5. Dobývanie na zával
Pri dobývaní na zával dochádza k cielenému a riadenému zavalovaniu nadložných hornín ložiska. Metódu je možné použiť na ložiskách s nesúdržnými až stredne pevnými a ľahko sa zavaľujúcimi nadložnými horninami. Takéto ložiská sa dobývajú v celej mocnosti naraz. Najvýhodnejší je úklon 15°, avšak ani väčšie úklony (asi do 40°) neobmedzujú možnosť použitia týchto dobývacích spôsobov.
Dobývacie pole sa rozdeľuje chodbami na piliere, ktorých dĺžka niekoľkonásobne prekračuje ich šírku. Dĺžka pilierov je závislá na rozmeroch dobývacieho pola tiež na celkovom spôsobe prípravy. Medzi najčastejšie metódy patria tieto:
5.1 Pilierovanie na zával
Dlhé piliere sa môžu dobývať rôznymi spôsobmi, ktorých výber sa riadi mocnosťou ložiska a mechanickými vlastnosťami stropu a rudnej výplne.
V mocnostiach nad 3 m sa dlhé piliere šírky 10 až 15 m dobývajú tak, že priečnou chodbou sa oddelí úzky pruh piliera, ktorý sa ďalšou chodbou rozdelí na malé piliere približne štvorcového tvaru. Tie sa z chráneného miesta v chodbe navŕtavajú a postupne zoslabujú trhacou prácou za súčasného zostreľovania stropnej rudnej vrstvy tak dlho, až sa prelomia nadložné vrstvy. Tak sa postupne dobývajú jednotlivé malé piliere za sebou, čím sa vytvorí diagonálna porubná fronta.
Obdobou tejto metódy je smerné alebo dovrchné pilierovanie zátinkovaním. Dobývacie pole o úklonnej dĺžke 40 až 60 m (popr. 100 m) a dĺžke 80 až 120 m (príp. 200 m) sa rozdelí dovrchnou chodbou na dve časte pre dvojkrídlové dobývanie. Z dovrchnej chodby sa razia smerné pilierové chodby, ktorými sa vymedzujú piliere 8 až 12 m široké. Z chodieb razených pozdĺž hraníc úseku sa začne s dobývaním tak, že sa pilier dobýva dovrchnou zátinkou širokou 2 až 4 m. Stropné vrstvy sa zavaľujú vždy ob jednu zátinku.
Výhodami tejto dobývacej metódy je hlavne veľká produktivita na porube, nevýhodami sú hlavne malá výrubnosť (60 až 80 %), neúčinné vetranie (vetranie cez zával), vysoký podiel prípravných prác. Z týchto dôvodov sa častejšie uprednostňuje stenovanie na zával.
Obr. 19: Pilierovanie – železná ruda Lotrinsko (Francúsko): a) v mocnostiach do 4 m; b) v mocnostiach 4-8 m; 1 – ťažné chodby; 2 – piliere; 3 – pilierik; 4 – prerážka; 5 – rozrážka; 6 – nohy (Trnka, Balla, Herel, 1969).
5.2 Stenovanie na zával
Dlhé piliere sa dobývajú na dlhšom porubnom bloku súvislým porubom s pravidelným a riadeným zavalovaním stropu. Pracovný priestor medzi porubným blokom rudy a závalom sa zaisťuje výstužou a pravidelne sa premiestňuje o šírku záberu. V malých mocnostiach sa porub vystužuje stojkami, ktoré sa plienia strojne alebo príložnými náložami vždy po odrúbaní dvoch záberov. Pred zavalovaním sa stojkoradie zhustí, t. j. stavia sa stojkový plot, ktorým sa vytvorí závalová hrana. Aby sa ruda pri odstrele nerozhadzovala do závalu, zavesuje sana prvé alebo druhé stojkoradie od rudného piliera paženie z dosiek alebo mreží. V porube sa odťažuje škrabákom.
Obr. 20: Stenovanie v Čiaturskom revíre (Rusko) – mangánová ruda; a) dispozícia steny; b) porub pred zavalovaním; c) porub po zavalení; d) porub po trhacích prácach; P – mrežované paženie proti rozhadzovaniu rudy do závalu pri odstrele (Trnka, Balla, Herel, 1969).
