Automatizace dobývacích a razicích technologií při podzemním dobývání uhlí v rámci projektu POP 2010 v OKD

-- 27.06.10 20:12

OKD je jedinou černouhelnou těžební společností v České republice. Uhlí těží v jižní části hornoslezské uhelné pánve – v ostravsko-karvinském revíru.

Měřeno množstvím geologických zásob, patří hornoslezská uhelná pánev k nejdůležitějším ložiskům uhlí ve střední Evropě. Ve známých hranicích má tato uhelná pánev rozlohu více než 7 000 km2, z nichž zhruba 1 500 km2 pokrývá uhlonosný karbon na území České republiky. Geologické zásoby uhlí se odhadují na 15×109 t, z nichž 1,4×109 t je považováno za vytěžitelné. Skutečně vytěžitelné zásoby činných dolů představují pouze 653 milionů tun.

Metoda těžby – technologie

Hlavní metodou těžby v OKD je stěnování na řízený zával, při němž se používají mechanizované výztuže, porubové dopravníky a dobývací kombajny nebo pluhy. Některé poruby v nízkých slojích, převážně na Dole Paskov, používají stále individuální výztuž typu IHV. Vzhledem k velkému rozpětí mocností uhelných slojí se používají různé typy mechanizovaných výztuží. Z pohledu rozsahu mechanizovaných výztuží lze porubové technologie rozdělit na tři kategorie– nízké (0,8– 1,5 m), střední (1,5–3,7 m) a vysoké (3,7–6,0 m). V současné době probíhá modernizace všech tří kategorií porubových technologií v rámci projektu POP 2010.

Nová éra v technologickém vybavení pro stěnování začala ve společnosti OKD v roce 2008 v rámci realizace rozsáhlého investičního projektu POP 2010 (největší svého druhu v historii OKD). Analýza provedená v roce 2007 vedla k závěru, že jeden z největších problémů, které brání dalšímu zlepšování porubového výkonu, spočíval v nedostatečném řízení nadloží. Stáří mechanizovaných výztuží, které se v té době používaly, přesahovalo v průměru 10 let a jejich jmenovitá nosnost se pohybovala pouze mezi 400 až 600 tunami. Bylo rozhodnuto, že ve třech etapách bude provedena výměna podstatné části dobývacích technologií (celkem 15) za nejmodernější automatizované dobývací komplexy (mechanizované výztuže, porubové dopravníky, podporubové dopravníky, dobývací kombajny, dobývací pluhy, elektroinstalace atd.).

Zvláštní důraz byl kladen na konstrukci mechanizovaných výztuží s cílem alespoň zdvojnásobit nosnost výztuží ve srovnání se stávajícími provozovanými výztužemi. Tyto výztuže byly také vybaveny nejmodernějšími elektro-hydraulickými ovládacími prvky, které mají zajistit efektivní využití zvýšené únosnosti, a automatickými prvky, které zlepší bezpečnost horníků díky možnosti dálkového ovládání a sledování technologií. Celý rok 2009 byl ve znamení pokračující realizace ambiciózních plánů modernizace a automatizace dobývacích a razicích technologií. Poté, co na konci roku 2007 skončila obchodní jednání a s dodavateli důlních technologií byly podepsány základní smlouvy, se rozběhla četná intenzivní technická jednání, z nichž vyplynula konečná podoba jednotlivých technologií.

Od dubna 2008 začaly ve výrobním závodě firmy Bucyrus v Lünen probíhat zkoušky prototypů výztuží za přítomnosti odborníků z jednotlivých dolů. Poté se testovala kompatibilita celých dobývacích komplexů. Zkoušky probíhaly za přítomnosti zástupců všech dolů a na základě jejich připomínek byly provedeny
příslušné úpravy technologií tak, aby zařízení odpovídalo specifickým podmínkám jednotlivých dolů. Po úspěšném ukončení zkoušek se spustila výroba jednotlivých dílů technologie ve výrobních závodech po celé Evropě, včetně Francie, Německa, Polska, České republiky a Maďarska. Program modernizace důlních technologií v OKD tak měl velmi pozitivní vliv i na zaměstnanost v regionu, neboť místní firmy, jako např. FITE, Strojferr, Ferram a Bastro, se na výrobním procesu podílely podstatnou měrou.

