GÓRNICTWO WĘGLOWE W OKRESIE MIĘDZYWOJENNYM

Nr 117
Prace Naukowe Instytutu Górnictwa
Politechniki Wrocławskiej
Studia i Materiały
Nr 32
Nr 117
2006
górnictwo ogólne, historia górnictwa,
eksploatacja złóż
Piotr STRZAŁKOWSKI*
GÓRNICTWO WĘGLOWE W OKRESIE MIĘDZYWOJENNYM
W pracy przedstawiono stosowane w międzywojennym górnictwie węgla kamiennego
technologie prowadzenia eksploatacji oraz osiągnięcia techniki górniczej tego okresu. Przedstawiono
przy tym najczęściej stosowane systemy eksploatacji oraz nowe rozwiązania techniczne dotyczące
transportu kopalnianego.
1. WPROWADZENIE
Budowanie od podstaw polskiej państwowości wymagało od całego narodu
ogromnego wysiłku. Z wojennych zniszczeń podnoszono przemysł, tworzono jego
nowe gałęzie. Duże trudności napotykano również w przypadku modernizacji
górnictwa węglowego. W okresie międzywojennym w granicach Rzeczpospolitej
znalazła się jedynie część kopalń Zagłębia Śląsko-Dąbrowskiego. Czynnych było
ogółem 62 kopalń, których wielkość i poziom techniczny był dość zróżnicowany,
w zależności od wielkości kapitału właścicieli. Część małych kopalń znajdowała się
w rękach prywatnych właścicieli, niektóre należały do spółek akcyjnych (przeważnie
do Państwa i spółek z udziałem kapitału francuskiego lub niemieckiego),
np. Towarzystwo Saturn, skupiające kopalnie: Jowisz, Saturn i Mars – spółka
z udziałem łódzkich fabrykantów i kapitału francuskiego. Większe kopalnie
wyposażone w nowoczesne urządzenia należały do Państwa lub bardzo bogatych spółek.
Wdrażanie nowych wynalazków przebiegało zatem na poszczególnych kopalniach
w różnym czasie. Generalnie można uznać, że w okresie międzywojennym
elektryfikowano większość kopalń i starano się wprowadzać nowoczesne maszyny
i urządzenia w procesie urabiania i transportu urobku. Dużym osiągnięciem tego
okresu było opracowanie i wdrożenie ścianowych systemów eksploatacji, co pozwoliło
na wydobywanie węgla z pokładów cienkich.
Dodatkowym utrudnieniem w rozwijaniu produkcji górniczej były kryzysy
gospodarcze i związana z nimi zmienna koniunktura na węgiel.
* Politechnika Śląska, Wydział Górnictwa i Geologii, 44-100 Gliwice, ul. Akademicka 2
280
Sytuacja finansowa górników była dość zróżnicowana w poszczególnych latach.
W okresach kryzysu kopalnie pracowały co drugi dzień, co odbijało się na wysokości
wynagrodzenia. W dodatku wiele kas brackich straciło swój majątek z uwagi
na ogromną inflację. Bardzo niekorzystnym zjawiskiem było bezrobocie, które
dotknęło wielu górników. Stosowano tzw. zatrudnienie turnusowe, tj. okresowo
wymieniano niemal całą załogę i w ten sposób stwarzano możliwość zatrudnienia
bezrobotnych. Wielu bezrobotnych górników wydobywało węgiel na własną rękę,
w tzw. „biedaszybach”. Groziło to nieraz śmiercią z uwagi na brak możliwości
zachowania koniecznych warunków bezpieczeństwa pracy.
Rys. 1. Zakład przeróbczy i szyb wentylacyjny kopalni Mars (ze zbiorów autora)
Fig. 1. Preparation plant and ventilating shaft of coal mine Mars (from autor’s collection)
2. NAJCZĘŚCIEJ STOSOWANE TECHNOLOGIE
W okresie międzywojennym dominowały w górnictwie węglowym systemy
zabierkowe, ze szczególnie rozpowszechnionym systemem „śląskim”. Jak wiadomo
systemy te były dostosowane do eksploatacji pokładów o średniej i dużej miąższości.
W okresie tym opracowano i wdrożono systemy ubierkowe, dzięki czemu możliwa
była eksploatacja pokładów o małej miąższości, co uznać należy za duże osiągnięcie
górniczej myśli technicznej tego okresu.
Typowe przykłady systemów eksploatacji przedstawiono za pracą [2].