5.3 Dobývanie plástovým závalom
Používa sa v prípade ťažby polostrmých a strmých ložísk. Blok sa dobýva odhora dole vo vodorovných plástoch (vrstvách), ktoré sa po odťažení rúbaniny a s postupom porubu zavaľujú sprievodnými horninami. Mocnosť vodorovných plástov sa pohybuje väčšinou medzi 2 až 3 m. Všetku rudu je potrebné rozpojovať trhacími prácami, pretože rozpojovaniu nenapomáha horský tlak. Rúbanina sa musí naložiť a odťažiť do sýpov, pretože sa nedá využiť samospád. Vlastné pracovisko sa musí zaisťovať výstužou. Pretože sa nižšie vrstvy dobývajú pod závalovými hlušinami vrchných vrstiev, musí sa pred zavalovaním položiť na počvu každej vrstvy (plástu) umelý strop, na ktorý sa po vyplienení výstuže spúšťajú závalové hlušiny so súčasným zavalovaním sprievodných hornín. Až potom je možné rovnakým spôsobom dobývať nižší plást. Samotné dobývanie jednotlivých plástov má radu obmien, ktoré sa dajú rozdeliť na dve základné skupiny, a to na dobývanie zátinkami a dobývanie stenami.
Veľkou nevýhodou tohto spôsobu je nízka produktivita a veľká spotreba dreva a teda vysoké dobývacie náklady. Naproti tomu je to dobývací spôsob vyznačujúci sa veľkou výrubnosťou (95 až 98 %) a nepatrným znečistením rúbaniny (do 5 %). Preto sa táto metóda hodí len k dobývaniu mocných, strmo uložených ložísk alebo mocných ložísk s veľkou plošnou rozlohou s bortivými, nesúdržnými alebo ľahko sa zavaľujúcimi sprievodnými (bočnými) horninami a s bohatou alebo cennou rudou, kedy sa vyžaduje veľká výrubnosť a malé znečistenie aj za cenu vyšších dobývacích nákladov.
Okrem spomenutých nevýhod môže mať použitie tejto metódy aj nepriaznivý vplyv dobývania na povrch.
Obr. 21: Schéma dobývania plástovým závalom stenovaním (podľa B. Stočesa); 1 – etážna dopravná chodba; 2 – ťažný komín (rudný sýp); 3 – vetrací komín; 4 – priečna škrabáková chodba; 5 – priečna vetracia chodba; 6 – umelý strop; 7 – škrabákový vrátok (Trnka, Balla, Herel, 1969).
5.4 Dobývanie medzietážnym závalom
Jedná sa o často používanú dobývaciu metódu. V tomto prípade sa blok rozdelí na medzietáže, ktoré sa dobývajú zhora dole. Jednotlivé medzietáže sa dobývajú v dvoch etapách. V prvej etape sa vyrazia prípravné banské diela, v ktorých stropoch a bokoch sa ponecháva vrstva rudy. V druhej etape sa podseknutý úsek rudy rozrušuje trhacími prácami, v určitom štádiu však nastáva súčasne samorozrušovanie rudy tlakom nadložných hornín a vlastnou váhou rudy. Rozrušená ruda sa odťažuje obvykle tak, že sa vypúšťa na medzietážovú chodbu. Vyrúbané priestory sa zavaľujú a vyplňujú závalovými hlušinami, s ktorými sa rozpojená ruda dostáva do styku.
Táto metóda sa používa pri polostrmo až strmo uložených ložiskách. Výška etáže býva u strmo uložených ložísk 50 až 60 m a pri polostrmých ložiskách o veľkej mocnosti najviac 30 m. Výška medzietáže kolísa v širokých medziach, a to od 4 až 5 m do 10 až 15 m aj viac a je závislá na fyzikálno-mechanických vlastnostiach rudy a hlavne na použitej vŕtacej technike. Na základe použitej vŕtacej techniky sa dobývanie medzietážnym závalom delí na spôsoby s použitím krátkych vrtov, stredne dlhých vrtov, dlhých vrtov alebo s prirodzeným samozavalovaním (samorozrušovaním) rudy.
