologie: viz Stočes, Trnka, Dlouhý, Grygárek, Peele, Hartman, Darling, Hamrin, Hustrulid

11 Obr. 1: Válečné rozfárání cínového dolu Stannum v Horním Slavkově na vytěžení stařinami protkaného Hubského pně metodou blokového závalu, dnes nazývanou jako block caving. Zdroj: Chebské rudokopné těžařstvo, František Fiala, ČGS Geofond Kutná Hora, sign: KH MAB0333, výřez produktivní části Důlní technika pro podzemní těžbu rud Aktuálně světově nejrozšířenější je těžba rud v podzemí pomocí bezkolejové mechanizace. Bezkolejová mechanizace a důlní činnost na rudných dolech jsou z povahy skalních hornin cyklické operace, vrtání, trhací práce, odtěžení, kde důlní technika pracuje v určitých sekvencích, cyklech. Nevýhodou je prázdný cyklus, tedy je snaha tuto techniku konstruovat tak aby byla neustále vytížená a mohla se rychle přesouvat. To se daří u mechanizace na kolových podvozcích, méně tak u podvozků housenicových, které jsou stabilnější. Vedle bezkolejové mechanizace existuje při těžbě skalních hornin i kontinuální mechanizace, jsou to např. různé typy nahrnovacích nakladačů, ovšem ty pracují kontinuálně vždy v rámci většího cyklu trhacích prací. Jediným faktickým reprezentantem kontinuálního odtěžení jsou pancéřové dopravníky (např. CAT Rock Flow System) a dálková pasová doprava, která vyžaduje nadrcení na požadovanou zrnitost

12 Základní součásti bezkolejové mechanizace jsou níže seřazeny podle důlních operací: vrtání, rozpojování, zajištění, nakládání, přeprava, pomocné práce 11. a.) samohybné vrtací vozy pro ražby (podzemní vrtací soupravy 12 ), vodorovných (úklonných) otvírkových a rozčleňovacích důlních děl 13, podzemní stavitelství, popř. metodu komora-pilíř. b.) samohybné vrtací vozy pro dlouhé (produktivní, trhací) vrty (podzemní vrtací soupravy pro dlouhé vrty 14 ) z mezipatrových chodeb pro trhací práce většího rozsahu při komorování / na zával. c.) mísicí a nabíjecí vozy pro trhací práce 15. d.) přepravníkové nakladače 16, pro nakládání těživa ve výpustném systému, na dobývce či na čelbě a jeho naložení do přepravníku či důlního vozu kolejové dopravy či přepravu na kratší vzdálenost k sypnému komínu (zásobníku), přesypu do důlních vozů či rovnou do drtiče. e.) přepravníky 17 pro dopravu těživa na větší vzdálenosti a pro zrychlení nakládacího cyklu. f.) zásobníkové nakladače g.) sekundární rozpojovače horniny 18, hydraulická kladiva na masivním výložníku pro rozpojování větších bloků horniny h.) obtrhávače 19, hydraulická kladiva či statické klíny na dlouhém rameni pro obtrhávání chodeb při metodě Ch&P, K&P a pro průběžné obtrhávání. ch.) vrtací soupravy pro instalaci svorníků i.) torkretovací soupravy, míchače a čerpadla betonu j.) přepravníky osob k.) univerzální stroje s výměnným nářadím (např. a + b + e + g) l.) další účelová vozidla, cisterny s vodou, PHM, pomocná technika, atp. 11 (dril & blast cycle) 12 drill jumbo, jumbo, drill rig, face drilling rigs, boomer [Atlas Copco] 13 (development drilling) 14 (production drilling, Simba [Atlas Copco]) 15 (ANFO chargers). 16 (LHD Load-Haul-Dump, Scooptram [Wagner Atlas Copco]) 17 (underground truck, hauler, dumper) 18 (Rammer) 19 (Scaler)

13 Obr. 2: Základní škála vozů bezkolejové mechanizace. 1.) vrtací vozy pro ražby, 2.) sekundární rozpojovač horniny a obtrhávač, 3.) vrtací vůz se svorníkovací soupravou, 4.) vrtací vůz pro dlouhé vrty, 5.) nabíjecí vůz, 6.) míchací vůz betonu, 7.) menší typ PN, 8.) přepravník, 9.) větší typ PN, 10.) vysokozdvižná plošina, 11.) trolejový přepravník. Zdroj Atlas Copco. Společné konstrukční znaky: robusní konstrukce, kloubové uspořádání vozu s děleným rámem, podvozek traktorového typu, hydraulické ovládání kloubu (princip zatáčení s menším poloměrem), nízký profil vozu, planetová převodovka, masivní poloosy, těžké pneumatiky. Pohon vznětovými motory s vodním praním zplodin a odjiskřením, elektricky (kabel, baterie). Příslušenství hydraulické, čerpadla poháněné elektricky (vrtací vozy) na objednávku i dieselem. Podobné nejmodernější těžké stroje (traktory Fendt) jsou vybaveny převodovkami s hydrostatickými měniči pro plynulé řazení pod zatížením (CVT Continuously variable transmission), popř. převodovkami typu power split transmission, kde při rozjezdech a pojezdech při cyklických operacích pracuje hydrostatický měnič, aby se při vyšších rychlostech při dopravě výkon přenesl na mechanické převody. Díky masivnímu převodovému ústrojí zvládnou důlní stroje i větší sklony v rampách a úpadnicích, běžně mají stoupavost 1:4 (14 ) a více. Kloubové uspořádání strojů je většinou takové, že přední část obsahuje pracovní orgán (lopatu, vrtnou lafetu), zadní část kabinu, pohonné ústrojí, popř. plus cívku s kabelem či baterie. U přepravníků je tomu naopak, pohonná jednotka a kabina je vepředu, korba vzadu. Kabina je zabezpečena pevnými rámy na ochranu operátora pro případ převržení stroje a proti pádu horniny a předmětů (certifikace OPS / ROPS / FOPS)

14 Obr. 3: Uspořádání převodových ústrojí typické pro moderní důlní bezkolejovou mechanizaci (kolovou s kloubem). Vzadu motor, zadní náprava, moderní převodovka s hydrostatickým měničem výkonu, kardanový kloub, přední náprava. Zdroj: Dana Holding Corporation Samohybné vrtací vozy pro ražby vodorovných a úklonných důlních děl 20 Naprostá většina vrtných vozů má pohon hydraulického čerpadla pro vrtání a pohyb výložníků a lafet elektrický, zejména z potřeby velkého výkonu hydraulického čerpadla, moderní vrtací kladiva mají výkon až 30kW. Pohon vznětovým motorem je neefektivní a produkuje velké množství zplodin, které jsou nežádoucí zejména na čelbách, kam se nasazují tyto stroje 21. K pojezdu stroje však slouží dieselový motor, rychlost dosahují až 17 km.hod -1 na rovině a 5 km.hod -1 v rampách a úpadnicích. Relativně rychlý pojezd se využívá k přesunu na další pracovní figuru. Poloměr zatáčení je cca 2,5 metru vnitřní a 4 vnější poloměr u nejmenších strojů až 6 metrů vnitřní a 11 metrů vnější poloměr u těch největších. 20 Podzemní vrtací soupravy, drill jumbo, jumbo, drill rig, boomer, face drilling rigs 21 Joy Vein Runner II může mít vrtání poháněné dieselmotorem, též francouzská firma CMM Equipments nabízí vrtací vozy řešené pouze jako diesel, tedy je poptávka i nabídka tohoto řešení

15 Obr. 4: Uspořádání převodového ústrojí a rozvodů třílafetového vrtacího vozu Sandvik DD531. Zdroj: Dana Holding Corporation. Na vrtacích vozech pro ražby důlních děl jsou osazena na lafetách na jednom, dvou, třech i čtyřech hydraulických výložnících těžká vysokofrekvenční hydraulická vrtací kladiva, výkon kladiv je od 15 do 30 kw. Délka lafet je zpravidla taková, že se tyče nenastavují, pokud se nevrtá injektáž či dlouhé čelní vrty pro trhací práce velkého rozsahu. Důležitým parametrem je schopnost stroje vrtat otvory paralelně s osou ražby a rovnoběžně po obvodu díla pro presplitting při trhacích pracích, tato schopnost dosahu výložníků podmiňuje i maximální plochu výlomu. U starších typů vrtacích vozů, bez pokročilých počítačových technologií, stačí pro důlní provozy jen dva výložníky s lafetami, které pokryjí plochu výlomu do 100m 2. Více lafet zvyšuje rychlost vrtacího cyklu již jen teoreticky, protože prakticky operátor má co dělat aby zvládl dvě vrtací kladiva [McCARTHY, 2007 ]. Automatizace: U moderních vrtacích vozů zvyšuje produktivitu vrtání počítač, což klade i značné nároky na obsluhu a zvyšuje pořizovací náklady. Nejnovější vrtací vozy Atlas Copco typu Boomer jsou řízeny systémem RCS 5 (Rig Control System 5) se softwarem Underground Manager pod Windows, který umožňuje nejen vstup vrtných

16 schémat, mapových podkladů, ale i 3D zobrazení díla a polohy stroje a výložníků. To umožňuje propojení stroje s totální stanicí a bodovým polem v raženém díle a prostorovou orientaci stoje v díle. Moderní soupravy (Boomer XE4 C) se 4 výložníky dokáží samočinně vrtat i delší vrty pro injektáže až do délky až 30 metrů, kde se vrtací tyče automaticky napojují a celý složitý stroj ovládá pouze jeden operátor. Pochopitelně, že tyto stroje našly uplatnění především při stavbě tunelů metodou NRTM a často jsou zde nasazeny dodavatelsky. Obdobnou technologií, CAN, disponuje i Sandvik. [ATLAS-COPCO 2016, SANDVIK 2016]. Obr. 5: Vrtací vůz pro ražby profilů až 100m 2 s počítačovým systém RCS Atlas Copco Boomer E2C subdodavatelské firmy OHL ŽS na stavbě Metro 5.A, stanice Červený vrch (Bořislavka). Foto M. Přibil Využití v ČR: Na ražby maloprofilových důlních děl je možno použít nejmenší samohybné kolové vrtací soupravy jako jsou Atlas-Copco Rocket Boomer 104 či Joy Narrow Vein NV1. Význam kolových vrtacích vozů je v našich současných podmínkách pro ražbu maloprofilových děl spíše ergonomický, investičně je může nahradit sloupová vrtací souprava(y) či starší typy souprav jako je např. pneumatický kolový vrtací vůz BWA-3 či kolejový VV-4 nebo housenicové VVH-1 či NSU. Ty nejmenší starší typy kolových vrtacích vozů je možno za určitých okolností, s určitými potížemi transportovat i

17 skrz překopy dolů budovaných pro klasickou kolejovou dopravu, zejména se sejmutou vrtací lafetou (Atlas Copco Rocket Boomer 104, RHD Drillmaster 100 a 150 či Fletcher LJ-251-DE,). V rudném hornictví je možno použít také vrtací vozy na housenicových podvozcích používaných při přípravách při těžbě uhlí (VVH-1, Duvas-UNI stroj NSU, Deilmann-Haniel a další). Na velkoprofilové ražby zázemí dolů či podzemních úpravárenských zařízení a podzemní těžbu průmyslových nerostů metodou R&P je možno nasadit soupravy na profily až 180m 2 (např. Sandvik DT1130-SC, Atlas Copco Boomer WE3), rekordní plochu 205m 2 zvládá čtyřlafetový Atlas Copco Boomer XE4. Výrobci: AARD, Atlas Copco, CMM, Deilmann-Haniel Mining Systems, J.H. Fletcher&Co, Joy, RDH, Sandvik. Čína: Jinan Fucheng Hydraulic Equipment Co. a další no-name výrobci. Světová špička je firma Atlas Copco, ta v roce 1988 získala firmu Secoroc a své postavení posílila v roce 2004 akvizicí vrtací divize, patentů a řešení firmy Ingersoll-Rand (která z oboru vrtání vyrábí již jen ruční vrtačky) a firmy Baker Hughes Mining Tools, v roce 2006 další akvizicí kanadské firmy Thiessen Team Mining Products a své postavení na trhu stále upevňuje. Srovnání: Celosvětově rozšířená vrtací technika zaznamenala v posledních 25 letech značný vývoj, který směřuje k automatizaci a počítačovému řízení. V České republice není žádný výrobce obdobné kolové techniky a na rudných a nerudných dolech se nepoužívá, pouze v podzemním stavitelství. V minulosti se vývojem a výrobou obdobné techniky zabývala VZUP Kamenná (KVV 4, KVV 101) a Bánské stavby Prievidza (PNV 1, PNV 2). Na uhelných dolech se používají vrtací vozy na housenicových podvozcích VVH-1 (Ostroj), které se u nás i vyrábí na platformě univerzálního housenicového nakladače se stranovým výklopem NSU (tzv. hauzru) firmy Duvas-UNI, s hydraulickými vrtacími kladivy Permon. Tyto vozy lze využít i na rudných dolech, nevýhodou je, že jsou při pojezdu pomalé a zvládají obsluhovat jen pracoviště, která nejsou od sebe příliš vzdálené. Tato použitá technika může být i cenově dostupná. Vrtací techniku ve vysoké kvalitě vyrábí již zmíněná firma Permon Křivoklát. [AARD 2016, ATLAS COPCO 2016, CMM 2016, DHMS 2016, DUVAS-UNI 2016, J.H. FLETCHER&CO 2016, JOY 2016, PERMON 2016, RDH 2016, SANDVIK 2016.] dále [NESETA 1974]

18 Tab. 1: Vybrané provozně technické parametry vrtacích vozů nejmenší a střední velikosti Vrtací vůz Nejmenší velikosti Střední velikosti Výrobce Atlas Copco Joy Sandvik Atlas Copco Joy Sandvik Model Boomer 282* NV-1 DD211 Boomer E2 RR-2MB** DT720 SC** Ovrtatelná plocha čelby (m 2 ) , Počet a typ výložníků 2 BUT 28 1 MTB Boom 1 SB20 2 BUT 45 2 MB Boom 2 TB60 Typ (výkon) vrtací jednotky Systém řízení vrtání COP 1638HD Montabert (16 kw) / HC20 (22kW) 1838HD(18kW) HC50 (45 kw) operátor, operátor, anti-jamm. anti-jamm. RD314 (14 kw) operátor, anti-jamm. COP 3038 (30kW) RCS Montabert HC50 (45kW) HC 110 (50kW) operátor, anti-jamm. 2 x HLX5T TPC 562 Výkon hydraulického čerpadla 2 55kW kw 55 kw 2 95kW kW 2 55 kw Elektrický systém V, V, V, 50-60Hz 50Hz 50-60Hz V Délka kabelu (m) , ,2 délka Rozměry šířka (mm) výška 2300 (3000) 2261 (2619) 2500 (2700) 2518 (3179) 2591 (3112) 3590 Průjezdný profil š v (mm) > > > > > Hmotnost (kg) Rychlost Rovina (km.hod -1 ) Rampa 4,5 (14 ) 5 (11 ) 4,5 (8 ) 5 (7 ) 6,5 (8 ) Výkon pojezdového motoru (kw) 55 kw 74 kw 55 kw 120 kw 97/110 kw 110 kw Stoupavost 1:4 (14 ) 1:3,5 (15 ) 1:4 (14 ) 1:3,5 (15 ) Min. poloměr vnitřní zatočení (mm) vnější Poznámky: Výrobce neuvádí * Menší typy jako Rocket Boomer 104 již nenabízí ** Větší typy firma nevyrábí Viz též příloha č Samohybné vrtací vozy pro dlouhé (produktivní, trhací) vrty Jsou určené pro vrtání dlouhých vrtů z mezipatrových chodeb pro trhací práce velkého rozsahu při komorování nebo metodách dobývání na zával, popř. pro vertikální vrtání při lávkování u metody komora-pilíř. Vyznačují se výložníkem s velkou manévrovací schopností a možností vrtat radiálně od podélné osy mezipatrové chodby, s úklonem od podélné osy chodby. Je žádoucí aby tyto vrty byly paralelní či s minimálním odklonem. Protože z mezipatrové chodby se v ložisku vrtají trhací vrty vertikálně nahoru i dolů, je třeba, aby taková souprava měla co nejmenší rozměry, tak aby mezipatrová chodba měla