281
Rysunek 2. przedstawia schemat eksploatacji systemem zabierkowym podłużnym
z zawałem stropu pokładu o grubości 5–8 m i kącie upadu 0–5º. Kierunek frontu
eksploatacyjnego – od pola. Głębokość eksploatacji wynosiła od 160 m do 200 m.
Rys. 2. System zabierkowy podłużny z zawałem stropu [2]
Fig 2. Shortwall system of extraction parallel to strike with caving
Eksploatacja filarów odbywała się zabierkami o szerokości 5–6 m, po wzniosie
pokładu. Po wykonaniu wdzierki w chodniku odbudowy przystępowano
do eksploatacji w rejonie samej zabierki. Od strony zawału pozostawiano nogę
o grubości 1,5–2,0 m. Urabianie w zabierce prowadzono po wzniosie, a następnie
przystępowano do wybierania nogi. Urabianie następowało wyłącznie przy
zastosowaniu materiału wybuchowego. Otwory strzałowe wiercono przy zastosowaniu
wiertarek obrotowych na sprężone powietrze lub młotkami wiertniczymi. Obrywanie
węgla wykonywano przy pomocy kilofów. Urabianie w trakcie wybierania nogi
prowadzono wyłącznie przy użyciu kilofów. Obudowa w zabierce składała się
ze stropnic zabudowanych co 1 m i podpartych na trzech stojakach. Przy wybieraniu
nogi, kierunek zabudowy stropnic był prostopadły do stosowanego w zabierce.
Dodatkowym zabezpieczeniem było zabudowywanie krzyży i podpór. Odstawa
realizowana była przez ręczny załadunek urobku do wozów już w zabierce, następnie
transport urobku odbywał się pochylnią do chodnika podstawowego. W chodniku
głównym przewóz odbywał się liną bez końca lub przy pomocy lokomotyw
elektrycznych przewodowych. Rabowanie odbywało się na zmianie nocnej
282
i przebiegało oczywiście od strony końca zabierki. Najczęściej obudowę udawało się
usuwać ręcznie, lecz w przypadku większych nacisków ze strony stropu stosowano
tzw. ręczną windę (ruck-zug). Odzyskiwano ok. 70% drewna. W celu zabezpieczenia
innych wyrobisk przed przedostawaniem się gazów kopalnianych ze zrobów, zabierki
otamowywano. Przewietrzanie odbywało się jednym z dwóch sposobów. Pierwszy
polegał na poprowadzeniu prądu świeżego powietrza z chodnika podstawowego
do pochylni, a następnie do zabierek. Następnie zużyte powietrze odprowadzano
pochylnią do górnego chodnika wentylacyjnego. Drugi sposób, mniej korzystny,
wbrew depresji naturalnej, polegał na odprowadzeniu zużytego powietrza pochylnią
wentylacyjną do chodnika podstawowego a’, który był wykorzystywany jako
wentylacyjny.
Rysunek 3. przedstawia z kolei schemat eksploatacji prowadzonej systemem
zabierkowym podłużnym z podsadzką hydrauliczną pokładu o grubości 4,5–6,0 m
i kącie upadu 25–55º. Głębokość zalegania pokładu ok. 250 m.
Rys. 3. System zabierkowy podłużny z podsadzka hydrauliczną [2]
Fig. 3. Shortwall system of extraction parallel to strike with hydraulic filling
Roboty w zabierce rozpoczynano od przecinek łączących chodniki odbudowy.
Zabierki o szerokości 5–6m wykonywano po upadzie, czyli z chodników c (c)
w kierunku chodników d (d). Od strony wybranej wcześniej i podsadzonej zabierki
pozostawiano nogę o szerokości 3 m. Nogi wybierano od strony chodników d (d)
do c (c), po rozciągłości w kierunku podsadzonej zabierki. Urabianie prowadzono
przy zastosowaniu MW bez wrębów.
283
Obudowę zabierki stanowiły stropnice o długościach 5–6 m, zabudowywane
co 1–1,2 m na czterech stojakach. Odstawa w przypadku kąta upadu pokładu
do 35º odbywała się rynnami wstrząsanymi ułożonymi w przecince do chodnika
odbudowy. W chodniku odstawa odbywała się wozami. Wozy dostarczano ręcznie
do pochylni odstawczej, w której opuszczano je kołowrotami do chodnika
przewozowego. W przypadku kąta upadu pokładu powyżej 35º w przecince układano
rynny wstrząsalne. W pochylniach odstawczych natomiast układano rury żelazne
∅600, które obmurowywano w chodniku a i zamykano zasuwą. Węgiel z zabierek
transportowano rynnami i „wywrotnymi kolebami” do rur zsypnych, a w chodniku
transportowym a ładowano do wozów (ładowność ok. 0,75 Mg). Wozy łączono
w pociągi (każdy po około 50 wozów) ciągniętych przez lokomotywy napędzane
sprężonym powietrzem. Do podsadzania przystępowano po wybraniu nogi.
