Rudy arsenowe i technologia ich wydobycia

Jerzy Tichanowicz

Kopalnia rudy arsenowej w Złotym Stoku

Masyw Gór Złotych zbudowany jest w większości z łupków łyszczykowych, ery proterozoiku względnie dolnego kambru. Wśród nich występują gniazda krystalicznych wapieni dolomitycznych z okruszcowaniem arsenowym.

Chociaż współczesne teorie tłumaczą bardziej wszechstronnie metamorfizm złoża, to jednak okresie ich eksploatacji najczęściej przyjmowano teorię genezy złoża oraz paragenezy minerałów, którą opracował w 1933 r. A. Neuhaus. Mówiła ona,że:
- występuje tu złoże kontaktowe o charakterze intruzyjno - hydrotermalnym,
- zmiany dolomitycznych wapieni w drobnoziarniste skały diopsydowe, poprzez doprowadzenie krzemionki, nastąpiły w okresie warysycyjskich intruzji sąsiedniego sjenitu.
- po okresie warysycyjskim nastąpiło zrudzenie diopsydowych skał arsenem i złotem przez hydrotermalne fasy krzemionkowe.

Zasadnicze zrudzenie występuje w skałach kontaktowych.
Są to głównie:
Diopsyd (CaMgSi2O3) o ciężarze właściwym 2,5 – 2,6 i stopniu twardości 3 - 4,
Czarny serpentyn (H₄Mg₃Si₂O₂) o ciężarze właściwym 2,5 - 2,6 i stopniu twardości 3 - 4,
Wapienie dolomityczne (CaCO₃ i MgCO₃) o ciężarze właściwym 2,8 - 2,9 i stopniu twardości 3 - 4.
Skały te impregnowane w mniejszym lub większym stopniu minerałami, lelingitu, arsenopirytu i magnetytu stanowią rudą arsenową.

Skład mineralogiczny rudy:
Lelingit FeAs₂gęstość 7,1 - 7,4 , twardość 5,0 - 5,5
Arsenopiryt FeAsS gęstość 6,0 - 6,2 , twardość 5,5 - 6,0.
Magnetyt Fe₃O₄ gęstość 5,0 - 5,2 , twardość 5,5 - 6,5.
Piryt FeS₂gęstość 4,98 - 5,9 , twardość 6,5
Pirotyn FeS gęstość 4,58 - 4,65 , twardość 4.
Getyt FeO(OH) gęstość 4,0 - 4,4 ,twardość 5,0 - 5,5
Poza tym niewielkie ilości: galeny (PbS) , chalkopirytu (CuFeS₂) i sfalerytu (ZnS).

Rudy arsenowe występujące w rejonie Złotego Stoku, tworzą cztery odrębne skupienia. Tylko dwa pierwsze nazwane polami, posiadały znaczenie przemysłowe:

1. Pole Góry Krzyżowej zwane Wschodnim. Złoże o kształcie gniazdowym, kulistym. Strefę okruszcowania stanowi rodzaj otoczki krystalicznego czystego jądra - wapienia dolomitycznego. Średnica jądra, wraz z kontaktową strefą rudną, waha się od 150 do 180 m . Miąższość rudy od 0 do 20 m.
2. Pole Zachodnie na Górze Hannig. Złoże posiada kształt soczewki o miąższości rudy od 0 do 25 m rozciągającej się po linii NO – SW, na długości 800 m. Soczewka zapada się na S – O pod kątem 45 -70 stopni.
3. Teren Czarnej Sztolni na Górze Sołtysiej - złoże wyeksploatowane.
4. Teren Białej Góry – prowadzono roboty inwestycyjno – poszukiwawcze.