19 co nejmenší výlom. Mezipatrové chodby se razí ze systému ramp, takže nasazení moderní techniky zvyšuje nároky na profily, otvírku a sjízdnost dolu, aby mezipatrové chodby byly dostupné pro bezkolejovou mechanizaci. Samohybné vrtací vozy pro dlouhé vrty jsou vedle přepravníkových nakladačů základním kamenem moderních metod velkokapacitního dobývání na zával z mezipatrových chodeb nebo komorování z mezipatrových chodeb dlouhými vrty [DARLING 2011, FERNBERG 2007, HUSTRULID 2001]. Obr. 6: A.) Dobývání otevřenou komorou z mezipatrových chodeb (sublevel stoping) vějířovitými vrty. B.) Dobývání otevřenou komorou dlouhými vrty (bighole stoping). C.) Dobývání na zával z mezipatrových chodeb (sublevel caving). Zdroj: Hans Hamrin, Atlas Copco, 1980, 1998, 2007 Vlastní stroje jsou uspořádáním podobné kolovým čelbovým vrtacím vozům, rám dvojdílný s kloubem, pohon pro pojezd dieselový, rychlost až 15 km.hod -1 v rampách 5 km.hod -1,, zvládají i větší sklony. Pro vrtání je pohon elektrický, vrtací kladiva jsou těžká hydraulická, používají se zde také ponorná kladiva 22. Výložník vrtného vozu vyniká značnou operabilitou a revolverovým zásobníkem pro vrtné tyče, které se spojují automaticky. Průměr vrtů je podle výrobce a typu soupravy od 51 mm až do 178 mm, délka vrtů až 60 metrů (tedy přes celé jedno patro staršího rudného dolu). Některé soupravy je možné použít jak pro čelní vrtání při ražbách, tak i vertikální (Sandvik DD210), ty jsou vhodné např. pro komora-pilíř v lávce. Firma Joy vyrábí tyto soupravy na housenicovém podvozku, které při skromných rozměrech mezipatrové chodby mají pozoruhodný výkon a ponornými kladivy dokáží vrtat až 200 m vrty. Výrobci: AARD, Atlas Copco, Joy, Sandvik, RDH. 22 (in-the-hole, ITH)

20 Obr. 7: Kinematické schéma samohybného vrtacího vozu pro dlouhé (produktivní, trhací) vrty. Nahoře půdorys, níže pohled, dole nárys. Autorem upraveno podle podkladů výrobců. Srovnání: uvedené dobývací metody se u nás nepoužívají. V minulosti se u nás používaly při komorovém dobývání z mezipatrových chodeb (sublevel stoping) soupravy typu Simba Junior firmy Atlas Copco. Kopie těchto souprav se stále vyrábí v zahraničí a mohly by být nasazeny na např. při dotěžení ložiska Au rud ve Zlatých Horách, pokud by se zde ovšem netěžilo jinou, méně nákladnou mechanizací, jako třeba v Hodruši-Hámre (SK). Obr. 8: Soupravu Simba Junior nabízí několik firem ve třetím světě, např. západobengálská firma Mindrill Systems & Solution Pvt. Ltd. (zdroj obrázku), ta by pro naše účely zatím mohla stačit

21 Tab. 2: Některé provozně technické parametry vybraných vrtacích vozů pro dlouhé trhací vrty z mezipatrových chodeb. Vrtací vůz Nejmenší vozy Největší vozy Výrobce Atlas Copco Joy Sandvik Atlas Copco Joy Sandvik Model Simba 1250* 1 CMM2 ITH* 2 DL310-7 Simba W6C* 4 SR-360* C Podvozek kolový, kloub. housenicový kolový, kloub. kolový, kloub housenicový kolový, kloub. Délka vrtu dolů nahoru Průměr vrtu (mm) (102) (216) Typ (výkon) vrtací COP 1838ME HL710 HL710S Wassara ITH jednotky (18kW) (19,5kW) Systém řízení vrtání operátor operátor + operátor anti-jamm. TPC LH 5 RCS operátor CAN Výkon hydraulického čerpadla (kw) Elektrický systém V V V V 600V V 50-60Hz 50-60Hz 50-60Hz 50-60Hz 60Hz 50-60Hz Délka kabelu (m) délka Rozměry šířka (mm) výška (3280) (4070) 3050 Průjezdný profil š v (mm) Hmotnost (kg) Rychlost Rovina 10 * * 3 15 (km.hod -1 ) Rampa 4 (7 ) * 3 5 (8 ) 5 (7 ) * 3 6,5 (8 ) Výkon pojezdového motoru 52 kw 22.5 kw 74 kw 175 kw 30 kw 110 kw Stoupavost 1:4 (14 ) 1:2,9 (20 ) 1:3,5 (15 ) 1:4 (14 ) 1:3,5 (15 ) Min. poloměr vnitřní zatočení (mm) vnější *1 série 1250, parametry se mohou lišit *2 Ponorné kladivo (In-the-hole, ITH) Poznámky: *3 Vůz je bez kabiny, není určen na rychlé přejezdy *4 Vodní ponorné vrtací kladivo s vodní čerpadlem 130kW Výrobce neuvádí

22 Obr. 9: Těžební cyklus a operace při metodách na zával či komorování z mezipatrových chodeb. Vertikální osa = čas. 1. vrtací vůz pro ražby, 2. menší typ PN, 3. vrtací vůz pro dlouhé vrty, starší typ, 4. nabíjecí vůz, 5.velký typ PN na kabelu pro odtěžování ve výpustném systému, 6. impaktor nad roštem, sypný komín, 7. přepravník a odvoz na povrch, 8. výklop přepravníků do drtiče, 9. kuželový či čelisťový drtič, 10. doprava na povrch (skipy, kolejová doprava, DPD, kapacitní trolejové přepravníky). 11. vysokozdvižná plošina na opravu trolejí, údržba dolu, svorníkování atp., 12. svorníkovací souprava, 13. nový typ vrtného vozu s RCS, 14. bateriové PN a přepravníky (ve velkých hloubkách). Zdroj: podle materiálů výrobců zpracoval M. Přibil Mísicí a nabíjecí vozy pro trhací práce 23 Mají obdobnou kloubovou stavbu jako vrtací vozy či přepravníkové nakladače, masivní podvozky, hmotnost 9-20 tun. Rychlost a stoupavost mají jako vrtací vozy, neboť musí zvládnout stejný terén a poloměry zatáčení v důlních chodbách aby se bez problému dostali na čelby, dobývky či mezipatrové chodby, kde nabíjejí připravené vrty k trhacím pracím velkého rozsahu. Vozy mívají jednu či více nadrží (kotlů) a jeden i dva výložníky s vysokozdvižnou plošinou, z které se provádí vlastní nabíjení vrtů. 23 ANFO chargers

23 Nabíjecí vozy se vyrábí v provedení a.) pro DAP 24, který se do vrtů dopravuje zafukováním, nebo b.) s mísicí jednotkou pro čerpatelné trhaviny 25 připravované na místě 26 jako jsou třeba emulzní trhaviny 27. V provedení pro DAP je na voze kompresor, jedna či dvě nádrže (tlakové nádoby) pro DAP a domíchávač vody, která se do DAP přidává v množství 1-2% aby dobře držel ve vrtech, nabíjí se zafukováním hadicí, potřebný přetlak vytváří kompresor na voze (možnost bez kompresoru s napojením na rozvod důlní stlačeného vzduchu), nádrž musí být utěsněná a dimenzovaná na přetlak (0,7 1,5 Mpa) při nabíjení dovrchních vrtů. Nabíjecí vozy s DAPem je možno průběžně plnit v dole, resp. jak určuje příslušný místní předpis. Některé zahraniční vozy mají schránky na rozbušky, opatřené izolací proti působení statické elektřiny (Getman A64 ExC 2-500, Charmec). Vozy pro emulzní trhaviny mají obdobné vybavení s velkou nádrží pro emulzní matricí 28, menšími nádržemi s aktivačními složkami a mísicí jednotkou. Mísící jednotku dodává třetí strana, na voze je na ni plošina s vývody malé hydrauliky a el. proudu. Např.: Charmec LC 605 VE(C), nádrže: matrix 2000 l, voda 500 l, plynující přísada (proplyňovadlo) 80 l, kyselina octová 30 l. Kapacita 45 l. min -1 (60kg. min -1 ), plošina pro mísící jednotku. Obr. 10: Důlní nabíjecí vůz fy Normet Charmec Foto M. Přibil. 24 ANFO = Ammonium Nitrate - Fuel Oil 25 (slurry) 26 (bulk explosive) 27 W/O = Water-in-Oil 28 (matrix),

24 Výrobci nabíjecích vozů: V segmentu důlních nabíjecích vozů se dosud uplatňují menší společnosti jako je kanadská BTI, Dux, americký J.H. Fletcher, Getman (A64), finský Normet (vozy Charmec), kanadská RDH, ale o tento sektor se zajímají i globální výrobci jako Atlas Copco (Chargetec). U nás se důlní nabíjecí vozy nevyrábí, pouze nástavby v jednotkách kusů na nákladní automobily pro lomy a povrchové doly (mísicí a nabíjecí vůz Škoda, vozy MNA-E (fa Dyno Nobel Czech Republic), Amerind (fa Explo Most, s.r.o,), nástavba na Tatra 815, MNV-14 (fa SD-VTP a.s.) [ČBÚ-SBS - VYBRANÁ DŮLNÍ ZAŘÍZENÍ]. Obr. 11: Kinematika nabíjecího vozu Charmec 9905 BC. Zdroj: Normet

25 2.2.5 Přepravníkové nakladače (PN) 29 Znamenaly pro hornictví podobnou zásadní změnu jako kolejový přehazovací nakladač Finley-Royle-Eimco 30. První kloubový nakladač byl vynalezen bratry Wagnerovy v roce 1953 ve firmě Wagner Tractors a patentován pod číslem US D jako Earth Scooping Vehicle, tomuto vynálezu předcházela zdařilá konstrukce kloubového Tractor E. A. Wagner patent US D Pro důlní účely byl kloubový přepravníkový traktor zkonstruován o něco později, v roce 1958 a patentován pod č. US jako Loader for Mines. Praktický úspěch tohoto stroje vedl bratry Wagnerovi k založení firmy Wagner Mining Equipment Co a výrobě celé řady přepravníkových nakladačů pod názvem Scooptram (ST), v této řadě dnes pokračuje firma Atlas Copco, která firmu Wagner koupila. Vedle Wagnerů začaly PN produkovat další firmy jako Eimco, Joy, Caterpillar, RHD, Tamrock (dnes Sandvik), v Německu GHH, Paus, dříve Schopf, v Polsku Fadroma, u nás Banské stavby Prievidza. Dnes by bratři Wagnerovi byly překvapeni jakých výkonů dosahují ty největší PN. Obr. 12: Přepravníkový nakladač Wagner. Zdroj: Patent US , upraveno. Konstrukčně, jak vyplývá z vývoje PN, jsou to stroje podobné povrchovým kloubovým čelním lopatovým nakladačům 31 s podvozkem traktorového typu s rozdílem, že PN mají nižší profil, kabina je na straně a operátor (řidič) sedí většinou bokem. Kabina je také většinou 32 za kloubem v zadním pohonném díle vozu. Hlavním rozdílem je, že PN jsou určené i pro dopravu a jsou efektivní i na delší dopravní vzdálenosti (do 200 metrů) k vyklápěcímu uzlu. 29 LHD (Load, Haul, Dump, Scoop), Mucker, Scooptram - podle obchodní značky fy Wagner, dnes fa Atlas Copco 30 Nakladače Eimco jsou u nás známy jako jejich doslovné a velice přesné čs. kopie NL12V a NL21V 31 (front-end loaders) 32 vyjímkou jsou PN AARD 6LP a 5,5LP, Atlas Copco ST2G a Joy LT210 kde je kabina v předním díle

26 Obr. 13: Kinematika lopaty PN CAT R1600 H. Zdroj: CAT. Pohon PN je a.) především dieselový b.) elektrický na kabelu nebo c.) elektrický akumulátorový. Dieselový motor musí být pro dlouhodobou zátěž, nízkoemisní, často se do PN používají motory Cummins (Atlas Copco, Joy), Deutz (Fadroma, GHH, RDH, Schopf,) popř. Mercedes (Sandvik). U elektrických PN může být délka kabelu až 400 metrů. Nejnovější inovací je nasazení akumulátorových PN také na rudných dolech (na uhlí již akumulátorové stroje nějaký čas pracují). Akumulátorové PN (RHD Muckmaster 300EB, GE Fairchild Workshorse,) se zkoušejí od roku 2012, mají výhody v absenci kabelu, výfukových zplodin a menší produkce tepla, omezením je pro ně kapacita akumulátorů, to i přes sofistikované nabíjecí stanice a výměnu celého akumulátorového bloku naráz (podobně jako u důlních lokomotiv). Nevýhodou je, že 1/3 hmotnosti stroje přijde na akumulátory jejich hmotnost je vyšší či obdobná co přepravní kapacita. Zatím se podobné těžké akumulátorové stroje uplatňují hlavně při těžbě uhlí jako přepravníky sekcí, kyvadlové přepravníky typu Teletram (Face Hauler) či nakladač + přepravník typu scoop, které jsou dokonce nasazeny už i u nás na Ch&P na OKD (GE Fairchild). Na rudách jsou ve světě nasazeny velmi sporadicky. Prvním bateriovým systémem PN přepravník na rudných dolech se staly stroje Muckmaster 300EB Evolution s kapacitou lopaty 1,5 2,3 m 3 (3-5,5 tun) a přepravník na 20,8 tun Haulmaster EB Evolution kanadské firmy RDH a americké firmy Artisan Vehicle Systems z Kalifornie, která dodala elektrickou výzbroj strojů. V roce 2013 RDH prodala dvanáct kusů PN a tři 20ti tunové přepravníky do zlatodolu Macassa společnosti Kirkland Lake Gold Inc v Ontariu [TOLLINSKY], která investovala 15 milionů $ do vývoje tohoto akumulátorového PN a přepravníku. Tyto stroje jsou neustále on-line 33, 33 (Remote Health Management, RBM)

