Z historii wprowadzania koparek łyżkowych do procesów wydobywczych łyżkowych do procesów wydobywczych w odkrywkowym górnictwie skalnymw odkrywkowym górnictwie skalnym

Nowoczesne maszyny naszpikowane elektroniką. To coraz częstszy obraz polskich kopalni. Mimo że pracują bardzo efektywnie, wydajnie, to wielu – zwłaszcza starszych górników – z uznaniem i sentymentem mówi choćby o koparkach Škoda E-302 i E-303.

prof. zw. dr hab. inż. Artur BębenAkademia Górniczo-Hutnicza

fot.

: Prz

emys

ław

Pło

nka

LegendarneLegendarne maszynymaszyny

1_2010_surowce.indd 511 2010 i dd 51 2010-03-08 08:48:172010 03 08 08 48 17

O tym, jak małe znaczenie przywiązywano dawniej do eksploatacji odkrywkowej może świadczyć fakt, że mówiąc o górnictwie miało się wtedy na myśli właściwie tylko górnictwo podziemne. Tym czasem pierwsi górnicy wybierali kopaliny użyteczne właśnie sposobem odkryw-kowym, a dopiero później zaczęto posuwać się w głąb ziemi. Ze względu na liczne zalety, wydobywanie kopalin użytecznych sposobem odkrywkowym nabierało i nadal nabiera coraz większego znaczenia.

Lata 40. i 50.Po drugiej wojnie światowej, po wielkich zniszczeniach

i wobec braku sprzętu oraz kadry technicznej, urucha-mianie kopalń odkrywkowych potocznie zwanych kamie-niołomami było poważnym problemem. Korzystano tu z nielicznych dawnych pracowników, z którymi wiązano ludzi przypadkowo zatrudnionych w nowym dla nich za-wodzie. Stan techniki w latach powojennych był w bardzo opłakanym stanie, na co złożyły się czynniki:

• niski poziom techniki w Polsce przedwojennej i zaha-mowanie jej rozwoju w latach wojny,

• brak wyspecjalizowanej kadry technicznej,• wywiezienie wielu maszyn i urządzeń oraz ich dewa-

stacja przez okupantów,• brak możliwości szybkiego zdobycia potrzebnych

urządzeń (przecież cała Europa była zrujnowana).

Tak więc jeszcze w latach 40. i 50. ubiegłego wieku proces wydobywania kopalin w kamieniołomach był bardzo prymitywny, a załadunek urobku odbywał się prze-ważnie ręcznie na wózki, tak zwane koleby, poruszające się po szynach torów o szerokości najczęściej 500 i 600 mm, rozplanowanych po poziomach wyrobiska. Wózki pchane były ręcznie lub ciągnione przez konia, a pod koniec lat 50. i przez lokomotywkę spalinową. Stosowano też kolejki szynowe z napędami linowymi z kołowrotów w tak zwanym transporcie pochylniami.

W latach 50. ubiegłego wieku o górnictwie mówiono i pisano tak: „Główne narzędzia, którymi posługiwano się w kopalniach odkrywkowych i których używa się częścio-wo i dzisiaj – to łopa ta i kilof. W Polsce przedwojennej zapotrzebowanie na materiały kamienne zależało od chłonności rynku kapitalistycznego i dlatego nie mogło być mowy o rozwoju górnictwa odkrywkowego. Dopiero władza ludowa, przystępując do rozbudowy całej gospo-darki naro dowej, zapewniła kopalniom odkrywkowym należyty rozwój, za opatrując je w nowoczesny sprzęt”. W kopalniach odkrywkowych pojawiają się coraz częściej ma szyny przeznaczane nie tylko do usuwania nadkładu, ale i do ura biania oraz ładowania kopaliny użytecznej. Wykorzystanie tych ma szyn nie jest jeszcze pełne. Nie lepiej przedstawia się sprawa ich konserwacji i obsługi. Zrozumienie celowości zastosowania maszyn jest niedostateczne i można się jeszcze spotkać z niechęt-nym do nich stosunkiem. „W ustroju kapitalistycznym maszyna służy do wyzysku robotnika. W Polsce Ludowej wyzysk robotników został wyeliminowany i negatyw-ny stosunek do maszyn jest nie tylko niewłaściwy, ale szkodliwy i wyrządza niepowetowane straty sa mej klasie robotniczej”.

W prasie z lat 50. podkreślano, że powodem takiego stanu jest przede wszystkim brak znajomości maszyn, ich działania i konstrukcji oraz płynąca stąd nieumiejętność obchodzenia się z nimi. Tylko nieznajomością maszyn można wytłumaczyć fakt, że stały niewykorzystane rdzewiejąc i niszczejąc, a robotnicy pracowali łopatami i kilofami tak, jak kilka wieków wstecz, gdy nie było żadnej mechanizacji. Na nic nie przydaje się więc sprowadzanie coraz to nowych maszyn do kopalń, jeżeli stosunek do nich nie ulega radykalnej zmianie.