Rozpoczynano je od zabudowania tamy podsadzkowej, składającej się ze stojaków
wpuszczonych w podsadzkę poprzedniej zabierki na głębokość ok. 30 cm. Tamy
obijano deskami i uszczelniano sianem. W celu odprowadzenia wody podsadzkowej
układano koryta odpływowe wzdłuż nogi następnej zabierki. Rurociąg podsadzkowy
doprowadzano z górnego chodnika a pochylnią b do danej zabierki. Ostatnią zabierkę
przeznaczano na osadnik. Przewietrzanie polegało na doprowadzeniu powietrza
chodnikiem głównym, pochylnią odstawczą i chodnikami c i d do poszczególnych
zabierek. Zużyte powietrze odprowadzano pochylniami rurowymi do chodnika
wentylacyjnego na wyższym poziomie.
Rysunek 4. przedstawia schemat eksploatacji systemem zabierkowym
poprzecznym z zawałem stropu pokładu o grubości 1,5–2,0 m i kącie upadu 8–12º.
Głębokość zalegania ok. 160–260 m.
Rys. 4. System zabierkowy poprzeczny z zawałem stropu [2]
Fig. 4. Shortwall system of extraction perpendicular to strike with caving
284
Zabierki o szerokości ok. 6 m (bez nogi) wykonywano po rozciągłości od góry
pola. Od strony wybranej wcześniej zabierki pozostawiano nogę o szerokości 4 m.
Nogi wybierano po dojściu zabierką do zawału bocznego. Szereg jednocześnie
prowadzonych zabierek tworzyło linię schodową. Do urabiania w zabierkach
stosowano MW. Otwory strzałowe wiercono przy zastosowaniu wiertarek
elektrycznych. Ładunki odpalano przy zastosowaniu zapalarek elektrycznych.
Obudowę zabierki stanowiły stropnice o długościach ok. 5 m, zabudowywane co
1–1,2 m na czterech stojakach. Strop zabezpieczano także okładzinami co 0,15–0,30 m.
We wdzierce stropnice zabudowywano po wzniosie pokładu, stropnice równoległe
do wybieranego ociosu, a w samej zabierce po rozciągłości. Wzdłuż ociosów zabierki
od strony zawału ustawiano organy ze stojaków w odstępach co 0,5–0,8 m. Odstawa
realizowana była przez ręczny załadunek urobku do rynien wstrząsanych
zawieszonych na stropnicach linkami stalowymi. Rynny tworzyły jeden ciąg
w zabierkach i w dowierzchniach. W chodniku podstawowym odstawa odbywała się
przy pomocy liny bez końca. Rabowanie odbywało się na zmianie nocnej
i przebiegało oczywiście od czoła zabierki do pochylni odstawczej. Z uwagi na duży
nacisk ze strony stropu stosowano strzelanie ładunkami o małej sile w celu usunięcia
obudowy. Odzyskiwano ok. 20% drewna zdatnego do powtórnego użytku.
Przewietrzanie odbywało się następujący sposób. Z chodnika a powietrze
doprowadzano dowierzchniami do zabierek i przez zroby przepływało ono
do górnego chodnika wentylacyjnego.
Systemem ścianowym podłużnym (rys. 5) eksploatowano pokłady o małej grubości
(cienkie i średnie) i małych kątach upadu (7–12º). System z zawałem stropu mógł być
stosowany w przypadku zalegania w stropie pokładu skał słabych: łupków ilastych
i piaszczystych, słabych piaskowców.
Rys. 5. System ścianowy podłużny z zawałem stropu [2]
Fig. 5. Longwall system of extraction parallel to strike with caving
285
Odstawa w wyrobiskach korytarzowych realizowana była rynnami wstrząsanymi,
wozami o ładowności 0,656 Mg, a przy większych nachyleniach pokładu zsuwniami.