27 takže technici v Kalifornii mohou na dálku řešit problémy s elektrickými systémy, hluboko v podzemí na severu Ontaria. Vzhledem k tomu, že se jedná o obnovu dolu, který byl v provozu v letech a dosáhl hloubky 2150 metrů, společnost Kirkland Lake Gold si od investice do nové technologie na dole Macassa slibuje úspory až 300 milionů $ na větrání a chlazení [ Obr. 14: akumulátorový PN firmy kanadské firmy RDH a americké firmy Artisan Vehicle Systems Muckmaster 300EB Evolution s přepravní kapacitou 3-5,5 tun. Zdroj: RDH RHD následovala firma General Electric po akvizice firmy Fairchild v roce 2012, kdy začali na základě uhelného PN přepravníku (scoop) Fairchild urychleně připravovat koncept akumulátorového PN GE Fairchild - Low Seam Workhorse Scoop. Úplné technické řešení vozů zatím není zřejmé, mají střídavou trakci, motory na obou nápravách, tedy odpadá převodové ústrojí a mechanické rozvody, hydrostatický měnič, převodovka, kardanový kloub, obě části vozu jsou spojeny kabely. Elektrické a hybridní systémy se stále více široce uplatňují i u speciální techniky, včetně el. přenosu výkonu, viz diesel-elektrické řešení ProPulse firmy Oshkosh u vojenské techniky. Těžko nyní předjímat další vývoj těžkých strojů na dolech, ale nedá se vyloučit propojení akumulátorových systémů PN a přepravníků s trolejovým systémem jako používají přepravníky Kiruna Electric (Atlas Copco) při podzemní dopravě ve Švédsku a Severní Americe. Podle směřování vývoje těžkých traktorů, budou zřejmě nové generace dieselových PN osazovány převodovkami typu CVT / Vario. Akční rádius PN je značný, i když jsou na kabelu, ale při větších vzdálenostech se značně prodlužuje celý nakládací cyklus, a v tomto případě se vyplatí nasazení přepravníků (nebo vyražení nového sypného komína (je-li kam)). Elektrické kabelové nakladače jsou efektivní pro odtěžování z výpustných systémů dobývek a dopravou k sypným komínům, zásobníkům, drtičům či výklopům do vozů kolejové dopravy. Dieselové nakladače mohou

28 operovat po celém dole na různých pracovištích, podle potřeby i na povrchu. Jak je ale zřejmé z případu dolu Macassa, tak při velkých hloubkách (vyšším geotermickém stupni) se do ekonomiky provozu dieselových PN vedle nežádoucích zplodin nepříznivě projevuje i teplo produkované motory a stoupají náklady na chlazení. Pro naše stávající podmínky a projekty jsou dieselové PN zatím optimální. Při plánu otvírky a přípravy dobývání, je třeba důl pro PN navrhnout tak, aby doprava od výpustí k překládacímu uzlu byla co nejkratší, popř. zde navrhnout demontovatelné zásobníky či jiné řešení. Tab. 3: Křivka produktivity PN Sandvik LH 280 L. Zdroj: Sandvik Obr. 15: Nakládání důlních vozů a pomocná násypka pro nakládání z PN do kolejových vozů na polském solném dole Klodawa. Foto M. Přibil a K. Šmehil

29 Lopaty PN mají kapacitu od 0,54m 3 (Sandvik Microscoop LH201) do 11,6m 3 / 18 tun (CAT R3000H) a maximální nosnost 25 tun 34 (Sandvik LH625 E). Na velkých dolech se používá více velikostí nakladačů podle operace. Ty nejtěžší pracují ve výpustném systému komor či dobývání na zával, menší na přípravách mezipatrových chodeb. Nejmenší typy by se dokázaly uplatnit i v dole budovaném pro klasickou kolejovou mechanizaci a pro odtěžení JDV kolejovými vozy. Obr. 16: Nakládání rubaniny strojem PN1500 do vozů JDV 0,8 m 3 na dole Nižná Slaná (2007). Foto M. Přibil. 34 Nejtěžší podzemní přepravník je CAT SH680 na dopravu sekcí mechanizované výztuže s přepravní kapacitou 80 tun. Plně naložený má hmotnost 170 tun, z toho 34 tun akumulátor.větší přepravní kapacitu 85 tun mají již jen těžký přepravník rubaniny Atlas Copco Minetruck MT

30 Nízkoprofilové PN: Některé typy PN se vyrábějí pro uhelné doly s lopatou s výsuvným ejektorem, které naložené těživo ze lžíce vyhrnuje, ty se nazývají scoop car, ale funkcí se vlastně jedná o typ PN (jak už implikuje smysl slova scoop), které ovšem díky své ploché lopatě, mohou sloužit také jako univerzální přepravníky materiálu. Pro ploché nízké dobývky (sloje) rudných dolů jsou PN se sníženým profilem, kabina je zcela zapuštěna pod obrys vozu, nejnižší PN je Scooptram Atlas Copco ST 7 LP. Obr. 17: Nejnižší PN Atlas Copco ST 7 LP s výškou 1400mm, přepravní kapacitou 6800 kg. Operátor v kabině, vysunuté mimo obrys vozu, musí takřka ležet. Zdroj: Atlas Copco Tab. 4: Nejnižsí PN do 2000 mm Výrobce: Atlas C. AARD GHH GHH AARD AARD GHH SANDVIK GHH SANDVIK GHH Atlas Cop. Typ: ST7LP 7 LP SLP-5 SLP-8 6 LP 5,5 LP SLP-6 LH208L SLP-12H LH209L SLP-15H ST1030LP Výška (mm): Kapacita (t): Výměné nástroje: u některých typů LHD je možno lopatu demontovat vyměnit za jiný nástroj, např. přepravní ližiny či hydraulické kladivo. Automatizace nákladacího procesu PN: Nakládaní ve výpustných systémech, ze závalu i při ražbách může být značně nebezpečné z důvodů možnosti pád uvolněné horniny či hrozby zavalení PN. Proto se proces odtěžení může činit dálkovým řízením stroje. Tyto metody se v praxi vyzkoušela i u nás, je to již starší princip, který se používal např. u zásobníkových nakladačů CAVO [NESETA 1974,III.-s.445]. Dnes se jedná o sofistikované systémy, které spějí k autonomnímu těžebnímu zařízení ovládaného z dispečinku, podobně jako se již děje na povrchových rudných dolech v Austrálii Fe doly firmy Rio Tinto v oblasti Pilbara

31 Výrobci PN: AARD, Atlas Copco, Caterpillar, Eimco Elecon, Fadroma, GE Fairchild, GHH, Joy, Mine Master, Paus, RDH, Sandvik, Schopf a další. Čína: Fambiton, Jinan Fucheng Hydraulic Equipment, Kamach a další. V Československu se vyráběli typy PN1500, PN1700, PN2200 a elektrické PNE900, PNE1500 v Banských stavbách Prievidza. PN1500 byl odvozen od amerického Joy TLF-4. Tab. 5: Vybrané provozně technické parametry PN Sandvik (vyrábí nejvíce modelů a uvádí nejvíce údajů). Zdroj Sandvik. Model LH201 LH203 LH203E LH205L LH208L LH209L LH307 LH409E LH410 LH514 LH514E LH517 LH621 LH625E Dřívější název Microscoop TORO TORO EJC EJC TORO TORO TORO TORO TORO TORO TORO TORO TORO (Tamrock) E 115 LP LP 6 400E E E Pohon Diesel Diesel Elekt. Elekt. Diesel Diesel Diesel Elekt. Diesel Diesel Elekt. Diesel Diesel Elekt. Přepravní kapacita (kg) Provozní hmotnost (kg) Celková hmotnost (kg) Délka (mm) Šířka (mm) Výška (mm) / bez kabiny Světlost (mm) Min. šířka chodby na křižovatce (mm) kloub , ,5 42,5 42,5 42,5 42,5 42,5 Min. poloměr vnitřní / vnější mm Kapacita lopaty 1,5 1,3 2, ,7 3,8 4,0 4, ,54 2 [SAE 2:1] (m3) 1,75 1,75 2, ,7 4,6 5,4 5, Náběrná síla 10.7 lopaty,zdvih kn ,6 121, , Zatlačovací síla 36.9 lopaty kn , Motor Deutz Deutz Deutz Deutz Merced Merced VEM Merce Volvo Volvo Volvo Siemens Výkon (kw) 33 71, Otáčky (rpm) Rychlost(km.h -1 ) ,3 6,5 8,9 23, , ,5 16 Převodové ústrojí Hydro stat.. Dana Dana Dana Dana Dana Dana Dana Dana Dana Dana Dana Dana Dana Nápravy Tamrock Dana Dana Kessler, Kessler Dana, Kessler Kessler Kessler Kessler Dana Dana Dana Produktivita 40 m (t.h -1 ) Produktivita 200 m (t.h -1 ) Viz též příloha č

32 2.2.6 Přepravníky Slouží pro dopravu těživa ven z dolu nebo k dalšímu překládacímu uzlu (drtiči) a k dopravě zakládky na dobývky. Na uhelných a bauxitových dolech v Americe se kolové přepravníky objevily v roce 1938, typ Shuttle Car, firmy Joy s vykládacím hřeblovým dopravníkem. Na rudných dolech se objevili později a jsou odvozené od kloubového uhelného přepravníku Teletram fy Wagner s ejektorem v korbě. Obr. 18: Důlní přepravník CAT AE40, SMZ Jelšava, (již před časem vyřazen z provozu). Foto M. Přibil. Základní konstrukce je většinou opět kloubová, podvozek traktorového typu, v přední části pohonná jednotka na zadní části korba se zadním výklopem nebo s vyhrnovacím ejektorem, popř. výklop do boku. Pod 70 tun přepravní kapacity jsou důlní přepravníky řešeny jako dvojnápravové. Nad 70 tun mají dvě zadní nápravy (Atlas Copco MT85). Těžký pětinápravový důlní přepravník bez kloubu firmy Sandvik TH680 Supra, s bočním výklopem a přepravní kapacitou 80 tun, má krom střední nápravy hydraulicky natáčení ostatních čtyř náprav. Tím zvládá i relativně malé poloměry v důlních rampách. Obr. 19: Bezkloubový přepravník Sandvik TH680 Supra. Zdroj: Sandvik

33 Tab. 6: Statistika produktivity přepravníků na základě dat ze 32 dolů. [McCARTHY, 2011, s.1150]. Přepravníky musí mít značnou stoupavost do ramp a úpadnic, pohon přepravníků je: a.) dieselový, b.) elektrický kabelový, c.) elektrický trolejový, d.) elektrický akumulátorový. Přepravníky s vlečným kabelem, jsou již zmíněné uhelné kyvadlové vozy Shuttle cars. Velice zajímavý je systém Kiruna-Electric s trolejovým vedením, který může přinést velké úspory na PHM a náklady na větrání, byť současný vývoj cen ropy je příznivý spíše pro diesely. Trolejové přepravníky jsou nasazené ve Švédsku v polymetalickém 36 Zn-Pb-Ag dole Zinkgruvan poblíž Åkersund, v Kanadě v Cu-Zn dole Kidd Creek v Ontariu a zlatodole Hope Brook Gold v Newfoundlandu, v USA na Pd-Pt dole ruské společnosti Stillwater v Nye v Montaně (35ti tunové Kiruna-Eletric K635ED). Náklady na zavedení trolejového systému jsou nemalé, ale např. v případě dolu v Nye se ukázalo jako efektivnější a levnější řešení nová 1600 m dlouhá rampa (12 ) s přepravníky a trolejovým systémem než prohloubení stávající jámy o 320 m či DPD; ostatně nová rampa by zde musela být vyražena pro bezkolejovou mechanizaci tak jako tak. Hlavním motivem je však americká legislativa a požadavky na snížení pevných mikročástic (DPM) 37 z emisí dieselových motorů v důlním ovzduší, které znamenají zvýšené náklady na větrání [IM šifra, 2009]. Zplodiny přepravníků jsou zpravidla chlazeny průchodem skrz korbu, dále pak vypírány a čištěny. Jak se ukazuje v USA, legislativa klade vysoké nároky na absenci pevných částic v emisích dieselových motorů. 36 sedimentárně exhalační ložisko (SEDEX) 37 Diesel Particulate Matter

34 Obr. 20: Trolejový přepravník na 50 tun, Atlas Copco EMT 50 Kiruna Electric. Zdroj: Atlas Copco Velice zajímavý koncept je pohon akumulátory, jedná se zatím jen o PN 300EB a přepravník Haulmaster EB Evolution o přepravní kapacitě 20 tun kanadské firmy RDH a americké firmy Artisan Vehicle Systems (elektrické systémy) (blíže viz kapitola Přepravníkové nakladače (PN)). Obr. 21: Akumulátorový přepravník na 20 tun firmy RDH Haulmaster EB Evolution. Zdroj: RDH. Obr. 22: Dieselový přepravník Atlas Copco Minetruck MT85 s přepravní kapacitou 85 tun a výškou 3,5 m je největší podzemní přepravník na světě. Zdroj: Atlas Copco

35 Výrobci přepravníků: AARD, Atlas Copco, Caterpillar, Dux, GHH, Joy, RDH, Sandvik a další. U nás se vyráběl přepravník PV-6 Banské stavby Prievidza n.p. Tab. 7: Přehled výrobců sérií přepravníků podle jejich přepravní nosnosti firma Altas Copco CAT GHH rozpětí přepravní nosnosti (t) JOY 63,5 31,7 Kama 4-25 Sandvik t 10 t 15 t 20 t 30 t 40 t 50 t 60 t 70 t 80 t 100 t 20 t 32, t MT2010 MT436 MT42 MT5020 MT6020 MT85 30 t 45 60t AD30 AD45B AD60 15 t 20 t 30 t 35 t MK-A15 MK-A20 MK-A30 MK-A35 6,3 t 16 t 23,6 31,7 t DT TD DT2604 DT t 12 t 15 t 20 t 25t KU-4 KU-12 UK-15 UK-20 UK t TH315 TH320 TH430 TH540 TH550 TH630 TH680 Viz též příloha č. 4 Obr. 23: Přepravník Caterpillar AD30 transportuje zakládku na dobývky v dole SMZ Jelšava. Foto: M. Přibil

36 2.2.7 Zásobníkové nakladače Dnes se již prakticky nevyrábí, resp. ve 3. světě. Představují snahu o spojení funkcí více strojů do jednoho. Uvedeny jsou proto, že se jedná o inspirativní stroje. V minulosti byly na našich rudných dolech nasazeny převážně pneumatické nakladače Atlas Copco CAVO 320, které vykonaly mnoho užitečné práce, např. na uranu na Hamru na Jezeře, na grafitu na Lazci v Krumlově a dalších dolech. V zahraničí pracovaly na rudných dolech i větší dieselové zásobníkové stroje např. Cavo 710 či Joy Transloader, ale systém PN + přepravník se ukázal být kapacitnější a flexibilnější. Pro malé rudné doly je podobné řešení dodnes velice zajímavé (Joy TL50, TL52). Důležité je sledovat, zda tento stroj dokáže vyčistit po odpalu celou čelbu, minus jsou zplodiny dieselového motoru. Obr. 24: Dieselový zásobníkový nakladač Joy Transloader TL-55. Přepravní kapacita 6 tun, min. operační výška při nakládání 2,8 m. Zdroj obrázku: Joy. Obr. 25: Dieselový zásobníkový nakladač Joy Transloader TL-110. Přepravní kapacita 15 tun, operační výška 3,7 m. Zdroj obrázku: Joy. Obr. 26: Pneumatický zásobníkový nakladač Atlas Copco Cavo 320. Foto M. Přibil

37 2.2.8 Sekundární rozpojovače a obtrhávače 38 Pro sekundární rozpojování nebo pro obtrhávání se používá stejný (resp. podobný) stroj s výložníkem a hydraulickým kladivem. Pro obtrhávání se někdy používá pouze mechanický klín na dlouhém výložníku. Tyto stroje najdou uplatnění při sekundárním rozpojování bloků hornin ve výpustném systému tak při dobývání K&P, Ch&P, kde dobývací chodby slouží zároveň jako komunikační cesty a je třeba je čistit, či pro průběžné obtrhávání, všude kde hrozí pád uvolněné horniny. Konstrukčně jsou stejné jako ostatní důlní kloubová důlní mechanizace, někdy je pracovní orgán umístěn místo lopaty PN. Využívají se i na výlom bloků suroviny při blokové těžbě břidlice a mramoru. Těžká kladiva je možno instalovat i na univerzální stroje na housenicovém podvozku typu NSU. Výrobci: AARD, Atlas Copco, BTI, Dux, J.H. Fletcher, Getman, Normet, RDH a další Obr. 27: Sekundární rozpojovač a obtrhávač Dux DS30RB. Foto M. Přibil. Obr. 28: Sekundární rozpojovač na výložníku a podvozku PN v SMZ Jelšava. Foto M. Přibil. 38 Obtrhávač - Scaler, sekundární rozpojovač - Rammer