Kuriozalne było zapisanie w przedmowie do książki Leonarda Skowrona z roku 1957: „Koparki i ich za-stosowanie w górnictwie”, takiej oto treści: „Słusznie powiedział Bolesław Bierut do górników: Żadna produ-kcja maszyn i urządzeń nie nastarczy, o ile w parze z jej wzrostem nie będzie szło lepsze wykorzystanie maszyn, lepsza ich konser wacja i likwidacja barbarzyńskiego sto-sunku do maszyn i urzą dzeń górniczych. Ten barbarzyński stosunek nie ulegnie zmianie, dopóki nie nauczymy się cenić maszyn, co możliwe jest tylko po bliższym zapo-znaniu się z ich konstrukcją i przeznaczeniem. Dla tego pierwszym warunkiem lepszego wykorzystania maszyn jest zaznajomienie się z nimi”.

Do roku 1951 załadunek urobku odbywał się prze-ważnie ręcznie na koleby wąskotorowe. W roku 1952

Fot. 1. Typowe wyrobisko lat 40. i 50.

Rys. 1. Lata 50. XX wieku.

Ładowanie urobku koparką z linowym pod-

wieszeniem łyżki do wózków zwa-

nych kolebami

maszyny i urządzenia

52 SiMB 1/2010 www.surowce.e-bmp.pl

1_2010_surowce.indd 521 2010 i dd 52 2010-03-08 08:48:392010 03 08 08 48 39

Fot. 2. Bezpo-średnie urabianie

złoża łyżką koparki

do załadunku urobku w kamieniołomach podległych Centralnemu Zarządowi Kamieniołomów i Klinkierni Drogowych we Wrocławiu wprowadzono po raz pierwszy koparkę łyżkową. Podniosło to wydajność zała dunku: • 1952 r. ogółem 5100 000 ton, w tym mechanicznie

230 000 t (tj. 4,5%), • 1953 r. ogółem 7100 000 ton, w tym mechanicznie

800 000 t (tj. 11,2%),• 1954 r. ogółem 8500 000 ton, w tym mechanicznie

1400 000 t (tj. 16,5%),• 1955 r. ogółem 10250 000 ton, w tym mechanicznie

2500 000 t (tj. 25%).Najczęściej w transporcie szynowym używano to-

rów o szerokości 600 lub 750 mm, wyjątko wo 900 mm. Wózki – koleby miały pojemność 1,5 m3 i 2 m3. Pchane były ręcznie lub ciągnione przez konia, później przez lokomotywkę spalinową. Sto sowano też kolejki szynowe z napędami linowymi oraz łańcuchowymi.

Ze względu na szeroko wykorzystywany w kopalniach transport szynowy i małe pojemności wózków wprowa-dzano do urabiania i ładowania koparki przeznaczone głównie dla budownictwa ziemnego, o pojemnościach łyżek do 1,2 m3 i sporadycznie nieprzekraczających po-jemności 2,0 m3. Zastosowanie w budownictwie maszyn, a w szczególności koparek łyżkowych o małych pojem-nościach łyżek, doprowa dziło jednak nie tylko do wzrostu wydajności, ale i do przemian strukturalno-organizacyj-nych, które stanowiły podstawę rewolucji mechanizacyjnej w tej dziedzinie.

Z sentymentem o czechosłowackich koparkach Škoda

Pierwszymi koparkami, jakie pojawiły się po 1952 roku w polskich kopalniach, były koparki linowe, przedsiębier-ne, na podwoziu gąsienicowym i najczęściej z napędem elektrycznym: radzieckie EKG, polskie KE 401, KM-S03 i 1000, 1001, 1205, 1206 i – co warto podkreślić – czecho-słowackie D-300, D-500 oraz Škoda E-25.

Pod koniec 1959 roku mechanicznie (koparkami) ładowano zaledwie około 45% urobku, a już w latach 1965-1970 około 70%, zaś 1975-1990 – 100% urob ku. Początkowo częściej stosowano koparki o małych pojem-nościach łyżek, nieprzekraczających 2,5 m3 (Ku-1206, KU-1207, czeskie Škoda E-25), potem wprowadzono koparki o pojemności łyżki 3,5 m3 (Škoda E-302 i E-303).

Warto w tym miejscu podkreślić, że podczas gdy w 1950 roku w budownictwie krajów socjalistycznych i Europy Zachodniej szacunkowo pracowało zaledwie 18 000 koparek, to już w 1974 roku ich liczbę można było szacować na około 350 000 sztuk. Był to więc 18-krotny wzrost liczbowy zarejestrowany w ciągu 24 lat.