Poszczególne piętra eksploatowało się od góry. Chodnik dolny był chodnikiem
odstawczym, a górny wentylacyjnym. Urabianie wykonywano przy pomocy
wrębiarek. Głębokość wrębu wynosiła 1,25 m. Wrąb wykonywano od chodnika
dolnego w kierunku chodnika górnego, wykorzystując zazwyczaj pod wrąb przerosty
pokładu. W ciągu doby wrębiarka mogła wykonać ok. 200 m wrębu. Za posuwającym
się wrębem wierciło się otwory strzałowe. Otwory strzałowe wierciło się
na wysokości ok. 0,6 m od spągu w pokładach o miąższości 1 m i 0,7–0,9 m
w pokładach o miąższości 1,8 m. Jeden otwór strzałowy przypadał na ok. 1,5 m
długości ściany. Do wiercenia otworów stosowano wiertarki elektryczne. Obudowa
w ścianie była drewniana, podłużna. Składała się ze stropnic o długościach 1,3 m,
podpartych dwoma stojakami, co 0,5–0,6 m. Kolejne rzędy stropnic były przesunięte
względem siebie o pół długości stropnicy. W trzecim (maksymalnie piątym) rzędzie
stojaków od przodka ustawiano stosy z drewna okrągłego (wyrabowane stojaki)
wypełnione kamieniem z przerostów. Długość belek wynosiła w stosach od 0,8 m
do 1,0 m. Chodnik transportowy chroniony był również kasztami, a jego obudowę
wzmacniano stojakami pośrednimi.
Odstawa w ścianie realizowana była w sposób następujący: wzdłuż drugiego rzędu
stojaków układano rynny wstrząsane, na podstawkach rolkowych. Rynny napędzano
silnikiem na sprężone powietrze. Urobek ładowano następnie do wozów. Rabowanie
rozpoczynało się po przeniesieniu rynien i po ustawieniu części stosów w kolejnym
rzędzie. Przystępowano następnie do rabowania stosów. Pierwsze belki wyciągano
windą, a następne ręcznie, po czym rozrzucano kamień ze stosów, tak aby nastąpił
równomierny zawał. Następnie przystępowano do rabowania obudowy. Przewietrzanie
polegało na przepływie prądu świeżego powietrza chodnikiem odstawczym do ściany,
przez ścianę po czym prąd powietrza przepływał chodnikiem wentylacyjnym
do pochylni.
Systemem ścianowym z podsadzką hydrauliczną eksploatowano pokłady
o większej grubości – średnie i grube. Rys. 6 przedstawia schemat eksploatacji
pokładów o grubości 2,5–4,5m i kącie upadu 8–12º. Warstwy stropowe mocne,
zbudowane z łupków i piaskowców.
Eksploatację rozpoczynano od rozcinki oddalonej o szerokość filara oporowego
dla ochrony chodnika przewozowego, z której to rozcinki rozpoczynano wybieranie
ściany. Ściany prowadzono po wzniosie, a generalny kierunek frontu eksploatacyjnego
był od pola. Ścianom nadawano nachylenie pod kątem 2–3º dla odpływu wody
i pochylenia rynien. Urabianie wykonywano bez wrębu. Otwory strzałowe wierciło się
w dolnej partii pokładu, a górna partia zbijana była kilofami. Do wiercenia otworów
stosowano wiertarki elektryczne. Odpalanie ładunków następowało przy pomocy
zapalarek elektrycznych.
286
Rys. 6. System ścianowy poprzeczny z podsadzką hydrauliczną [2]
Fig. 6. Longwall system of extraction perpendicular to strike hydraulic filling
Obudowa w ścianie była drewniana, podłużna. Składała się ze stropnic
o długości 5 m, podpartych czterema stojakami, u dołu zaostrzonymi. Kolejne rzędy
stropnic były odległe od siebie co 1 m. Strop zabezpieczano okładzinami co ok.
30 cm. Odstawa w ścianie realizowana była w sposób następujący. W odległości
1,2–3,6 m od czoła ściany zawieszano ciąg rynien wstrząsanych, których nachylenie
w stronę pochylni odstawczej wynosiło 2–3º. Rynny zawieszane były również
w pochylniach, na całej ich długości aż do chodnika przewozowego. Na wylocie
z pochylni montowano blachy stalowe zapobiegające wysypywaniu się urobku. Rynny
napędzano silnikami na sprężone powietrze. Transport w chodniku przewozowym
realizowano przy pomocy liny bez końca lub transportu kołowego (lokomotywy
elektryczne przewodowe), podobnie jak na głównych drogach transportowych.