38 2.2.9 Vrtací soupravy pro instalaci svorníků Pro zajištění důlních chodeb se často používají svorníky, zejména pro nejvíce zatěžované části výpustných systémů, ohlubní sypných a dopravních komínů, komory a infrastrukturu v podzemí. Jejich uplatnění je široké, na rudných dolech již tradiční a cena nižší než budování klasické TH 39 výztuže. Na dolech OKD jsou náklady na svorníkovou výztuž zhruba o 30-40% nižší než na TH výztuž [TICHÝ 2015], na rudných dolech to může být ještě větší úspora. Moderní soupravy řízené počítačem umí ukládat svorníky složené i z více kusů, odvrtání a umístění svorníku je u těchto souprav již plně automatizované. Standartní délka svorníku pro tyto soupravy je kolem 3 metrů, ale může být i výrazně delší. Obr. 29: Samohybný vrtací svorníkovací vůz Sandvik DS311 se zásobníkem na 9 až 15 svorníků (dle typu svorníku). Zdroj: Sandvik Tab. 8: Přehled některých samohybných vrtacích souprav pro instalaci svorníků Výrobce Model Min. výška Max výška Délka Kapacita svorníků Ovládání stropu (m) stropu (m) svorníku (m) v zásobníku (ks) Atlas Copco Boltec S 2,8 7,5 RCS 1,5-2,4 10 Atlas Copco Boltec SL 1,8 2,5 operátor + DCS 1,5-1,8 Atlas Copco Boltec MD 4,5 9,5 operátor + DCS 1,5-3,5 10 Atlas Copco Boltec MC 5 9,5 RCS 1,5-3,5 10 Atlas Copco Boltec MC 5 13 RCS 1, Atlas Copco Boltec ,5 operátor + DCS 1,5-2,4 10 Sandvik DS ,6 operátor + THC560 1, Sandvik DS411-A 3,1 7,9 operátor + TPC301 1,5-3 8 Sandvik DS521 BH15 2,9 3,9 operátor + TPC301 1,5-3, Sandvik DS521 BH60 7,6 12,5 operátor + TPC301 1, Sandvik DS520-TC 3,8 5,8 operátor + TPC LH až Toussaint Heintzmann, patent US A Rolled section for framing in mines and supporting structure for utilizing same, US A, Supporting frame, especially mine supports

39 Účelová vozidla - torkretovací soupravy, míchače a čerpadla betonu, přepravníky materiálu, přepravníky osob, vysokozdvižné plošiny atp Funkcí jsou to běžné stavební (pomocné) stroje na důlním kloubovém podvozku v masivním provedení pro důlní provoz. Na rudných dolech je třeba udržovat komunikace, prodlužuje to životnost nákladných strojů, dále obtrhávat a vyklízet opad, problematická místa svorníkovat, instalovat nové rozvody, separátní větrání atp. Vysokozdvižné plošiny slouží k instalaci rozvodů, větracích luten či síťoviny při svorníkování ve výškách. Míchač a torkretovací souprava se používá na stříkaný beton na ostění hlavních chodeb a prostor s důlní infrastrukturou. Do dolu je také třeba dopravovat mužstvo, vyrábí se na to speciální přepravníky, ale v praxi jako přepravník osob může posloužit i terénní automobil nebo osvědčená Praga V3S či mikrobu ZIL. Legislativa směřuje ke snižování emisí a úspoře energií při větrání, tedy do celkových kalkulací je třeba uvažovat i s náklady na přepravník s ochranou osob ROPS / FOPS s nízkoemisním motorem nebo akumulátorový (vyvíjí RDH). Výrobci: AARD, Atlas Copco, BTI, CMM, Dux, Fadroma, GE Fairchild, GHH, J.H. Fletcher, Getman, Joy, Kiruna Utility Vehicles, Mine Master, Normet, Paus, RDH, Sandvik. Obr. 30: Flotila užitkových přepravních vozů polské firmy Fadroma. Zdroj: Fadroma

40 Kontinuální těžba rud Velkokapacitní dobývací metody jako je block caving vyvolaly poptávku po zlevnění nákladů na odtěžení obrovských objemů těživa z výpustných systémů. Firma Caterpillar (resp. Westfalia a DBT) reagovala vývojem zařízení Rock Flow System, funkcí podobné stolovým podavačů [viz TRNKA 1969 s. 264], které bylo nasazeno v měděném velkodole El Salvador společnosti Codelco 40. Zařízení spočívá v masivních podavačích CAT Rock Feeder RF300 umístěných ve výpustech. Jde o plochý výsuvný píst (dozer feeder) pracující v cyklu 112,5 sec, o výtlaku 5kN, který podává rudu 41 sypající se ze závalu na hřeblový dopravník CAT Rock Mover RM900, o kapacitě 900 t.hod -1 (dva elektromotory 90 kw), který rudu rychlostí 0,15 m.s -1 sune do válcového nárazového drtiče, který ji dále předává na DPD. Celé zařízení pracuje v baterii 4 hřebláků RM900 a 32 podavačů RF300 a 16 hydraulických stanic (4 1 hřeblák, 8 podavačů, 2 hydraulické stanice) [FRENZEL 2012]. Během těžby se připravují další části výpustného systému, po vytěžení úseku proběhne výkliz a nákliz na nové místo. Obr. 31: Dobývací metoda blokového závalu v tradiční podobě. Zdroj: Hamrin, Corporación Nacional del Cobre de Chile, chilská státní společnost a největší producent mědi na světě 41 0,6% Cu v andezitech

41 Obr. 32: Systém metody blokového závalu s aplikací CAT Rock Flow System. Zdroj: CAT Obr. 33: Detail výpusti s podavačem CAT RF300 a hřeblákem RM900, Zdroj: CAT - [FRENZEL, 2012]

42 Kontinuálně pracující stroje Tunnel boring machine, TBM, plnoprofilové tunelovací stroje mohou být nasazeny při výstavbě dolů na ražbu dlouhých spojovacích překopů pro DPD či pro odvodňovací účely. Nasazení těchto strojů má na území ČR dlouhou historii, v roce 1944 se zkoušel maloprofilový TBM na ražbu podzemní továrny u Rájce-Jestřebí a zřejmě byly nasazeny i na další podobné projekty. Po válce byl jeden maloprofilový TBM sestaven ze čtyř strojů, co byly nalezeny na území protektorátu a zkušebně pracoval na ražbách objektů civilní obrany v Ústí nad Labem a Praze, typ stroje a technické detaily nejsou autorovi známy. Není vyloučeno, že se mohlo se jednat o nějakou modifikaci Baťovských vyvrtávacích kombajnů z dolu Tomáš v Ratíškovicích (dnes firma T-Machinery) nebo o import z Německa na nějaký defenzivní projekt. V letech se u nás provozovali maloprofilové TBM Demag i při výstavbě dolů (Štola č. 5 na Děčínském Sněžníku, Vykmanov-Kovářská, NOŠ Svornost, OKD a také na Slovensku NOŠ Voznická, RB Rudňany). Větší TBM Demag TVM 55 H o byl nasazen v roce 1984 na OKD na dole ČSA a 1. Máj kde vyrazil 6,5 km velkoprofilových překopů [ČERVENÝ, 2002], jednalo se o největší nasazení TBM na dolech v ČR. Na Slovensku TBM Wirth v rámci geologického průzkumu vyrazil cca m v Nové odvodňovací štole Banská Štiavnica, dlouhé celkem m. Na základě TBM Demag byl ve VZUP Kamenná ve spolupráci s firmou Schachtbau Nordhausen vyvinut vlastní stroj, který byl nasazen na inženýrských dílech [FRANCZYK, 2010]. V současnosti se jeden TBM tunelovací stroj používá v ČR na ražbu tunelů pro železniční koridor u Ejpovic, dva jsou ve skladu fy Metrostav, na dolech žádný. Obr. 34: Pohled na řezné orgány dvou TBM-EPBS firmy Herrenknecht s plochou výrubu 29m 2 S-610 Adéla a S-609 Tonda po prorážce tunelů stavby Metro 5.A ve sdruženém objektu OSM na obratu stanice Metro Dejvická (vlevo). Vpravo TBM EPB/hardrock S-799 Viktorie, který je možno konvertovat na ražbu v zeminách i ve skalních horninách. Plocha výrubu cca 77 m 2. Foto: M. Přibil

43 Raise boring machine, RBM, pro dovrchní vrtání: častěji než TBM se na dolech používá RBM Raise boring machine pro vrtání větracích, dopravních, sypných komínů či šachet. Technologie za posledních 20 let doznala změny ve výkonech a automatizaci. Dovrchně je možno vrtat běžně pod úklonem 45 90, s určitými úpravami (doplněním vynašeče) je možno vrtat i 45 0, tedy horizontálně. Ve středně tvrdých až poloskalních horninách je možno vrtat i jámy o průměru větším než 6 metrů. Ve skalních horninách je možno odvrtat až 1000 metrů na jeden průjezd. [FERNBERG 2007]. TBM a RMB stroji byla známa firma Robbins, dnes Atlas Copco. U nás se vyráběla obdobná RBM souprava v Banských stavbách Prievidza pod názvem Bespadrill P-1 na vrtání komínů v průměrech mm [ZAJAC-BOROŠKA-GONDEK, 1991]. Obr. 35: Raise Boring Machine (RBM) Robbins (Atlas Copco) zvládá ve středně tvrdých až poloskalních horninách průměr vrtu přes 6 metrů a délka na jeden průjezd může být až 1 km ve skalních horninách. Zdroj Atlas Copco. Obr. 36: Je možný i opačný princip přibírky vrtu na větší profil shora dolů. Zdroj: Terratec

44 Obr. 37: Boxhole Boring je metoda dovrchního vrtání, když není možné na horním patře umístit vrtnou infrastrukturu. Vrtá se s dovrchním pilotním vrtem nebo i bez něj. Vpravo kompaktní souprava BorPac Atlas Copco na vrtání vrtů mm v průměru. Zdroj Atlas Copco. Obr. 38: Velkoprofilový vrt komín odvrtaný koncem 80. let technologií RBM na grafitovém ložisku Lazec u Českého Krumlov, průměr cca 1500mm, výška cca 60 metrů. Foto: M. Přibil Na OKD byl nasazen v roce 1985 RBM stroj firmy Wirth VSB VI 580/75 na prohlubování jam s předvrtem. Celkem bylo odvrtáno 1191metrů jam a komínů. Pokroky ve stabilizaci a směrování vrtu vedl k vývoji systému Boxhole boring, kde je vrtací stanice umístěná na spodním patře a vrtá se dovrchně s pilotním vrtem či i bez něj

45 Ekonomické náklady na uplatnění RBM souprav jsou vysoké, vyplácejí při rozsáhlém nasazení, proto je v našich podmínkách mnohdy stále levnější razit komíny klasicky, ručně, dokonce i bez použití souprav typu Alimak, které by se vypláceli při ražení více a delších komínů [Diamo, ústní sdělení]. V případě nasazení těchto souprav na budoucích rudných dolech v ČR (pokud budou natolik výnosné, že se vůbec vyplatí nasazení RBM) budou tyto práce zřejmě probíhat dodavatelsky Nahrnovací nakladače Mezi kontinuálně pracující stroje je možné zařadit i nahrnovací nakladače (Zughackenlader), ovšem ty pracují kontinuálně pouze v dílčím kroku cyklu navrtat a odstřelit. Jedná se o starší koncepci firmy Westafalia z konce 40. let [viz STOČES, 1954], která se však tehdy neujala, ale nově ji oprášila firma Gia, která je vyráběla v kolejovém či kolovém provedení. Firmu Gia získala do svého portfolia Atlas Copco. Kolové nakladače Atlas Copco Häggloader jsou jedny z mála důlních kolových strojů, které nejsou kloubové. Mají pojezdový dieselmotor a elektrický pohon nakládacího výložníku o kapacitě 3,5m 3.min -1. Nakládací nástroj mají nahrnovací prsty nebo hloubkovou lopatu. Obr. 39: Dvojprstý nahrnovací nakladač Atlas Copco Häggloader 7HR. Zdroj: Atlas Copco

46 Automatizace (podkapitola i pro uhlí) Stále větší roli při těžbe hraje automatizace. Lze ji rozdělit do skupin: a.) Informačními systémy pro identifikaci (ISI), které zajšťují kontrolu fárajících, čip je zabudován do důlní lampy, evidenci a kontrolu materiálu (např. trhavin a rozněcovadel). b.) kontinuální měření ovzduší a tlakové deprese c.) dálkové řízení, které se používá při těžbě pomocí PN z výpustných systému nebo při ovládání kombajnů při těžbě uhlí. Toto řízení u nás na uhlí probíhá v přímém vizuální kontaktu. d.) dálkové řízení ze vzdáleného velína, je krokem k autonomním těžebním zařízením. e.) dálkové sledování a řízení stavu zařízení 42, je druh služby dodavatele zařízení, je to součást servisu dobývacího komplexu, kdy se ve velínu sleduje stav a chování stroje. f.) informační CAD a GIS systémy spolu s GPS navigací na povrchu a navigací zařízení v podzemí vázané na bodové pole v dole. Tento systém umožnuje znát stroji jeho polohu a polární orientaci v podzemí. Jsou podmínkou pro g.), CNC systémy umožňující např. automatizované vrtné práce při ražbách a produktivních vrtech. Plně automatizované autonomní zařízení jsou vhodné pro velkodoly či doly s mimořádným výnosem, kde se investice vrátí. Zařízení řídí operátor třeba i z úplně jiné země, který může řídit více strojů na více místech, nejsou třeba přestávky pro řidiče, který se stává postradatelným. Nejde ani tak o úsporu pracovních míst, jako o výkon zařízení a flexibilitu operátorů. Firma Joy má v ČR údajně 43 velín služby Remote Health Management a zdá se, že asi řídí z ČR zařízení ve třetím světě. U nás jde zatím pouze uvažovat o automatizaci při vrtání z moderních souprav, evidenci osob a trhavin, snad při těžbě kombajny. Obr. 40: Velín služby sledování stavu strojů firmy Joy. Zdroj: Joy 42 (Remote Health Management) 43 podle mechanika fy Joy

47 Kolejová technika inovace (podkapitola i pro uhlí) Není to jen bezkolejová mechanizace, která prochází výraznými změnami, ty se dotýkají i kolejové techniky. Jsou to především akumulátorové lokomotivy s novou generací akumulátorů a frekvenčními měniči na střídavou trakci, stále se vyrábí a modernizují elektrohydraulické kolejové vrtací vozy (DHMS), proměnou prošel i přehazovací nakladač Eimco Rocker Shovel Loader. Ten mimochodem v nezměněných verzích Eimco 12, 15 a 21 dodnes vyrábí indická firma Eimco Elecon, včetně náhradních dílů, jako jsou u nás již nedostatkové vzduchové motory. Modernizace přehazovacího nakladače Eimco 26 proběhla v jihoafrické firmě Trident SA, které jej přestavěla na elektrohydraulický pohon. Pro doly s kolejovou technikou by se mohlo jednat o model ke zvýšení efektivity nakládání ve výpustích či při ražbách a úsporu energie (pokud horníci akceptují el. vedení navíc). Obr. 41: Vývoj přehazovacího nakladače Finlay Royle Eimco: A.) Nakladač horníků Finlay a Royle z roku 1932 s podstatou jejich patentu odvalovací lopatou s lanovým vedením, patent US Shoveling machine, B.) Eimco model 12B Rocker Shovel z roku 1936 (Zdroj Eimco), u nás vyráběn jako jeho čs. kopie NL12V, C.) Elektrohydraulický Eimco 26H (fa Trident, Jižní Afrika) z roku (Zdroj Trident SA). Obr. 42: Čínský 45 elektrický nakladač Kama Z45, princip Eimco, velice podobný sovětskému EPM (Электрическая Погрузочная Машина). Elektrické nakladače nebyly moc oblíbené, protože neuměly natřásat rubaninu tak jako pneumatické, používaly se, když už, tak hlavně na uhlí. Zdroj: Kama (Továrna Kama: Nanchang, Jiangxi, China)