Wydobycie rudy

Zasoby rudy zostały na przestrzeni wieków prawie całkowicie wyeksploatowane. Pozostały jedynie partie rud uboższych w caliźnie, w zawałach i w podsadzkach starych wyrobisk. Do podsadzek używano ubogiej rudy w ówczesnych warunkach nie możliwej do wzbogacania.
Eksploatację na wszystkich poziomach prowadzono w systemie warstwowym od dołu do góry, w kierunku stropu, a następnie w kierunku spągu złoża.
Pod ziemią rudę urabiano ręcznie kilofem oraz narzędziami na sprężone powietrze: pneumatycznym młotem i wiertarką. Odstrzały dokonywano dynamitem G1. Na prostych chodnikach zapalając lontem górniczym. W pozostałych miejscach przez elektryczne odpalenie ładunków spłonką ZnT Nr8.
Do przetaczania wózków po upadowych i chodnikach do podszybi stosowano kołowroty z napędem na sprężone powietrze lub silnikiem elektrycznym.
W trakcie ręcznego rozbijania, do granulacji poniżej 20cm, a także przy ładowaniu do wózków, rudę wzbogacano wstępnie pod ziemią odrzucając widoczne kawałki skały płonnej.

Część urobku będącego skałą płonną pozostawiano w chodnikach na podsadzki. Nadmiar wywożono na hałdy przy szybie „Jan” , oraz sztolnią „Gertrudy” za budynek „Łamacza”.
Na poziomach eksploatacyjnych do odwożenia urobku stosowano małe wozy prostokątne i wywrotki V = 0,283 m³ oraz 0,5 m³ o prześwicie toru 500 mm.
Urobek ładowany łopatami, ręcznie odwożono chodnikiem do podszybi lub do koszy zsypowych.
Na Polu Zachodnim istniały 2 szyby łączące poziomy wydobywcze z główną sztolnią wyjazdową –„Gertrudą”.

1. Szyb „Jan” (niemiecka nazwa „Reden”). Głębokość szybu = 78 m, z poziomu + 477 m (n.p.m.) kończył się na poziomie +399 m.
2. Szyb „Ślepy”. Głębokość szybu = 117 m z poziomu + 399 m. kończył się na + 282 m.

Największy zbiornik zsypowy znajdował się na poziomie + 399 m Pola Zachodniego w pobliżu podszybia szybu „Jan”. Była to właściwie pochylnia w obudowie, o długości 60 m sięgająca do poziomu sztolni Gertruda + 360 m. Na tym poziomie pochylnia zakończona zasuwami umożliwiała załadunek urobku do wózków wywożonych trakcją elektryczną.
Wózki z rudą o poj. 0,75 m³, szybem „Ślepym” transportowano też na poziom sztolni „Gertruda” + 360 m (+ 358m przy wylocie).

Główna sztolnia wyjazdowa „Gertruda” łączyła Pole Zachodnie, a rozjazdem do sztolni „Wniebowzięcie” miała połączenie z Polem Góry Krzyżowej.
Z tych głównych sztolni wywożono elektrowozem rudę, na powierzchnię do przerobu, w prostokątnych wózkach oraz skałę płonną na hałdy.

Załadowane wózki elektrowóz wpychał po kolei do wywrotu w budynku kruszarek zwanego „Łamaczem”. Poprzez obrót każdego wózka wysypywano z niego rudę na ruszt o prześwicie 200 mm, z którego spadał do zbiornika z nad kruszarkami. Ze zbiornika, rynną potrząsalną, rudę o granulacji 0 - 200 mm podawano do jednego z dwu kaskadowo zabudowanych zespołów kruszarek. Każdy zespół o wydajności 20 ton/godz.
I zespół to: kruszarka szczękowa typu Black’a, rozdrabniająca rudę do 0 - 100 mm, z niej rynną materiał przechodził do kruszarki stożkowej typu Symons’a i po rozdrobnieniu do 0 - 25 mm spadał grawitacyjnie do zbiornika.
II zespół to: kruszarka szczękowa typu H/BB69, rozdrabniająca rudę do 0 - 100 mm, z niej rynną przesypywała się do drugiej kruszarki szczękowej typu 4013 i z niej, po rozdrobnieniu do 0 - 25 mm, spadała grawitacyjnie do zbiornika rudy.