287
Podsadzanie wykonywano odcinkami co 7–8 m. Tamy czołowe wykonywano z desek
nabijanych na rzędzie stojaków obudowy. Przy grubości pokładu do 3 m tamy
wzmacniano jednym ryglem, a przy miąższości większej dwoma ryglami. Tamy te
były przenośne i uszczelniano je słomą. Tamy boczne budowano na rzędach stojaków,
przy czym deski nabijano od strony przestrzeni podsadzanej. Materiał podsadzkowy
doprowadzano z górnego chodnika podstawowego (wentylacyjnego), następnie
pochylniami podsadzkowymi i przez okna tam czołowych dostarczano do przestrzeni
wybranej. Oknami odpływała woda do osadników, z których po wyklarowaniu
odprowadzano wodę przelewem. Osadniki były zespołem zabierek o szerokości po
ok. 7 m, wykonanych poniżej chodnika wodnego. Przewietrzanie polegało na
przepływie prądu świeżego powietrza chodnikiem przewozowym i pochylniami
odstawczymi do ściany, po czym prąd powietrza przepływał pochylniami
podsadzkowymi do chodnika wentylacyjnego.
3. TRANSPORT
Nastąpił dalszy rozwój transportu kopalnianego [1]. Ulepszano maszyny
i urządzenia odstawy głównej i ciągnienia. Konstruowano lokomotywy o mocy 125–
225 KM. Pociągi przewoziły 125–150 Mg węgla z szybkością 25 km/godz.
Wymagało to zmiany taboru na wozy o ładowności 2,5–3,5 Mg, w miejsce wagonów
o pojemności 0,5–0,75 Mg. Inaczej konstruowano także torowiska. Wzrastała waga
szyn i promień łuków torów. Zmiany te spowodowały zmniejszenie zatrudnienia
załogi w przewozie z 25% ogółu zatrudnionych do 10%, co zaowocowało
zwiększeniem wydajności pracy. W latach 30. wprowadzono w szybach
wydobywczych skipy. Pozwoliło to na wyciąganie szybem 600 Mg urobku w ciągu
jednej godziny [1]. Rewolucyjnym wynalazkiem była konstrukcja pierwszego
w historii przenośnika, opatentowana w 1907 r. przez inż. R. Riegera (dyrektora KWK
Knurów, a następnie profesora AG w Krakowie). Konstrukcja ta była następnie
wdrażana w okresie międzywojennym i była stosowana jeszcze po 1945 r.
Wynaleziony przez niego przenośnik nosi nazwę: przenośnik wstrząsany lub rynna
wstrząsana.
4. PODSUMOWANIE
Dwudziestolecie międzywojenne to okres wielkiego wysiłku twórczego narodu
w zakresie m.in. rozwoju przemysłu, w tym górniczego. Polscy inżynierowie
kształceni w akademiach górniczych: niemieckich, austro-węgierskich, rosyjskich,
francuskich i belgijskich (a od 1919 r. również w AG w Krakowie) byli dobrze
przygotowani do realizacji zadań wynikających z konieczności modernizacji
górnictwa. Modernizacja techniki i technologii w tym okresie dotyczyła
288
wprowadzania nowych technik urabiania, elektryfikacji transportu (zastępowania
transportu konnego elektrycznym), wdrażania systemów ubierkowych. Polska kadra
techniczna doprowadziła do modernizacji kopalń i położyła podwaliny pod dalszy
rozwój polskiego górnictwa, którego poziomu w tym okresie i dziś nie mamy
powodów się wstydzić.
LITERATURA
[1]
[2]
[3]
JAROS J., Zarys dziejów górnictwa węglowego. PWN, Warszawa–Kraków 1975.
PRACA ZBIOROWA, Monografia Górnictwa Polskiego Zagłębia Węglowego tom I. Sposoby
odbudowy pokładów węgla. Wydawnictwo Stowarzyszenia Polskich Inżynierów Górniczych
i Hutniczych. Koło Śląskie, Katowice 1935.
STRZAŁKOWSKI P., Zarys rozwoju technologii górnictwa podziemnego. Wydawnictwo Pol. Śl.,
Gliwice 2005.
COAL MINING IN PERIOD BETWEEN THE FIRST AND THE SECOND WORLD WAR
The underground coal mining technologies used during two decades between world wars in the past
century have been presented in this paper. The most popular systems of mining extraction in this period
have been presented too.