W Polsce ilość koparek pracujących w budownictwie wzrosła z 316 sztuk w 1950 roku do 10 100 sztuk w 1975 roku, zaś w RFN (Niemcy) z 2 200 sztuk w 1950 roku do 44 400 szt. w 1974 r. W byłym ZSRR (Rosja) było w 1940 roku 2 086 koparek, a w 1974 roku już 132 600.

Koparki w przeważającej większości wykorzystywane są do pracy w gruntach spoistych i stąd wywodzi się ich

nazwa, ponieważ pracę w tego typu gruntach nazywamy kopaniem. Podczas zaczerpywania łyżką koparki surowców skalnych, powstałych w procesie odstrzelenia calizny skal-nej, nie występuje charakterystyczne dla gruntów spoistych skrawanie gruntu. Proces skrawania jest tu zastąpiony przez wciskanie narzędzia w urobek (zwane także penetracją), co polega na wciskaniu ostrza z zębami w szczeliny usypiska, czasami wyłamywaniu urobku w postaci oddzielnych ele-mentów oraz napełnianiu nim łyżki.

Proces taki, wraz z odtransportowaniem urobku na środki odstawcze, nazywamy ładowaniem i najczęściej wykorzystujemy do takich prac maszyny zwane ładowar-kami. Jednak w kopalniach, gdzie panują bardzo trudne warunki pracy, od dawna wykorzystywało się do tego typu prac ciężkie koparki jednonaczyniowe z linowym pod-wieszeniem łyżki. Rozwój techniki, zwłaszcza hydrauliki siłowej, spowodował, że obecnie coraz częściej stosuje się koparki jednonaczyniowe hydrauliczne z osprzętem ładowarkowym.

Fot. 3. Ładowanie urobku koparką E-25 do skrzyni

typowego samo-chodu ciężarowego

maszyny i urządzenia

www.surowce.e-bmp.pl SiMB 1/2010 53

1_2010_surowce.indd 531 2010 i dd 53 2010-03-08 08:48:412010 03 08 08 48 41

Fot. 4. Łado-wanie urobku koparką E-25

do samochodu przeznaczonego

do pracy w wyrobisku

Na szczególną uwagę zasługują przede wszystkim czechosłowackie koparki Škoda E 301, E 302 oraz E 303, które zdominowały polskie kopalnie skał zwięzłych. Ko-parki te, o pojemności łyżki do 3,4 m3 (4,5 m3 z nadsypem) charakteryzowały się prostą budową i dużą wytrzymałoś-cią, wskutek czego jeszcze po dzień dzisiejszy można je spotkać w kopalniach odkrywkowych na terenie Polski.

Wprowadzanie mechanicznego ładowania urobku koparkami łyżkowymi wpłynęło na całkowitą zmianę transportu – z szynowego na samochodowy: najpierw na tradycyjny, nieprzystosowany do warunków pracy w kopalniach, a następnie na samochodowy transport spe-cjalistyczny, przystosowany do ładowania koparkami o większych od opisywanych pojemnościach łyżek.

W warunkach polskich kopalń odkrywkowych w latach 70., powszechnymi w stosowaniu były przeważnie koparki mechaniczne z łyżką nadsiębierną o pojemności od 1,2 m3 do 3 m3 oraz samochody samowyładowcze o nośności 27 ton. Koparki należały do najstarszej generacji sprzętu załadowczego, o najprostszej konstrukcji i niezbyt wysokich parametrach techniczno-eksploatacyjnych. Powodem takiej sytuacji był ciągły brak wyboru na naszym rynku sprzętu do warunków perspektywicznego rozwoju wydobycia surowców skalnych.

W połowie lat 70. podkreślano, że koncepcja rozwo-ju eksploatacji surowców skalnych winna uwzględniać warunki związane z realizacją zadań ogólnokrajowych, branżowych oraz regionalnych, a przyjęte rozwiązania powinny zmierzać do ogólnokrajowego kompleksowego zagospodarowania:• występujących regionów surowcowych skał zwięzłych,

magmowych, węglanowych i krzemionkowych, • terenowego zagospodarowania rozłożonych równo-

miernie na obszarze całego kraju surowców ilas tych, ceramiki, budowlanej i kruszywa naturalnego dla bu-downictwa i drogownictwa, uwzględnia jąc naturalne warunki zalegania bazy surowcowej oraz zlokalizowa-ne zapotrzebowanie na surowce. Do istotnych czynników wpływających na przy-

szłościową koncepcję eksploatacji surowców skalnych zaliczano wówczas zarówno oddziaływania zewnętrzne wynikające ze strategii rozwoju kraju, jak i czynniki auto-nomiczne wewnątrzbranżowe (producentów materiałów i eksploatatorów surowców), związane głównie z postę-pem technologicznym i technicznym produkcji.