Obowiązujące wymagania szczegółowe dla rudy:

Podstawione pod zbiornik wózki szynowe–koleby, napełniano rudą poprzez otwarcie zasuw zsypowych. Transporty po 12 załadowanych wózków, elektrowozem typu LD1 przewożono do oddalonego o 1200m Oddziału Przeróbki Mechanicznej do wzbogacania rudy na koncentraty.

W 1954 r wyliczone zasoby stanowiły: 714 tys. ton rudy arenowej (arsenu około 25460 ton i złota około 2000kg) o zawartości = 3,3 -3,7 % As i 0,00028 % Au (2,8 gAu/t rudy).

Straty eksploatacyjne w stos do wydobycia wynosiły od 7% do 26 %.

Odejmując rudę wydobytą do 1960 roku (licząc przez 6 lat po ok. 42 tys. ton rocznie), zasoby w tych złożach mogą wynosić jeszcze: 462 tys. ton rudy zawierającej 16 tys. ton As i 1,3 tony Au.

Charakterystyka urządzeń kopalni

1. Szyb „Jan”
Zbudowany na powierzchni w Wąwozie Kłodzkim z wieżą stalową z dwoma kołami linowymi i budynkiem maszynowni.
Był to szyb prostokątny o wymiarach 4,2 x 1,8 m posiadający dwa przedziały: drabinowy i wydobywczy. Wydobywczy również podzielono na dwa przedziały klatkowe. Obudowany obudową drewnianą, słupkową w odstępach między wieńcami co 1 -1 ,2 m. Sięgał z poziomu + 477 poprzez poziom + 444 i poziom + 422 do poziomu + 399. Posiadał filar oporowy gdyż przebiegał przez złoże. Jednak część złoża w tym filarze, została wcześniej wybrana. Wpłynęło to ujemnie na stan szybu oraz stan powierzchni wokół jego zrębu. Skutkiem tego budynki wstępnej przeróbki rudy znajdujące się obok zrębu szybu uległy zniszczeniu. Zaś budynek, w którym znajdowała się maszyna wyciągowa, podlegał wpływom szkód górniczych. Przeprowadzana inwentaryzacja szybu wykazywała znaczne jego skręcenie. Sygnalizację z poszczególnym podszybiem stanowiła linka z akustycznym sygnałem w budynku maszynowni oraz rozmównica rurowa. W szybie zainstalowane były: rurociągi sprężonego powietrza i wody, kable energetyczne n/n i kabel telefoniczny. Wieżę szybową stanowiła konstrukcja stalowa z kołami linowymi o średnicy 1550 mm. Średnica liny 21 mm, szybkość jazdy wynosiła 2 m/sek.

2. Szyb „Ślepy”
Szyb „Ślepy” o głębokości 117 m. Z poziomu + 399 m przechodzi przez poziomy + 373 m, + 327 m do poziomu + 282 m. Zagłębiony w skałach spągowych złoża (łupek, gnejs). Sygnalizację szybową stanowiła linka z akustycznym sygnałem w komorze maszyny wyciągowej oraz rozmownica rurowa.
Koła linowe fi 1500 mm osadzone były na konstrukcji stalowej. Lina wyciągowa stalowa fi 23 mm. Szybkość jazdy 2 m/sek. W szybie zainstalowano: rurociąg sprężonego powietrza, kable energetyczne niskiego napięcia, kabel telefoniczny oraz rurociągi wodne. Stacja odwadniania z dwoma pompami znajdowała się na poziomie (VIII) + 281,9 m odprowadzała wodę na poziom (III) +357,8 m. stąd kanałem w sztolni „Gertruda” spływała do Złotego Potoku.

3. Szyb „Bolesław” nieczynny od 1956 roku - Pole Białej Góry.
Głębokość szybu 41 m (+ 40 m głębokości nie penetrowanej po 1945 roku), z poziomu + 541 m, poprzez poziom + 516 m, do poziomu + 500 m, na którym wykonano pomost oddzielający go jego głębiej leżącej części (prawdopodobnie jeszcze ok. 40m).