48 Protože na řadě dolů stále vládne lokomotivní doprava, dochází i inovacím i na tomto poli. Zlepšují se diesel-hydraulické systémy díky novým druhům čerpadel a měničům výkonu. U akumulátorových lokomotiv se zavádějí nové generace akumulátorů, jejich rychlonabíjením, v lokomotivách frekvenční měniče a střídavá trakce. Do dieselových důlních lokomotiv se používají moderní motory, např. John Deer či Deutz [PHS strojárne, Hliník nad Hronom] nebo Cummins (Ferrit u lokomotivy PLP50F-II-M) Obr. 43: Nová důlní diesel-hydraulická lokomotiva PLP50F RT Ferrit na 12. patře dolu Rožná. Foto: M. Přibil, 2016 Obr. 44: Nová akumulátorová lokomotiva AE-25 Lucka PHS strojárne, Hliník nad Hronom na hlavní dopravní cestě (hodrušská Dědičná štola císaře Františka) na 8. obzoru Au dolu Baňa Rozálie, Hodruša. Dvě lokomotivy tohoto typu slouží k dopravě veškerého těživa po trase cca 5500m z náraziště úklonné jámy dolu a přes určité neduhy s elektronikou nahrazují starší dieselové typy DH70. Foto: M. Přibil,

49 Obr. 45: Akumulátorová lokomotiva Trariasa na 14. obzoru zlatorudného dolu Baňa Rozálie, Hodruša. Foto: M. Přibil a K. Šmehil, 2011 U důlní kolejové lokomotivové dopravy je nevýhodou, že při dopravě nezvládá efektivně větší sklony než cca (cca 0,25 ). To se snaží obejít více výrobců, různými způsoby. Britská firma Clayton vyrábí těžké šestinápravové článkové důlní lokomotivy s polymerovými nákolky s větší adhezí, to umožňuje lokomotivě zvládat dopravu s nákladem ve sklonech až 10% (5.74 ). Obr. 46: Těžká důlní trojčlánková 28 tunová akumulátorová lokomotiva systému Clayton s polymerovými nákolky v protivýbuchovém provedení ATEX pro uhelné doly. Zdroj Clayton

50 Německá firma GTA, specializovaná hlavně na závěsné dráhy a závěsné stroje pro uhelné doly, nabízí pro hornictví a stavbu tunelů, težkou lokomotivu typu Climber, která může zvládat sklony až 30% (17 ), díky třetí kolejnici I profilu podobné jako u závěsné dráhy [MOORE, 2012]. Obr. 47: Systém GTA Climber, zdroj IN: Moore, 2012 Obr. 48: Firma SMT Scharf nabízí ozubnicové řešení do úpadnic se sklonem až 58% (30 ) při užitném nákladu 48 tun. Zdroj SMT Scharf. Obr. 49: Kolejový lanový systém SMT Scharf pro uhelné doly. Zdroj SMT Scharf

51 Výrobci důlních lokomotiv: Atlas Copco (GIA), Brookville, Clayton Equipment, Ferrit, Goodman, Mining Equipment, PHS strojárne, Schalke, Schöma, Trariasa, Trident a další. Poznámka: Před rokem 1990 se u nás vyráběla řada užitečné důlní kolejové techniky, vrtací vozy VV-4 (VVUZ), jeřáb Bizon a další Obr. 50: Již trochu starší lokomotiva Schöma v SMZ Jelšava dopravuje soupravu 6 vagónů po 20 tunách, celkem 120 tun, z nakládací stanice v dole do kuželového drtiče. Foto: M. Přibil Obr. 51: Náklizový a dopravní ozubnicový dieselhydraulický systém pro uhelné doly Becker-Warkop, Polsko. Zdroj: Becker-Warkop

52 2.3 Podzemní dobývání uhlí (poloskalních hornin) V minulosti byla obecným předpokladem pro mechanizaci cena lidské práce, dnes se k ní přidávají další faktory: BOZP, legislativa, produktivita a stejná snaha jako dříve po maximálním absolutním výkonu. Mechanizace byla před válkou u nás i Německu bedlivě sledována, ale do praxe byla u nás široce zaváděna v cyklech, jak se dolům dařilo v dobách krizí a prosperity, plošně a direktivně až po 2. sv. válce, to byl ale celoevropský trend bez ohledu na režim. Američané byly v mechanizaci dobývání napřed, měli dostupné velké zásoby mělce uloženého uhlí, legislativní postup zde býval jednodušší, ale byla zde dražší lidská práce, kterou nahrazovali stroje. V Evropě byly k otevření nového dolu nezbytné ohromné investice, již před válkou se dobývalo v hloubkách metrů, ale práce byla levnější. Americký princip byl reálný, splatitelný úvěr, nákup dobývací techniky, otvírka štoly, okamžitá produkce a splácení úvěru. Proto se v USA preferovaly jiné metody, chodba-pilíř a vznikl obrovský počet relativně malých a menších dolů s menší výtěžností. Tomu odpovídá rozdílný americký a kontinentální vývoj dobývání uhlí a výstavby dolů, Američané byly technicky napřed v mechanizaci vlastních dobývacích prací, Evropané byly napřed ve výstavbě hlubokých dolů, svislé dopravě, větrání, degazaci a metodě stěnování. [Srovnej: BANSEN , HEISE-HERBST , PEELE 1942, STOČES , HÁJOVSKÝ- KAŇKOVSKÝ, 1957, BISE 2013]. Z hlediska objemu těžby uhlí celosvětově převažuje stěnování a i v USA produkce dolů se stěnovými poruby stoupá, v posledních 15 letech se zavírají menší doly s konvenčními metodami a chodba-pilíř. Celkový počet dolů významně klesá, za 20 let bylo uzavřeno 1369 dolů (včetně povrchu), ovšem průměrná produktivita na jeden důl stoupá. Přes celkový klesající trend v těžbě uhlí za 10 let stoupla těžba na dolech používající stěnování o 17 milionů tun [U.S. DEPARTMENT OF ENERGY, 2016]. Viz tabulka dále. Obdobné trendy jsou v Austrálii, Číně, Indii, Turecku i jinde, ostatně jak ukazují akvizice moderní důlní techniky pro stěnování [např. FLOOK-LEEMING 2009, CAT 2014]. Výrobci dvojválcových stěnových kombajnů soupeří, kdo vyrobí kombajn do vyšších slojí. Před 10 lety byla meta 6 metrů, dnes CAT, Joy a Eickohoff nabízejí kombajny na stěny přes 7 metrů vysoké. Globální výrobce kombajnů s různými úspěchy stíhají i menší firmy např. tuzemská firma T-Machinery či polská Kopex a Famur, poptávka po kvalitní technice pro stěnování ještě poroste, otázkou je, zda domácí firmy uspějí na globálním trhu

53 Roční těžba v Mt Martin Přibil: Současná důlní technika v ČR a ve světě Tab. 9: Vývoj těžby uhlí v USA podle dobývací technologie v megatunách Zdroj: Roční reporty U.S. Department of Energy, Energy Information Administration, zpracoval autor. Rok: počet prům.těžba počet prům.těžba Mt Mt % dolů (mt/důl) Mt % dolů Mt / důl Mt % počet dolů prům.těžba Mt / důl Podzemí těžba 319,42 362,06 38, ,32 333, ,57 321,79 35, ,93 Stěnování * 164,40 45,4 170,51 51,1 187,75 58,3 R&P ** 163,97 45,2 159,41 47,8 129,34 40,1 Konvenční*** 33,69 9,3 3,53 1 4,70 1,4 Povrchová těžba 493,42 575,52 61, ,48 675,41 66, ,88 583,98 64, ,95 CELKEM: 812,76 937, , , ,73 907, ,92 Poznámka: Přepočteno na metrické tuny, údaje v megatunách (Mt) * Doly které mají nějakou produkci ze stěnových porub (v USA zpravidla 80% stěny, 20% R&P) ** Více jak 50% R&P *** Konvenční a další metody (shortwall atp) - více jak 50% těmito metodami Vývoj těžby uhlí v USA podle dobývací technologie (Mt) Podzemí těžba - nerozlišeno Podzemí těžba - Komora a pilíř (R&P) Povrchová těžba Podzemí těžba - stěnování Podzemí těžba - Konvenční

54 Vedle uhlí se kombajny dobývají i průmyslové nerosty jako sůl kamenná, draselné soli, bauxit, i rudy ve skalních horninách. Zde se používají také různé kombajny či vrtací stroje podobné TBM. Velký vliv na volbu dobývacího kombajnu hraje rozpojitelnost nerostu [BIAŁY, 2009]. V případě tvrdších poloskalních hornin stoupají náklady na nože CM či KSV kombajnu až pětinásobně. Podle Jamal Rostami, IN: DARLING, str 431, jsou náklady na nože CM a KSV kombajnu 0,045$ 0,072$ na tunu v případě měkkého uhlí a 0,22$ 0,36$ na tunu v případě evaporitů. V případě skalních hornin stoupají náklady na nože TBM či razicích kombajnů až 40 oproti uhlí (až 9,8-19,5 $ na tunu rozpojené tvrdé skalní horniny). Obr. 52: Dvou a čtyřrotorový vyvrtávací kombajn firmy Prairie Machine & Parts. Takové kombajny slouží také k vytvoření horní a dolní lávky budoucí komory. Zdroj: PM&P. Obr. 53: Vyvrtávací kombajn MN220 firmy Sandvik do skalních hornin na ploché žíly. Podobné zařízení by bylo zajímavé ve své době na dole Cínovec na ploché Sn-W-Li žíly. Zdroj: Sandvik

55 2.3.1 Stěnování - kombajny Stěnování doznalo za 30 let značného vývoje směrem k dobývání mocných a velmi mocných slojí na jednu lávku v OKD [více viz GONDEK, 1996, SCHELLONG, 2008]. Těžba na více lávek skončila u nás na jaře 2016 na dole Centrum v SHR, ale zavádět se má opět již v roce 2017 na hlubině velkolomu ČSA pod jeho závěrnými bočními svahy ve 3 či 4 lávkách s vypuštěním z nadstropu (kombajn MB9, sekce MPVN 3200, hřeblák HD 700 II/97) [POPD ČSA, 2014], V OKR se těží na jednu lávku již řadu let, je to efektivnější a čistější dobývání, což má zásadní vliv na bezpečnost a výtěžnost. Změnily se i kombajny a mechanizovaná výztuž co do výkonu, rozměrů a hmotnosti, tomu se musely přizpůsobit i rozměry důlních děl a návazné technologie, zejména přípravy (ražby). To byly další nemalé investice do razících kombajnů, vrtacích vozů, nakladačů, na provoz a mzdové náklady. Na OKD byl tento rozvoj nazván jako Program Optimalizace Produktivity 2010 (POP2010). Obr. 54: Kombajn Sagem Panda nasazený v pol. 90. let na OKD jako první technologie pro dobývání mocných až velmi mocných slojí na jednu lávku v ČR. Kombajn: Sagem Panda, výška pokosu 2,8-5,6 m, mechanizovaná posuvná výztuž MFI WS /6000, hřeblák Gerlach HB [GONDEK, 1996]. Exponát bývalého Hornického muzea OKD, dnes LandekPark. Foto M. Přibil

56 Důležitou součástí dobývacích prací se stala inertizace závalů dusíkem, která vyžaduje rozsáhlou infrastrukturu vázanou na výrobu kyslíku v ocelárnách či chemickém průmyslu s frakční destilací vzduchu, resp. samostatnou výrobu. U stěnových dvojválcových kombajnů se ustálil systém pojezdu na principu Eicotrack a Dynatrack, výška dobývaných stěn může být až přes 5 metrů (OKD), ve světě až přes 7 metrů, délka stěn při této výšce může být až 400 metrů, z jedné takové velké stěny se ročně vytěží až 3,2 Mt uhlí ročně [FLOOK-LEEMING, 2009] a dnes již zřejmě i více. Kombajny pro mocné sloje jsou na těle stroje opatřovány bezpečnostními výklopnými štíty, které chrání obsluhu před pádem horniny a vyjetím uhlí z pilíře. Tab. 10: Nejnovější válcové kombajny do velmi mocných slojí. Bude se dosah dále zvyšovat? Zdroj: údaje uvedených výrobců. Výrobce Typ Výška stěny (m) Celkový instalovaný výkon (kw) Eickohoff SL , Joy 7LS8 7, Caterpillar EL Vývoj kombajnů směřuje k autonomnímu těžebnímu zařízení ovládanému na dálku z dispečinku na povrchu (např. systém EiControlPlus), to má přinést méně stresující prostředí operátorům a vést je k soustředěnějším výkonům [EICKHOFF 2016]. Nebude se samozřejmě nikdy jednat o bezobslužné zařízení, ale spolu s informačními systémy pro identifikaci (ISI) se zvýší bezpečnost těžby, během které zřejmě na porubu nikdo nebude. V ideálních podmínkách, v součinnosti s údržbou v podzemí, která bude probíhat, jen když kombajn stojí, se bude moci provádět těžba na dálku. Toto řešení se uplatní v panenských revírech s monotónním vývojem slojí a příznivou geologickou stavbou. Obr. 55 Inovace probíhá i u drobnějších součástí jako např. u napojení řetězů na příčky hřeblových dopravníků firmy JOY, která střední část napojení nově tvaruje do S, tak aby nedošlo k zaplétání řetězů a jeho přetržení. Zdroj: Joy

57 Obr. 56: Řídící systém EiControlPlus umožňuje operátorovi dálkové řízení kombajnu z bezpečí vzdáleného dispečinku a je dalším krokem v automatizaci těžby. Kombajn je vybaven řadou senzorů, které podávají operátorovi informace o stavu těžebního procesu. 1.) kamery a LED světlo, 2.) Radarový senzor, 3.) infračervený sensor. K dalším senzorům patří snímače vibrací, funkcí stroje a řada dalších. Zdroj: Eickohoff Inovace mechanizovaných výztuží: V roce 2006 CAT představil svoji mechanizovanou posuvnou výztuž LTCC určenou pro vypouštění uhlí v nadstropu. Principiálně se nejedná o nijak novou myšlenku [viz DLOUHÝ, 1989], MVP sekce s výpustí do pracovního prostoru vyrábí již roky T Machinery, byly nasazeny donedávna na dole Centrum a prodávali se do světa. CAT tento systém vylepšil a uhlí z nadstropu vypouští v zadní části sekce na druhý hřeblový dopravník 46. Toto vybavení bylo nově instalováno a odzkoušeno v praxi na řadě porubů v Austrálii [CAT 2014], podle výrobce je vhodné pro velmi mocné sloje nad 6 metrů, při výšce základního pokosu do 3 metrů jde údajně vyuhlit i sloj nad 10 metrů výšky, podle místních podmínek, jak uhlí klenbuje, plynodajnosti, přítomnosti stařin atp. Podle tiskové zprávy č. 223PR14 firmy CAT z června 2014 jsou sekcemi LTCC vybaveny dva poruby o délce 180 metrů v Turecku v oblasti Soma, provincie Manisa, důl Soma Eynez East Mine, kde se od března 2015 těží sloj až 29 metrů mocná dvěma kombajny CAT EL1000. Těžba probíhá v lávkách (sekce 3,5 m) a údajně 30% uhlí se vytěží kombajny, 70% se vypouští ze závalu [KARAKUŞ, 2014]. Životnost vybavení je plánovaná na 15 let, za které se má vytěžit 36,5 milionů tun hnědého (!) energetického uhlí metodou LTCC. Sekce MVP dodala firma Caterpillar (Zhengzhou) Ltd. z Číny. Čínskou Zhengzhou Ltd. získal CAT v roce 2012 a jak se zdá, bude levně vyrábět pro rozvíjející se trh stěnovací techniky. Sekce CAT- Zhengzhou jsou určené pro stěny až do výšky 7,2 m. Projekty jako Soma jsou příležitosti pro české výrobky osvědčené praxí. 46 (longwall top coal caving method - LTCC)