Výhodami sú hlavne vysoká produktivita práce súčasne s pomerne nízkymi dobývacími nákladmi. Medzi nevýhody možno zaradiť prevažne značné straty rudy a značné znečistenie, nedostatočné vetranie, nebezpečenstvo požiaru pri dobývaní rúd náchylných na samovznietenie a obtiažne ovládanie závalu v pevnejších sprievodných horninách.
detail D:
Obr. 22: Dobývanie medzietážnym závalom súvislým porubom pri smernom rozložení blokov; 1 – etážna chodba; 2 – výdušná chodba; 3 – komín s rudným sýpom; 4 – medzietážne chodby; v – výška medzietáže; D – detail dobývky (Trnka, Balla, Herel, 1969).
5.5 Dobývanie etážnym (blokovým) závalom
Dobývanie etážnym (blokovým) závalom má dve hlavné obmeny:
- dobývanie prirodzeným etážovým závalom (dobývanie s prirodzeným zavaľovaním rudy – samorozrušovanie)
- dobývanie etážnym závalom dlhými vrtmi
Dobývanie s prirodzeným blokovým závalom sa hodí k dobývaniu veľmi mocných ložísk chudobných rúd s mäkkou alebo krehkou rudou spôsobilou k samorozrušovaniu vplyvom vlastnej tiaže a tiaže nadložných hornín a pôsobením horských tlakov. Rúbanina nesmie byť náchylná k samovznieteniu alebo druhotnému spevňovaniu. Sprievodné (bočné) horniny sa musia dobre zavaľovať. Je potrebné počítať aj so značným porušením povrchu. Blok sa podsekne na podsekávajúcom horizonte, v ktorom sa vytvorí systém nálievok umiestnených blízko seba. Vždy niekoľko nálievok je spojených šikmými sýpmi ústiacimi na horizont triedenia, na ktorom sa druhotne rozpojujú nadmerné kusy rudy. Na škrabákovom poschodí sa ruda zhrňuje v škrabákových chodbách do sýpov ústiacich na hlavnú dopravnú chodbu. Po podseknutí sa musí blok odseknúť od celého rudného telesa. Už ku koncu podsekávania a odseknutia sa začne ruda uvoľňovať a rozrušovať. Zo začiatku odpadávajú väčšie kusy, neskôr napomáha tiaž celého odseknutého a uvoľneného bloku rudy, tiaž závalových hornín a celkový horský tlak. S postupným vypúšťaním sa celý proces samorozrušovania rudy urýchľuje. K rozpojovaniu nie sú potrebné trhacie práce. Samozavaľovanie rudy v bloku aj zavaľovanie bočných hornín sa reguluje správnym vypúšťaním rúbaniny zo všetkých sýpov naraz tak, aby povrch rúbaniny klesal rovnomerne a aby sa styk medzi rúbaninou a hlušinou udržal pokiaľ možno vo vodorovnej rovine a nenastalo premiešavanie rudy s hlušinou. Vypúšťa sa tak dlho, pokiaľ znečistenie neprekročí predpísanú hodnotu.
Dobývanie etážnym závalom pomocou dlhých vrtov sa tiež označuje ako dobývanie núteným blokovým závalom. Používa sa ho pri dobývaní pevnejších a celistvejších rúd, ktoré nemajú sklon k samorozrušovaniu. Na odseknutie bloku sa využívajú vrtné komíny, z ktorých sa vŕtajú zväzky dlhých vejárovite usporiadaných vodorovných vrtov.
Obr. 23: Dobývanie mocného plocho uloženého ložiska prirodzeným blokovým závalom; 1 – dopravná chodba; 2 – rudné sýpy na dopravnú chodbu; 3 – úklonná dopravaná chodba (škrabák alebo dopravník); 4 – rudné sýpy; 5 – škrabákové chodby; 6 – výpustné komory; 7 – hranica závalu (Trnka, Balla, Herel, 1969).