Transport urobku.
Długość trakcji elektrycznej kopalni - 3200 m. Napięcie 220 V prądu stałego.
Dwa elektrowozy typ LD1,z silnikami 2 x 16 kW, rozstaw toru 500 mm, szyny 93mm,
drut ślizgowy 100 mm² i 80 mm².
Do transportu z urobku z kopalni, stosowano 200 wózków V - 0,75 m³.

Sieć sprężonego powietrza.
Rurami fi 80mm sieć sprężonego powietrza doprowadzano do wszystkich wyrobisk.
Wyposażenie stacji sprężarek, przy sztolni „Gertruda” obok kużni, stanowiły:
- sprężarka pozioma 2-cylindrowa, 2stopniowa,chłodzona wodą typ KT-30, ciśnienie robocze - 6,1 atm a nominalne - 7,5 atm, wydajność nominalna - 30 m³ powietrza zassanego, silnik - 185kW, 380V, 730 obr./min,
- 2 sprężarki 1 cylindrowe, 2 stopniowe, chłodzone wodą, poziome typu. „Zwieckauer Maschinenfabrik”, ciśnienie robocze i nominalne - 6 atm, wydajność nominalna - 14 m³ powietrza zassanego, silnik: 100 kW, 380V, 730 U/min,
- 4 zbiorniki ciśnieniowe na sprężone powietrze:
a) V - 15 m³ i V - 6,8 m³ obok sprężarek,
b) V - 19 m³ obok szybu „Jan”,
c) V - 5,9 m³ na poziomie + 360 m.

Oświetlenie kopalni.
Wyrobiska oświetlano lampami karbidowymi, natomiast główne przekopy, podszybia, nadszybia lampami w hermetycznej obudowie na napięcie 133 volt.
Woda w kopalni.
Nie stwierdzono występowania zbiorników wodnych pod ziemią. Do kopalni dopływała woda powierzchniowa, podczas opadów szczelinami w skałach powstałych z zaburzeń tektonicznych, lub wpływu wielowiekowej eksploatacji. Wodę odprowadzano głównie sztolniami „Gertruda”, ”Emanuel” i „Mokrą”.
Średnio wypływało z kopalni 0,6 m³/min., a w okresie intensywnych opadów do 3 m³/min.
Na poziomie VIII + 282 m obok podszybia „Ślepego” usytuowano stację pomp głównego odwadniania. Wodę przewodem fi - 150 mm pompowano na poziom III + 358 m.
Powietrze w kopalni.
Wilgotność wahała się w przedziale 79-90 %. Temp. średnia - + 13℃,
najwyższa - + 18,2℃.
Prędkość powietrza - 1,5m/sek.
Przewietrzanie chodników między wylotami sztolni i szybów następowało naturalnymi prądami powietrza, a w wyrobiskach przewodami z lutni. fi 300 i 400 mm.

Analiza powietrza w prądach wydechowych wynosiła:
O₂ - 20,28 %
CO₂ - 0,51 %
CH₄ - 0,00 %
H₂S - 0,00 %
CO - 0,00 %

Budynek kruszarek – „ Łamacz”
Budynek połączony torami (rozstaw 500 mm) trakcji elektrycznej ze sztolniami „Gertrudy” i „Czarną” oraz objazdem z hałdą skały płonnej. Z pod wysypu połączenie trakcją elektryczną z Oddziałem Przeróbki Mechanicznej, i pozostałymi oddziałami zakładu oraz stacją PKP.
Wyposażenie: wywrót wózków, zbiornik z nad kruszarkami z rusztem o prześwicie 200 mm ,
kruszarka szczękowa typu „Black’a„ , kruszarka stożkowa typu „Symons’a”, kruszarka szczękowa typu ”H/BB69, kruszarka szczękowa typu”4013”.

Wszelkie prawa zastrzeżone, All rights reserved, © 2010 Jerzy Tichanowicz