Výrobní etapa projektu POP 2010 zahrnovala i program kontroly kvality při výrobě technologií. V průběhu celé etapy společnost OKD úzce spolupracovala se zkušenými kontrolory kvality firmy RAG z Německa, kteří osobně kontrolovali výrobu v jednotlivých závodech po celé Evropě. Jednotlivé technologické postupy byly podrobeny detailní kontrole, byly provedeny desítky laboratorních rozborů materiálů a byly zkontrolovány stovky svarů. Na konci března 2008 byl zahájen jeden z největších logistických projektů v Evropě, když se z mnoha evropských výrobních závodů a především z centrály firmy Bucyrus v Lünen vyexpedovalo zhruba 150 000 různých kusů technologie. K transportu se využilo více než 1 100 kamionů, které přepravily celkem 21 000 tun technologií a náhradních dílů.   

Všechny mechanizované výztuže v projektu POP 2010 byly zkonstruovány jako dvojstojkové s pevnou stropnicí a osovou vzdáleností 1,75 m. Vzhledem k rozměrům jednotlivých prvků nových sekcí, které se dříve nepoužívaly, bylo nutné provést rekonstrukci vertikálních (jámy) a horizontálních (chodby) přepravních cest. Po důkladné logistické přípravě byly na všech dolech OKD naloženy jednotlivé kusy zařízení na zvláštní přepravní plošiny, spuštěny do jámy a po kolejích dopraveny do důlní překládkové stanice. Následně se jednotlivé prvky přeložily na závěsnou drážku a dopravily do montážní komory v blízkosti porubu. Montáž mechanizovaných výztuží se prováděla pomocí mechanizovaných zvedacích zařízení v montážní komoře.

Po ukončení montáže se za přítomnosti odborníků z firmy Bucyrus mechanizovaná výztuž vtáhla do porubu a nainstalovala do výchozí pozice. Souběžně s výrobou, přepravou a instalací technologií probíhalo školení budoucích operátorů nových dobývacích technologií v rámci rozsáhlého školicího programu. Školení, při němž se horníci učili ovládat dobývací technologie nové generace, probíhalo částečně v centrále společnosti Bucyrus v Lűnen, částečně na jednotlivých dolech a v poslední fázi, kdy se zprovozňovaly dobývací technologie v dole, přímo na důlním pracovišti v reálných podmínkách. Školicího programu se účastnilo několik desítek horníků z každého dolu, včetně horníků z rubáňových kolektivů, odborných pracovníků v zámečnických a elektro profesích a vedoucích pracovníků z různých úrovní vedení dolu.

První zkušenosti s provozováním dobývacích a razicích technologií nové generace prokázaly, že důkladné školení pracovníků provozovatele na všech úrovních řízení je alfou i omegou úspěchu při nasazení těchto moderních technologií. Všechny hlavní technologické uzly jsou vybaveny vysokou měrou automatizace řízení s on-line monitoringem provozních údajů. Každá jednotlivá porubová výztuž (sekce) je vybavena a řízena vlastním nezávislým počítačem, který dle potřeby spolupracuje s počítači v ostatních sekcích a také s hlavním počítačem v porubu. Pokud je celý dobývací komplex provozován v plně automatickém režimu, instalovaný systém elektro-hydraulického ovládání řídí přesuny stěnového pancéře a jednotlivých sekcí (s hmotností až 37 tun) po průjezdu kombajnu, hlídá možné kolizní stavy mezi kombajnem a výztuží, spouští automatický systém  vodních postřiků apod.

Způsob práce celého dobývacího komplexu či jeho jednotlivých částí lze naprogramovat přímo na pracovišti, příp. dálkově z povrchového pracoviště. Veškeré provozní údaje, stav práce dobývacího komplexu, současnost a historii jízdy kombajnu apod. lze díky stovkám zabudovaných senzorů monitorovat na libovolném počítači, který je napojený na podnikový intranet. Poté, co se dořešily počáteční problémy při nájezdu technologií, byly první dobývací komplexy postupně od poloviny roku 2008 úspěšně uváděny do provozu a předávány rubáňovým kolektivům v jednotlivých porubech.