58 a.) průjezd kombajnu, který postupuje dále porubem b.) Sklopení zadního štítu, vypouštění a odtěžení uhlí ze závalu c.) Vyklopení zadního štítu zpět do závalu d.) Posun zadního hřebláku, následuje posun celé sekce a cyklus se opakuje Obr. 57: Technologie CAT na vypouštění uhlí z nadstropu metoda LTCC. Zdroj: CAT

59 Obr. 58: Sekce CAT pro stěnování s vypouštěním nadstropu (LTCC) s předním a zadním stěnovým hřeblovým dopravníkem. Zdroj: CAT. Vzhledem k tomu, že CAT v roce 2011 získal firmu Bucyrus, tím získal i německé firmy Deutsche Bergbau Technik (DBT) a Westafalia včetně řady patentů, ochranných známek a zkušených odborníků, stal se CAT klíčovým hráčem na trhu s vybavením stěnových porubů. Díky značce a globálnímu zastoupení CAT, zkušenostem a know-how firem Bucyrusu DBT, Westfalia se stal CAT globální firmou i na trhu se stěnovými poruby. Ne všechny inovace jsou nové, jako třeba skrápěcí systém ze sekcí, který se na přání zákazníků instaluje ji řadu let, ale CAT (DBT, Westfalia) své zboží a inovace umí prodat. Obr. 59: Skrápěcí zařízení v sekcích CAT. Zdroj: CAT Mnohé inovace a vylepšení probíhají i u MVP klasické konstrukce Ostroj a T- Machinery. Jsou to moderní systémy s různými čidly, laserem, samoposuvem, měřením tlaku nadloží atd. Tyto výrobky jsou osvědčené a při správné aplikaci konkurenceschopné s výrobky globálních výrobců

60 Obr. 60: Výroba kombajnů v T Machinery a.s. v Ratíškovicích. Největší dobývací kombajn, který byl kdy vyroben na území České republiky, MB1500 ESG, určený pro ruské uhelné doly v lokalitě Kuzbas na Sibiři. Foto: T Machinery. Obr. 61: Montáž kombajnu ve výrobní hale v Ratíškovicích. Foto M. Přibil. Obr. 62: český (resp. československý průmysl) zvádl a zvládá kvalitní výrobu náročných strojních celků pro důlní průmysl. Uplatnění na světových trzích je složitější a momentální situace není zatím příliš příznivá. Ideální by bylo, kdyby tuzemské výroby uspěly i na tuzemském trhu. Zdroj: T Machinery

61 Obr. 63: Kombajn MB444 T Machinery do nízkých slojí od 0,7 do 1,5 metru. Zdroj: T Machinery. Obr. 64: Kombajn MB 330 Mono určený pro chodbicování, vyvinutý pro hlubinu dolu ČSA v SHR. Zdroj: T Machinery. Obr. 65: Postup zabírky kombajnu MB 330 MONO - postupná (nahoře) a přímé zařezávání. Zdroj: TM

62 Tab. 11: Mechanizované poruby, dobývky a chodbice a jejich vybavení v roce 2015 v ČR Kombajn [pluh] + sekce Důl Kombajny Eickohoff SL 300/3,3 kv C01; DBT 1300/3100/1,75 DZ2 SL 300/3,3 kv C03; FAZOS 17/37 POz-MD1 DZ2 SL 300/3,3 kv D02; DBT 1300/3100/1,75 DZ1 SL 300/3,3 kv C04; DBT 1300/3100/1,75 DZ2 SL 300/3,3 kv K01; DBT 1300/3100/1,75 DZ1 SL 500 /3,3 kv D01; DBT 2600/5500/1,75 DZ1, Darkov SL 500 /3,3 kv C01; DBT 2600/5500/1,75 DZ2, ČSM SL 500 K01; DBT 2600/5500/1,75 DZ1, Karviná Kombajny Kopex KSW 460NE K01; Fazos 15/33 POz-MD DZ1, Karviná KSW 460NE K02; Fazos 15/31 POz-MD DZ1, Darkov KSW 460NE C01; Fazos 15/31 POz-MD DZ2, Stonava KSW 460NE C03; FAZOS 15/31 POz-MD DZ2, ČSM Kombajny Famur KGE 750F K01; Fazos 22/48/0,5 DZ1, Lazy KGE 750F D01; MEOS 22/ KGE 710F D01; FAZOS 12/28 POz-MD1 KGE 750F D01; MEOS 22/46-432??? KGS 445/RW D01; MEOS 22/ KGS 445/RW D02; FAZOS 17/37 POz-MD Kombajn CM Joy 12CM30 Bolter Miner + 2 Shuttle Car, 1 FB, 2 Scoop, 2 bolter DZ2, ČSM Pluhy CAT (Westfalia) GH 9-38 VE P01; DBT 650/2005 DZ3, Staříč RHH 800 P01; KG 291-5/15 DZ3, Chlebovice RHH 800 P02, KG 291-5/15 DZ3, Chlebovice RHH 42 K01; DBT 600/1400 DZ1, Lazy Pluhy Ostroj PL 730 P01; IHV DZ3, Staříč PL 82.1 (2) P01; IHV DZ3, Staříč Údaje výše za OKD nemusí být úplné zdroj: noviny Horník Kombajn T-Machinery MB9, MPVN 3200, HD 700 II/97 Razicí kombajn Kopemaš PK3 R Nátřasný žlab jeden kus NŽ + PD (zátinkování) Centrum, Seven ČSA, Seven Důl Rako (žáruvzdorný jílovec)

63 Obr. 66: Kombajn Eickhoff SL500 na porubu dolu ČSA v Karviné, Foto M. Přibil a K. Šmehil. Obr. 67: Již historický snímek kombajnu T Machinery MB8E s hydraulickou výztuží OMKT M P na lignitovém dole Mikulčice. Foto M. Přibil,

64 2.3.2 Stěnování pluhy Nejnovější model kluzného pluhu CAT GH800B (dříve Westfalia Gleithobel) je vylepše po zkušenostech s pluhem GH1600 tak aby lépe nakládal. Vhodný je pro nízké sloje a úspěšně byl vyzkoušen v německém černouhelném dole Ibbenbüren na jaře 2014 ve stěně 80cm vysoké. Kluzné i vytrhávací pluhy a porubové zařízení vyrábí i náš Ostroj. jsou určeny k dobývání uhlí v horizontálních i úklonných slojích do úklonu 40 s pevností uhlí do 40 MPa, a mocnostech slojí od 0,6 m do 1,8 m. Obr. 68: Inovovaný kluzný pluh CAT GH800B. Zdroj: CAT Obr. 69 Ostroj má s pluhy zkušenosti více jak 50 let

65 2.3.3 Stěnování a svorníky V zahraničí, v angloamerickém světě, se svorníkování používá běžně na uhelných dolech, u nás se hojně používá na podzemních stavbách a dříve v rudných dolech. S rozvojem dobývacích metod chodbicování a chodba-pilíř se s ním setkáváme v SHR a OKR, kde se již zkoušelo vícekrát, např. v polovině 90. let na přípravě chodbicování pomocí razícího svorníkovacího CM kombajnu Voest-Alpine ABM-20. S progresí stěnování v USA se objevují další zajímavá svorníkovací zařízení, jako je např. stěnové svorníkovací zařízení Joy Facebolter 3040, který se vkládá do hřeblového dopravníku a je určen k zajištění stěny a stropu v případě geomechanických problémů, když uhlí vyjíždí z pilíře, odstávky či výklizu zařízení. Je možno použít plastové svorníky a plastovou síťovinou aby bylo možno zajištěnou stěnu znovu přetěžit kombajnem. Posuv zařízení je zajištěn pohonem hřebláku, hydraulické médium pro svorníkovače je odebíráno z rozvodů hydrauliky pro sekce. V cizině se svorníkují prorážky i chodby základny pro stěnování, která je obdobná jako při metodě chodba-pilíř, nákliz a výkliz stěn probíhá pomocí kolových přepravníků. Obr. 70: Stěnové svorníkovací zařízení JOY Facebolter 3040 vložený do stěnového hřeblového dopravníku

66 2.3.4 Stěnování nákliz pomocí kolových přepravníků Několik firem vyrábí různé kolové přepravníky pro nákliz a výkliz stěnových porubů a další podobné stroje, jako jsou přepravníkové nakladače pro uhlí. Zde se používají rychlé systémy výměny lopaty za jiný nástroj, např. přepravní plošinu, ližiny atp. Největší z přepravníků sekcí mechanizované posuvné výztuže je CAT SH680, s přepravní nosností 80 tun, tento přepravník je akumulátorový a dosahuje celkové hmotnosti 90 tun, akumulátor má hmotnost 34 tun (!), plně naložený velkou sekcí má hmotnost 170 tun! Vedle tohoto kolosu, vyrábí CAT i menší přepravníky a to i v dieselovém provedení jako třeba s SH640D s nosností 40 tun (hmotnost prázdného vozu 41 tun) či SH660HD s nosností 60 tun. Akumulátorové přepravníky se vyrábějí ale i v menším provedení s nosností 20 tun. Mohutné přepravníky se používají především tam, kde jsou přístupové chodby dostatečně prostorné pro tento druh náklizové technologie, která vychází z amerického pojetí stěnování se systémem rozčlenění ložiska na široké chodby základen, které jsou budované technologiemi chodba-pilíř. Obr. 71: Přepravníky pro nákliz sekcí CAT. Vpravo nahoře SH680, který plně naložený má hmotnost 170 tun. Jeho akumulátory mají 34 tun. Zdroj CAT

67 2.3.5 Závěsná doprava a závěsná mechanizace Stále se vyvíjí a zdokonalují lokomotivy a stroje pro závěsné dráhy. V ČR se výrobou závěsných lokomotiv zabývají firmy Ferrit a Fite. Moderní lokomotivy Bizon firmy Fite mají zajímavý futuristický design. Závěsná (ale i kolejová) doprava stále tvoří potřebný prvek i v moderních dolech, jako již zmíněný turecký důl Soma Eynez East Mine, který byl vybaven závěsnou dráhou pro dopravu mužstva i nákliz stěnového porubu. Obr. 72: Lokomotiva Bizon české firmy Fite. Zdroj: Fite. Obr. 73: Závěsná lokomotiva Ferrit LZH 50.2 na dole Mír v Mikulčicích v roce Foto: M. Přibil

68 V Německu se ve firmě GTA vyrábí další zajímavá zařízení jako jsou univerzální vrtací elektrohydraulické vůz EHB Bohrwagen 6000, 7000, 7300 a 7600, kterým je možno ze závěsné dráhy provádět ražby, svorníkování a další úkony. Závěsnými manipulátory GTA je možné budovat TH výztuž velkých profilů, ukládat potrubí a další činnosti. Obr. 74: Univerzální vrtací závěsný elektrohydraulický j-vůz EHB 6000 německé firmy GTA

69 2.3.6 Vrtací vozy, nakladače s bočním výsypem, přibírkové a univerzální stroje Pro evropské hluboké uhelné doly jsou konstruované na housenicových podvozcích, jejich přepravní rychlost není velká, jsou určeny pro obsluhu jednoho pracoviště. Pohon těchto vozů je dnes elektrohydraulický. Podobnost konstrukce spodní stavby těchto vozů i umístění výložníků vedla k vývoji univerzálních strojů s výměnnými nástroji na teleskopickém výložníku (lopata, vrtací lafeta, těžké kladivo, plošina atp) s rychlým upínáním nářadí a rychlospojkami pro hydraulické medium. Obr. 75: Univerzální stroj NSU 1E P1 české firmy Duvas-UNI může sloužit jako nakladač s bočním výklopem, vrtací vůz, svorníkovací zařízení, hydraulické kladivo nebo s další volitelným příslušenstvím. Zdroj: Duvas-Uni

70 2.3.7 Chodba-pilíř (room&pillar) Pro účely této práce je pojem room&pillar překládán jako chodba-pilíř v případě uhelných dolů či některých rudných a nerudných dolech kde jde rozměrem o větší či menší chodby. Pro velkoprofilové chodby na některých nerudných dolech je možno se klonit už k pojmu komora-pilíř, protože tyto chodby mají profil často kolem 100m 2 a jedná se již o menší komory než chodby. Věc má i své legislativní návaznosti ve vyhlášce ČBÚ 22/1989 a pojmenování chodba-pilíř je vhodnější aby se nepletlo s 63 Dobývání uhlí komorováním. V hovorové řeči postačí room&pillar a věc je zřejmá. Původní americká metoda má mnoho podob včetně zpětného vydobytí pilířů (retreat) a dispozičně mnohé metody z rodiny chodba-pilíř nepřipomínají v ČR nejznámější čtvercové či lichoběžníkové schéma. V USA je do rodiny room&pillar řazeno i chodbicování. Chodba-pilíř byly první dobývací metody, které byly plně mechanizovány včetně nakládání a transportu již před 2. světovou válkou. Podstatou amerického pojetí metody chodba-pilíř je, že i příprava je ekonomicky důležitá těžba [PEELE, 1942, BISE 2013]. U nás byla tato metoda úspěšně provozována v letech cca ve vápencových dolech u Litoměřic, na menších váp. dolech ve Vrchoslavi, v SHR a dalších místech. Na uhlí se metoda chodba-pilíř celosvětově ustálila na této hlavní mechanizaci: 1.) Dobývací razicí CM kombajn (Continuous Miner) 47, 2.) přepravník, dva kusy na jeden CM kombajn. 2.1.) kyvadlové vozy 48 (Shuttle Car) - dva zrcadlově uspořádané přepravníky, napájené kabelem se zabudovaným výkládácím hřeblovým dopravníkem, 2.2.) nebo dva kloubové přepravníky s teleskopickou korbou a vykládacím štítovým ejektorem, zvané jako Teletram, Face Hauler či Hauler. 3.) jedno velké samohybné svorníkovací zařízení + přenosné svorníkovače. 4.) samohybný sběrný dopravník s drtičem a přesypem (Feeder Breaker) - sběrná stanice konstruovaná na příjem velké dávky uhlí, vykládaného sem z kolových přepravníků. 5.) nakladače 5.1) nakladače zvané jako Scoop s plochou lopatou, které mohou sloužit i jako přibírkové stroje a přepravníky materiálu. 5.2) různé typy klepetových nakladačů pro těžbu uhlí ze zásoby, která se skládkuje, když se zrovna nepoužívá nebo je přetížená hlavní pasová doprava. 6.) Pasová doprava. 7.) otvírkový razicí kombajn CM se svorníkovacím zařízením (Miner Bolter, MB) pro ražbu základen, hlavních chodeb a rozčlenění ložiska na bloky. V případě geologických obtíží se někdy používá přímo při těžbě (též na OKD). 8.) novinkou je flexibilní pasový dopravník umožňující skutečnou kontinuální těžbu, uhlí do něj sype přímo CM či BM kombajn. 47 Původně obchodní značka firmy Joy, dnes regulérní termín. 48 tak je nazývá Šebela a kol.: IN NESETA, 1974, 3.díl, str