Podkreślano, że analizy wyników badań naukowych oraz trendów rozwoju przemysłu powinny wskazywać na warunki rozwoju górnictwa skalnego, które będą określane przez:• narastające zapotrzebowanie na surowce, przy dyna-

mice rocznego przyrostu od 6-15%,• wzrost wymagań jakościowych w zakresie cech

wytrzymałościowych, chemicznych i ziarnowych produkowanych asortymentów,

• zmiany struktury asortymentowej produkcji w kierun-ku wzrostu asortymentów uszlachetnionych,

• trudności przewozowe i konieczność ograniczania dróg transportowych przez lokalizację zakładów wydobywczych w pobliżu występującego zapotrze-bowania,

• wzrastające znaczenie substytutów surowcowych i związanej z tym zamiany surowców skalnych

Fot. 5. Koparka Škoda E-301 w la-tach 60. na placu

wystawowym

Fot. 6. Praca koparki Škoda E-25 w przodku ścianowym

maszyny i urządzenia

54 SiMB 1/2010 www.surowce.e-bmp.pl

1_2010_surowce.indd 541 2010 i dd 54 2010-03-08 08:48:432010 03 08 08 48 43

przez surowce sztuczne i odpadowe, np. żużle, popioły itp.,

• wzrastające wykorzystanie surowców skalnych zwłaszcza ilastych towarzyszących eksploatacji innych kopalin, głównie węgla i siarki,

• malejącą bazę surowcową zwłaszcza surowców uni-kalnych, między innymi bazaltów, surowców cera miki szlachetnej, kruszyw naturalnych, których zasoby są w kraju ograniczone,

• wzrost wymagań w zakresie stopnia wykorzystania złóż i ochrony środowiska naturalnego.

Wymienione warunki wytyczały zadania w zakresie perspektywicznych kierunków rozwoju wyposaże nia kopalń w maszyny i urządzenia. Zapotrzebowanie na maszyny i urządzenia dla górnictwa skal nego wyznaczały cele wzrostu produkcji materiałów z surowców skalnych dla rozwijających się wszystkich form budownictwa. Podkreślano, że przy opracowaniach ilościowych zapo-trzebowania trzeba brać pod uwagę i ten czynnik, że eks-ploatowane obecnie w kopalniach maszyny i urządzenia są przestarzałe, a ich duża ilość stanowi typowe rozwiązania budowlane nieprzydatne do prac w ciężkich warunkach w górnictwie odkrywkowym skalnym.

W połowie lat 70. krajowe górnictwo skalne zgłaszało największe zapotrzebowanie na koparki jednonaczyniowe z łyżką 2,0 i 3,0 m3 (tab. 1).

Przedstawione w tabeli zapotrzebowanie oraz ocena dotychczasowego wyposażenia górnictwa skalnego w koparki stawiały przed przemysłem maszynowym zadanie pełnego zabezpieczenia ilościowych dostaw koparek dla górnictwa skalnego. Dotyczyło to głównie wytwarzania koparek jednonaczyniowych oraz uzupełniającej produkcji koparek pływających jedno- i wielonaczyniowych.

Ponieważ program modernizacji krajowej produkcji koparek jednonaczyniowych przewidywał zaniechanie do roku 1977 montażu koparek z linowym podwiesze-niem łyżki (koparek mechanicznych) podkreślano, że w perspektywicznej produkcji należy zapewnić dostawy dla górnictwa koparek hydraulicznych od małych 1,0 m3 do dużych 8 m3 pojemności łyżek. Prognozowany wzrost wydobycia, osiągany głównie z kopalń dużych (do 10 mln Mg/rok) zobowiązywał przemysł do podjęcia produkcji koparek z łyżką 5-8 m3 możliwie pod koniec pięciolatki 1976-1980.

W kolejnej części artykułu przeczytacie Państwo więcej o koparkach Škoda.

Koparki łyżkowe

o pojemności

łyżki, [m3 ]

Stan na koniec

1974 r.

Zapotrzebowanie

roczne

Łączne zapotrzebowanie

w okresie 1976-1990 r.

sztuk

sztuk

średniomax

Mg

średniomax

sztuk

1-2 m3 18060

10032004000

1350

3 m3 1752535

37503300

520

5-8 m3 -1015

15002250

120

Tab. 1. Zapotrze-bowanie koparek do 1990 r.

Fot. 7. Praca koparki E-302 w przodku ściano-wym

artykuł znajdziesz również na www.surowce.e-bmp.pl

Reklama

maszyny i urządzenia

1_2010_surowce.indd 551 2010 i dd 55 2010-03-08 08:48:482010 03 08 08 48 48