Již po prvních dnech provozu bylo zřejmé, že očekávání vkládaná do nových technologií se splní a že nové technologie zcela zjevně překonají výkonnost starých technologií. Od zahájení projektu POP 2010 bylo dosud zprovozněno celkem 10 nových dobývacích a 19 razicích komplexů. Všechny nově instalované a zprovozněné důlní technologie patří mezi nejvýkonnější v rámci jednotlivých důlních podniků.Měřeno produktivitou (tuny na pracovníka na směnu) dosahují některé dobývací komplexy, např. na Dole Darkov, až čtyřnásobné produktivity ve srovnání s průměrnou hodnotou v rámci dolu.

Ostatní pozitivní vlivy

Nově nainstalované technologie mají zásadní vliv nejen na produktivitu práce v OKD, ale také velmi pozitivně ovlivňují hygienické prostředí na pracovištích a podstatně snižují výskyt pracovních úrazů. Dobývací technologie, jež pracují v automatickém, případně v poloautomatickém režimu, vedou k nižší pracnosti a ke snížení počtu pracovníků v porubech. Podstatně vyšší nosnost mechanizovaných výztuží zlepšují stropní podmínky a tím dochází k nižšímu počtu úrazů způsobených padající horninou. Nově nainstalovaný automatický systém vodního postřiku uhelného pilíře a okolního masivu podstatně snižuje prašnost v porubech (až o 60 %), což bezpochyby vede k nižšímu výskytu nemocí z povolání.

Razicí technika

Podstatně vyšší produktivita nových dobývacích komplexů vytváří vyšší nároky na kvalitu ražených důlních děl k budoucím porubům. Kvůli potřebám větrání a klimatizace je nutné razit důlní díla ve větších profilech a s ohledem na rozměry technologie nainstalované na úvratích musí důlní díla vykazovat vyšší odolnost vůči tlaku před postupujícím porubem. S ohledem na výše uvedené skutečnosti byla rozsáhlá modernizace dobývacích technologií v rámci projektu POP 2010 doplněna nákupem nové razicí techniky. V rámci první a druhé etapy projektu POP 2010 bylo v období od ledna 2008 do února 2009 uvedeno do provozu na Dolech Darkov, Karviná a ČSM celkem devět výkonných razicích komplexů firmy SANDVIK s razicím kombajnem MR 340 Ex (typ nové generace).

Razicí kombajn je vybaven nově vyvinutým postřikem Jet Rohr, jehož 100% efektivita při zhášení vzníceného metanu se ověřovala ve zkušebně Vědeckovýzkumného uhelného ústavu v Radvanicích. Razicí kombajny mají vyšší instalovaný výkon a mohou razit větší profily chodeb. Každý kombajn je vybaven automatickou vizualizací raženého profilu. Za účelem usnadnění a urychlení instalace svorníkové výztuže jsou razicí kombajny MR 340 vybaveny dálkově ovládaným manipulačním ramenem s výkonným hydraulickým svorníkovacím zařízením, které umožňuje vyztužení sousedních vrstev horniny pomocí lepených svorníků. V neposlední řadě jsou tyto komplexy vybaveny moderním a bezpečnějším kombinovaným větracím systémem spolu s odprašovací technikou firmy CFT.

Na Dole Paskov, kde není povoleno použití razicích kombajnů kvůli velkému nebezpečí průtrží uhlí, byly uvedeny do provozu zcela nové konvenční razicí komplexy skládající se z vrtacího vozu a nakladače firmy Deilmann Haniel. Od zahájení programu POP bylo na Dolech Paskov, ČSM a Darkov zprovozněno 10 konvenčních razicích komplexů této firmy. V roce 2010 probíhají další přípravy a dodávky moderních dobývacích technologií v rámci doplnění stávajících technologií o potřebné počty porubových výztuží a rovněž dodávky nových razicích technologií v rámci třetí etapy projektu POP 2010.

Richard Pavlík je manažer projektu POP 2010 ve společnosti OKD. Kontaktovat jej můžete na adrese richard.pavlik@okd.cz.

Autor: Richard Pavlík, OKD, a. s.