71 Americkou zvláštností bylo, že se již ve 40. letech 20. stol. u kolové mechanizace pro chodba-pilíř používalo akumulátorového pohonu kyvadlových vozů. Shuttle Car firmy Joy typy 32D a 42D byly poháněny akumulátory o hmotnosti 1821kg (32D, přepravní kapacita 2700kg), popř. akumulátorem o hmotnosti 1915 kg, (42D přepravní kapacita 4500kg) [MINE MECHANIZATION 1946]. S růstem přepravní kapacity se přešlo z akumulátorů na napájení kabelem. V 70. letech se vedle kyvadlových vozů objevil dieselový přepravník Teletram (fa Wagner). Koncem milénia se objevily jako novinka akumulátorové kolové přepravníky, od listopadu 1997 byl provozován akumulátorový přepravník firmy Long- Airdox CHA818 Un-a-Hauler u fy Powercoal Pty Ltd v Novém Jižním Walesu [MYORS, 1998]. Dnes jsou akumulátorové systémy v nabídce více výrobců. Akumulátory jsou výhodou u přepravníků uhlí, kterým zaručují větší flexibilitu, ale nevýhodou je jejich hmotnost. Druhou zvláštností je, že třebaže název CM kombajnu evokuje kontinuální těžbu (často se i dobývání chodba-pilíř nazývá jako kontinuální), jedná se o těžbu cyklickou, stroj poměrně často mění pozici, vyuhluje pilíře atp. Skutečně kontinuální těžbu při přípravách umožňují až flexibilní dopravníky. V zahraničích dolech je velkou výhodou dobývacích strojů pro metodu chodba-pilíř jejich flexibilita. Technika po vlastní ose odjede na jiné místo, kabely se srolují, poruby zazdí a jede se dál, popř. stroje vyjedou do opravárenských dílen nebo se přesunou z vytěženého dolu na sousední ložisko, popř. se prodají či je zabaví exekutor. Této metodě přeje mělké uložení (u nás již dávno vytěžených) slojí, jejich monotónní průběh a částečné přirozené odplynění, absence stařin a stabilita průvodních hornin, které umožňují používat krátké svorníky k zajištění celého díla. To vedlo k tak velkému rozmachu metod chodbapilíř v USA, Kanadě, Austrálii a dalších místech. Ve 40 letech pocházela většina produkce uhlí v USA z této metody, stěnování bylo málo oblíbené [Emery IN: PEELE, 1942, str ], později se ukázaly výhody stěnování v jeho produktivitě a v roce 2014 se v USA stěnováním těžilo již 58,3% podzemní těžby [U.S. DEPARTMENT OF ENERGY]. V našich podmínkách se předběžně jeví zatím neschválená dobývací metoda chodbapilíř provozovaná na OKD ve zkušebním provozu, jako perspektivní metoda použitelná pro vydobytí vázaných zásob v pilířích bezpoklesovou metodou [GOLASOWSKI 2014, VOCHTA 2014] a možnost jak vydobýt rozsáhlé zásoby i pod hustě obydlenými oblastmi, na lokalitách řazených max. do 1. stupně nebezpečí otřesů. Stejné vybavení jako na Ch&P jako je nasazeno na OKD zvažují SD pořídit na Doly Nástup Tušimice [POPD DNT Hlubina, 2015]

72 2.3.8 Chodba-pilíř: Dobývací razící CM kombajny (Continuous Miner) Jak je patrné ze snímku staršího CM kombajnu JOY 3CM, tak konstrukce CM kombajnů se radikálně měnila. Joy 3CM nebyl první stroj tohoto typu, ale využil řady již existujících řešení (např. fy Goodman), které konce 40. let zužitkovala firma Joy (patent Harold F Silver, US Vehicle propulsion mechanism, 1947) a zkonstruovala funkční kombajn, který se osvědčil v dolech a ve verzi 3CM se vyráběl takřka 20 let [JOY] Obr. 76: Původní dobývací razící kombajn Continuous Miner 3CM Dnešní řešení CM kombajnu je odlišné, spočívá v podobné spodní stavbě s housenicovým podvozkem, horní stavbě s výškově stavitelným výložníkem s válcovým rozpojovacím orgánem, který je výsuvný a šířkově stavitelný, nakládání se děje ve spodní stavbě stroje rotačními nahrnovacími kotouči, které hrnou rubaninu na jednořetězový hřeblový dopravník, který dopravuje uhlí na zadní vykládací výložník, který jej sype do přepravní nádoby přepravníku. Způsobem nakládání se CM kombajn liší od některých svorníkovacích razících BM kombajnů, které nakládají na hřeblák rozpojovacím orgánem pomocí závitového bubnu, podobně jako válcové kombajny [BISE, 2013]

73 Obr. 77: Dobývací razící CM kombajn firmy Joy. Zdraj: Joy Dobývací CM kombajny mají velmi vysokou krátkodobou těžbu, až 20 tun za minutu (1200 tun za hodinu, 9600 tun za směnu). Jsou typické pro americké, australské či kanadské doly s uplatněním metody komora-pilíř. Jsou vhodné do specifických podmínek s nižšími tlaky, kde je možné vytvářet chodby obdélníkového profilu. Stroje jsou vyráběny v řadě modifikací od nízkých po mocné sloje (rozsah záběru od 0,76 metru (CAT CM210) až 5 metrů (JOY 12CM27D)). Lze je používat v dolech na uhlí, draslo, sůl. Válcový sbíjecí orgán je méně vhodný na tvrdší horniny, proto Continuous Miner Fairchild (GE) F330 má dva podélné válcové sbíjecí orgány, které umožňují selektivní těžbu dvou jakostí uhlí. Pravděpodobně by ale podobnými stroji šly u nás dobývat žáruvzdorné jílovce. Výrobci: Joy, CAT (Bucyrus), Sandvik, DH Mining, Eickhoff, dříve i Wirth Výhody: velmi vysoký směnový výkon při těžbě až 20 tun za minutu. Nevýhody: válcový sbíjecí orgán není vhodný na tvrdší horniny, nutnost přepravníku či flexibilního dopravníku

74 2.3.9 Chodba-pilíř: Kyvadlové vozy a přepravníky Pro dopravu uhlí od CM kombajnu se používají dva konstrukčně rozdílné typy vozů. První, tzv. kyvadlový vůz Shuttle Car vznikl v roce 1938 (US Shuttle car, 1942, John D. Russel) a tehdy sloužil k dopravě k sběrnému hřeblovému dopravníku, který uhlí nakládal do vozů důlní kolejové dráhy, Shuttle Car byl tehdy akumulátorový. Tyto vozy se dnes stále vyrábí v kapacitě 8-30 tun, napájené kabelem. Uhlí je odtěžováno od sběrného dopravníku pasovou dopravou. Výhodou je, že se vůz v těžebním cyklu neotáčí, z jedné strany do něj kombajn nakládá, z druhé strany v korbě vozu umístěný hřeblák uhlí vykládá. Vozy se používají dva na kombajn a jsou zrcadlově převrácené, kvůli vedení kabelu a kabině. Obě nápravy jsou natáčecí. Nevýhodou je napájením kabelem a menší operabilita. Obr. 78: Kyvadlový vůz (Shuttle Car), přední (levou) stranou se uhlí vykladá, do zadní se nakládá z CM kombajnu. Zdroj: 5DT Obr. 79: Přepravník typu Teletram (Face Hauler). Rozdíl je hned patrný. Zdroj: Joy Druhý typem přepravníku je tzv. Face Hauler, vůz typu Teletram, který vznikl u firmy Wagner záhy po vynálezu přepravníkového nakladače (LHD) a je podobné kloubové koncepce s pevnými nápravami. Korba není sklopná jako u rudných přepravníků, ale je teleskopická, což usnadňuje vykládání, které je řešeno vykládacím ejektorem; přepravní nádoba může být opatřena spodní uzavírací klapou. Pracovní funkce je stejná jako u

75 kyvadlového vozu, ale místo hřebláku je uhlí do sběrného FB dopravníku vytlačováno ejektorem z korby. Nevýhodou je, že se vůz se musí vždy otočit korbou ke kombajnu a tak i ke sběrnému FB dopravníku, výhodou je větší flexibilita. Kapacita je podobná, různé verze do 30 tun jako u kyvadlových vozů. Pohon je dieselový či akumulátorový - hmotnost tehdy je výrazně vyšší. V případě firmy Joy jsou vybaveny technologií OptiDrive, což jsou frekvenkční měnič na střídavou trakci s regulací otáček u všech převodových stupňů. Face Haulery neslouží jako nakladače, na rozdíl od vozidel Scoop. Obr. 80: Joy BH18AC = Battery Hauler, 18 shorts tons (16,3 tuny), trakce střídavý proud. Zdroj Joy. Třetí typ kolových vozů jsou přepravníkové nakladače typu scoop. Jedná se o kloubový přepravníkový nakladač s plochou lopatou s ejektorem, určený jako přepravníkový nakladač na uhlí, přibírkový stroj a přepravník materiálu. Koncepčně vychází z klasických PN a občas bývá i jako LHD nazýván. Pohon je dieselový či akumulátorový. Čtvrtým typem vozu je klasický přepravníkový nakladač LHD v nevýbušném provedení pro uhelné doly. Od rudných PN se liší v lehčí lopatě, která je dimenzována do uhlí. Tyto PN mohou mít lopatu vyměnitelnou za další typy nářadí. Obr. 81: Přepravník typu Scoop Sandvik LS195 v dieselovém ATEX provedení, kapacita 10 tun. Zdroj: Sandvik

76 Obr. 82: Přepravník typu Scoop CAT SU488 L. Akumulátorový, Přepravní kapacita 9,1 tuny. Zdroj: CAT Obr. 83: Přepravní systém General ElectricGenr Fairchild od přepravníku typu scoop po přepravník sekcí

77 Obr. 84: Přepravník typu Scoop General Electric Fairchild, 35C-WH-AC, důl ČSM, Stonava a předák dobývky chodba-pilíř Andrzej Staszewski. V popředí akumulátorový blok, stroj je vybaven a regulován frekvenčním měničem se střídavou trakcí, přepravní nosnost 27 tun. Foto: M. Přibil a K. Šmehil, 2016 Obr. 85: Kyvadlový vůz Shuttle Car s detailem navíjecího zařízení napájecího kabelu. Foto: M. Přibil a K. Šmehil

78 Samohybný sběrný dopravník s drtičem a přesypem - Feeder Breaker Je mobilní vykládací stanice pro kyvadlové vozy typu Shuttle Car či přepravníky typu Face Hauler či Scoop Spodní stavba je na housenicovém podvozku, horní se skládá z přijímacího násypného konce, předávacího hřeblového dopravníku, válcového drtiče a výložníku na pasovou dopravu. Zařízení dokáže pojmout celý obsah přepravníku. Při metodě Ch&P k zařízení zajíždí jeden přepravník čelně, druhý z boku. Obr. 86: Samohybný sběrný dopravník s drtičem a přesypem. Zdroj: Joy Obr. 87: Stejné zařízení jiné firmy, dobře je vidět drtič Zdroj: CAT

79 Chodba-pilíř - flexibilní dopravník Je další ze zvláštních amerických strojů. První flexibilní dopravníky se používaly v průmyslu, konce 80. let se objevil systém Crawler-Veyor firmy A.L. Lee Corporation, která jej dodnes nabízí. Jedná se speciální pohyblivý hřeblový dopravník. Zařízení je uspořádáno v článcích a zvládne poloměry chodeb dolů Ch&P. Obr. 88: Flexibilní dopravník systém Crawler- Veyor. Zdroj: A.L. Lee Corp Další systém je Flexiveyor firmy Prairie Machine & Parts, která je úspěšně otestovala při těžbě draselných solí vyvrtávacími kombajny téže firmy. Jedná se o řadu kolových vozů, nosičů pásových dopravníků spojených do kolony, na koncích je nakladací a vykládací modul. Obr. 89: Flexibilní dopravník systém Flexiveyor. Zdroj: PM&P

80 Jako náhrada přepravníků v technologiích Ch&P vyvinul Joy flexibilní dopravník Flexible Conveyor Train 4FCT, s dosahem až 410 metrů. Jedná se o teleskopický skladací pásový dopravník, který se může vinout systémem pilířů až k potřebné čelbě. Při jeho nasazení odpadá cyklická doprava, umožňuje CM kombajnům nasazení na plný výkon při přepravní kapacitě: uhlí 24,5 t.min -1, sůl, draslo 36,3 t.min -1. Vzhledem k tomu, že přepravníky Shuttle Car a Face Hauler jsou konstruovány na přepravní kapacitu 8-30 tun a délka jejich cyklu záleží na vzdálenosti od sběrného dopravníku, je zde značný kapacitní rozdíl. Nevýhodu je menší rychlost a flexibilita při přejíždění kombajnu a nasazení svorníkovacího stroje. Obr. 90: Flexible Conveyor Train Joy 4FCT s násypným koncem. Zdroj: Joy

81 Obr. 91: Joy 4FCT při simulaci na testovacím polygonu. Vpravo transport. Zdroj: Bing Obr. 92: Joy 4FCT - transport. Zdroj: Bing

82 Chodba-pilíř svorníkovací zařízení Důležitou součástí metod chodba-pilíř je zajištění svorníky. Na tuto činnost se vyrábějí různá samohybná zařízení, některá značně rozměrná, která mají i více výložníků a vyžadují na svorníkování více operátorů. Stroj se nasazuje až po ukončení činnosti dobývacího CM kombajnu. V dobývacích chodbách se používají na stěny plastové svorníky, aby je bylo možno přetěžit při zpětném vytěžování pilířů. Tento typ strojů je konstruovaný pro zahraniční podmínky, ale asi by se mohl úspěšně uplatnit i v SHR, těžké podmínky OKD vyžadují specifické postupy pro svorníkování, které řeší subdodavatelské firmy, např, Minova Bohemia. Svorníkování přináší úsporu cca až 30-40% než TH výztuž [TICHÝ 2015]. Obr. 93: Joy Multibolter Vyrábí se ve 4 provedení podle dosahu od 2 m do 5,4 m výšky. Zdroj Joy. Obr. 94: Joy Quadbolt pro středně mocné až velmi mocné sloje. Zdroj: Joy

83 Obr. 95: Svorníkovací stroj Scorpion HFX280 australské firmy Alminco, používaný na OKD na metodě chodbapilíř k dodatečným svorníkovacím pracím a co nepokryje svorníkovací BM kombajn. Zdroj: Alminco Obr. 96: Svorníky zajištěná základna dobývky Ch&P určená k monitoringu, důl ČSM. Foto: M. Přibil a K. Šmehil

84 Chodba-pilíř: svorníkovací razící MB kombajn (Miner Bolter) V zahraničí se tyto stroje nazývají Entry Driver a jsou určené k otvírkovým pracím (přípravám), postupují pomaleji a připravují základny pro další rozvoj těžby. Po vyuhlení každé zabírky úsek zasvorníkují. Jsou určené na delší ražby. Klasický CM kombajn pracuje cyklicky ve svém pilíři, po vyuhlení chodby se vrací a pracuje jinde, zatímco samostatný samohybný svorníkovací stroj předchozí úsek zajistí. Razicí MB kombajn postupuje v ražbě a jeho výměna za svorníkovací stroj by byla pomalá, a při větší délce chodby už i nebezpečná. Razicími BM kombajny se také překračují různé poruchy při těžbě. V ČR měl MB kombajn premiéru v letech na dole ČSM ve Stonavě, jednalo se o typ Alpine Bolter Miner ABM-20 firmy Voest-Alpine (dnes Sandvik). Nyní ve stejných místech pracuje na Ch&P americký Joy 12CM30. Kombajn ABM-20 záhadně zmizel a jeho osud je neznámý. Obr. 97: Razicí svorníkovací MB kombajn Alpine Bolter Miner ABM-20 firmy Voest-Alpine nasazený v roce na zkušební metodě chodbicování na dole ČSM Stonava. Zdroj: Voest-Alpine

85 Obr. 98: Alpine Bolter Miner ABM-20. Zdroj: Voest-Alpine Obr. 99: Razicí svorníkovací kombajn (Continuous Miner + Bolter) Joy 12CM25 je doplněný o nakladání nahrnovacími kotouči. Fa Joy tyto svorníkovací kombajny nazývá jako Entry Driver a primárně jsou určeny pro ražbu hlavních chodeb, prorážek či do obtížných podmínek, kde je nutné záhy svorníkovat. Zdroj: Joy

86 Razicí kombajny (Roadheader) Jsou určeny pro ražbu horizontálních a mírně úpadních či dovrchních důlních děl (přípravy, výstavba dolu) a liniové stavby (tunely). Dělí se podle frézovací hlavy na razicí kombajny s jednoduchou hlavou neboli podélnou 49 či dvojitou hlavou neboli příčnou hlavou 50. Některé z těchto strojů jsou vybaveny integrovanou plošinou s vrtacím a svorníkovacím zařízením (DHMS). Jiné stroje mají dvě samostatné lafety s jednoduchými hlavami (Dosco TB 3000). Výhody: umožňuje vysoce selektivní ražbu (těžbu) a vytváření obloukových profilů, možnost ražeb v tvrdších horninách, ražba tunelů, nárazišť, atd. Větší výškový dosah, až 8,8 metru. Nevýhody: nižší směnový výkon z pohledu těžby surovin (350m 3.hod -1 ) Obr. 100: Razicí kombajn AM-50 s příčnou válcovou frézou Voest-Alpine (dnes Sandvik) Zdroj: Voest-Alpine Obr. 101: Deilmann-Haniel Mining Compact Roadheader R75 s integrovaným vrtacím a svorníkovacím zařízením a posuvným dopravníkem pro kontinuální ražbu bez nutnosti kolové dopravy. Vhodný na tunely a velkoprofilové překopy. Zdroj DHMS 49 (longitudinal cutterhead) 50 (transversal cutterhead)

87 Obr. 102: Razicí kombajn PK3-R s jednohlavou frézou v Podkrušnohorském museu na dole Julius III v době své instalace v maketě hnědouhelného dolu. V současné době je tento konkrétní muzejní kus nasazen na velkolomu ČSA na ražbě chodeb pro podzemní dobývání a za rok 2015 vytěžil 54 tisíc tun hnědého uhlí. Foto M. Přibil, Tab. 12: Vybrané provozně technické parametry některých razicích kombajnů. Typ PK 3 R 51 PK 7 52 Mitsui SLB-350S Sandvik 520MT Sandvik MR 340 DH Mining R75 Výrobce Копейский машиностроительный завод 53 dtto Deilmann-Haniel Mitsui Miike Machinery Co. Ltd Sandvik Sandvik Mining Systems GmbH Řezací výška m 2,1 3,2 1,5 2,85 8,8 až 9,5 5, ,9 4,7 (R75t: 5,3) Řezací šířka m 2,8 4,0 2,6 6,3 8,8 až 11 5,9 10,8 4,5-7,5 7,1 (R75t: 8,2) Plocha důl. díla m2 5,3 12,0 4,0 8, ,5 až 104, ,5 13,5 36,5 31 (R75t: 40) Tlak na horninu MPa 0,05 0,05 0,15 0,23 0,15 0,14 Celkový příkon kw 77,5 57, Příkon hlavy kw kw 250 Kapacita m 3. hod t.hod (50Hz) ? (60Hz) Maximální délka m 6,6 5, ,7 10,3 11,7 Maximální šířka m 2,5-2,9 1,3 4,5 4,9 4,7 3 Maximální výška m 1,8 1,2 4,8 4,6 2,9 2,5 Celková hmotnost t ČR nasazení Seven / ČSA? - - OKD OKD проходческие комбайн 4ПУ viz též patent:

88 Highwall mining plně mechanizované chodbicování do svahu Je zcela mechanizovaná metoda k vyuhlení slojí s velkou skrývkou. Metoda se vyvinula z různých vyvrtávacích strojů k dnešním speciálním velkostrojům vyvinutým firmou Terex jako Terex SHM Miner, později Bucyrus a dnes Caterpillar HW300 Highwall Mining Systém. Skládá se z hlavní pohonné jednotky HW300, která se pohybuje po povrchu na housenicovém podvozku a článkového výložníku s dosahem až 300 metrů, na jehož konci je rozpojovací orgán řetězového typu. Rozpojovací modul 331 Cutter Modules je přímo zkonstruován na bázi výložníku z CM kombajnu CAT CM235 s výškou pokosu 1 3 metry. Pásový dopravník je zapouzdřen do krytého výložníku, který se skládá z nastavovacích článků. Dobývací metoda je druh strojního chodbicování CM kombajnem na délku 300 metrů bez mužstva v podzemí. Podle výrobce je možná výška pokosu až 4,6 metru. Obr. 103: Highwall miner HW300 firmy Caterpillar. Zdroj: CAT. Obr. 104: HW300 s rozloženým výložníkem a rozpojovacím orgánem, kombajnem CAT CM235. Zdroj: CAT

89 Zařízení obsahuje elektrocentrálu (celkový instalovaný výkon je 1525 kw) a může operovat zcela nezávisle. Díky podvozku je mobilní a postupně může vyuhlit celou polohu. Vyrábí se v certifikacích ATEX do výbušného prostředí. Hmotnost pohonné jednotky je 225 tun a celý stroj může obsluhovat 3-4 členné družstvo, do podzemí nikdo nevstupuje. Z hlediska práce v podzemí je to již příklad autonomního těžebního zařízení. Rozpojovací modul může být vybaven gama modulem, který radiograficky měří mocnost uhlí ve stropě a počvě a slouží pro navigaci těžby ve sloji. Obr. 105: Mateřská pohonná jednotka HW300. Zdroj: CAT Obr. 106: Rozpojovací orgány HW300. Vlevo 331 Cutter Modules s výložníkem z CM kombajnu CAT CM235 (výškový rozsah 1,3 3,05 m). Vpravo modul pro nízké sloje s výškovým rozsahem 0,76 1,62 m. Podle Caterpillaru může být maximální výška pokosu až 4,6 metru. Zdroj: CAT

90 3. Důlní technika pro povrchovou těžbu Za posledních 30 let se krom zásadní změny výrobních vztahů, postupně proměňuje i technika pro povrchové lomy a doly. V případě velkostrojů jde hlavně o bezkomorová kolesa, výpočty tvaru korečeka a jejich zubů. Dále instalaci moderních převodových prvků, motorů, nových typů frekvenčních měničů, hydraulických násobičů a měničů výkonu, moderních převodovek, počítačem řízených ovládacích, zabezpečovacích a řídících prvků a informačních systému. Sledován je výkon, bezporuchový chod, snížení osádky stroje a bezpečnost provozu. V letech bylo na Mostecku uvedeno do provozu 9 nových velkostrojů Tab. 13: Rypadla uvedená do provozu po roce 1990 Rypadlo KU 800/17 K 800N/2 KU 800/20 KU K 650/3 SchRs 1550 SchRs 1320 KU 300/15 KK 1300 Závod. č. K 105 K104 K106 K 107 K 108 K109 K100 K 70 K 111 TC TC2 TC1 TC2 TC1 TC1 TC2 TC2 TC1 TC2 Důl SD DB SD DTN SD DTN VUas SD DB SD DTN SD DTN SD DB SD DB Rok Mostecko, bez údajů Sokolovské uhelné a.s. 3.1 Kolesová rypadla Kolesové rypadlo bylo vyvinuto v roce 1920 v podniku Maschinenbauanstalt Humboldt v Kolíně nad Rýnem, později tuto technologii získala firma Allgemeine Transport-Anlagen GmbH v Lipsku, která byla za války spojena s firmou Lauchhammer AG v Lauchhammeru do Mitteldeutsche Stahlwerke Aktiengesellschaft Riesa, což je dnes firma Takraf. První kolesová rypadla z Lauchhammeru byla u nás nasazena za 2. světové války pro potřeby zvýšení těžby uhlí pro hydrogenizační závod STW v Záluží u Mostu. jednalo se o typ SchRS řady 300, na ně navazovala výrazně větší rypadla SchRs řady 1000, po válce dokončované jako K 1000, zde je již zřejmá podoba rypadlem s K 800. V 60. letech se konstrukci dařilo a došlo k realizaci vlastní vývojové řady KU 300, KU 800 a dalších technologických celků. V dnešní době vývoj a inovace pokračují, dochází k rekonstrukci starších strojů, ale oproti minulosti není obor tak dynamický. Tomu přispívá i situace ohledně tzv. limitů a předpoklad že se ČR stane technologickou zemí Japonského či Německého typu, která se nebude muset věnovat těžbě surovin

91 Obr. 107: SchRs 315, AG Lauchhammer (Mitteldeutsche Stahlwerke AG), dnes fa Takraf. Zdroj: sbírka Jaroslava Jiskry Obr. 108: KU 300/8 na dole Bílína. Foto: M. Přibil,

92 Tab. 14: Počet rypadel v provozu v SHR v roce 2015 (podle údajů DB, SeVen, SUas, VUas sestavil autor) Rypadlo TC Počet Důl K 650 TC1 1 DB K 800 TC1 3 2 x DTN, 1 x VUas K 2000 TC2 1 DB K TC3 1 DB KK 1300 TC 2 1 DB KU 300 TC x CSA, 6 x DB, 4 x DTN, 10 x Suas, 4 x VUas, KU 800 TC x CAS, 3 x DB, 1 x DTN, 2 x Suas, 2 x VUas RK 5000 TC 2 1 CSA SchRs 1320 TC 2 1 DTN SchRs 1550 TC 2 1 DTN CELKEM 47 (v provoz, bez odstavených) Tab. 15: Počty rypadel podle technologického celku TC Celkem počet Prům. roční těžba THM v m 3 podle vzorku dat* vzorek dat TC (SD, ) TC (SD, SUas, ) TC (SD, ) * Bez rypadel v odstávce, vzorek dat z SD, SUas v letech Obr. 109: Rypadlo K800N-2, TC1 uvedené do provozu v roce 1991 na Dole Nástup Tušimice, v roce 2015 vytěžilo m 3 těžených hmot. Stav před rekonstrukcí v roce Foto: M. Přibil

93 Obr. 110: Rypadlo SchRs 1550, TC2, uvedené do provozu v roce 2002 na Dole Nástup Tušimice, v roce 2015 vytěžilo m 3 těžených hmot. Foto: M. Přibil, Obr. 111: Údajně největší stroj na světě, rypadlo Man Takraf RB293, vytěží ročně údajně cca 85 milionů tun skrývkových hmot. Průměr kolesa 21m, jedno korečko 6m 3. Lom Hambach, RWE Power. Foto: Panoramio

94 3.2 Kamenolomy Kamenolomy po roce 1990 prošly velkou změnou technologie, především zavedením nového systému trhacích prací, který se provádí dodavatelsky. To vedlo lomy, že mohlo omezit provozy svých skladů trhavin či je pronajmout dodavatelským firmám. Na lomech zůstaly menší sklady trhavin pro sekundární rozpojovací práce. Sekundární rozpojovací práce je možné provádět také těžkými hydraulickými kladivy, efektivita stroje může být vyšší ve srovnání s administrativou nutnou k sekundárním trhacím pracím. Trhací práce velkého rozsahu se provádějí DAPem z nabíjecích vozů, nebo čerpatelnými trhavinami připravovanými na místě (bulk explosive) jako jsou třeba emulzní trhaviny (slurry, W/O). Více časových stupňů při trhacích pracech umožňuje systém detonačních trubiček nebo elektronických rozbušek. Tyto systémy jsou cenově dostupné, elektronické rozbušky jsou náročnější na IT gramotnost, ale umožňují větší flexibilitu. Nejmodernější soupravy jsou řízeny geodetickou GPS a dokáží se polohovat přesně na pozici a odvrtat připravené vrtné schéma importované do systému v digitálním výkresu. Obr. 112: Řez elektronickou rozbuškou Austin Detonator Vsetín. Foto K. Uksová

95 3.2.1 Elektrifikace lomové dopravy Podobně jako v podzemní dopravě, se zkoušejí různé trolejové systémy s rekuperací el. proudu při sjezdu po rampě na dno lomu. V případě těžkých dieselelektrických přepravníků (přepravní kapacita tun) se jedná o vratnou investici, která vyžaduje úpravu dieselelektrického systému přepravníků, aby mohly být napájeny z trolejového vedení. Obr. 113: Trolejový systém pro velké přepravníky. Zdroj: Patent US Obr. 114: Stejnosměrný systém pro velké přepravníky Siemens. Zdroj: Albrecht Brodkorb, Siemens,

96 Obr. 115 Stejnosměrný systém pro velké přepravníky Siemens. V modelovém příkladu se při elektrifikaci 3 stávající dieselelektrických přepravníků investice do trolejového systému a přestavby přepravníků vrátí za 8 let při přepravě 10Mt ručně, při 10 přepravnících a 44Mt ročně se investice vráti za 2 roky. Měděný důl Mumwana, Zambie. Zdroj: Albrecht Brodkorb, Siemens, 2014 Obr. 116: Dálkově řízené přepravníky Komatsu v železnorudných dolech spolenočnosti Rio Tinto v oblasti Pilbara v Austrálii jsou řízeny na dálku bez lidské osádky na palubě stroje. Zdroj: Rio Tinto

97 3.2.2 Provozovaná technika na těžbě - Velkolom Čertovy schody Typ zařízení Výrobce / typ Počet Poznámka Vrtací souprava Sandvik Pantera Explosive servis Atlas Copco ROC F9C 1 Explosive servis Nabíjecí vůz? Nakladač CAT 988H 2 VČS Přepravník CAT 775G 3 VČS Sekundární rozpojovač Komatsu PC 350 NLC 1 Explosive servis Roční těžba cca 2000 kt* Poznámky * z toho cca 10% výklizů Obr. 117: Dotěžování bloku v původní části Velkolomu Čertovy schody, pod obzorem, starý Císařský lom. Vrtná souprava Sandvik Pantera 900. Foto: M. Přibil,

98 3.2.3 Provozovaná technika na těžbě - Lomy Mořina Typ zařízení Výrobce / typ Počet Poznámka Vrtací souprava Atlas Copco 1 Nabíjecí vůz? Sekundární rozpojovač Komatsu PC CAT 988H 1 Nakladač Komatsu WA Komatsu WA Přepravník Belaz 6 á 40t Komatsu HD 405 á 40t Dozer CAT D6T 1 Rypadlo pásové CAT 330D 1 Roční těžba cca 1500 kt Poznámky Obr. 118: Lom Čeřinka podniku Lomy Mořina. Foto: M. Přibil,