GÓRNICZA IZBA PRZEMYSŁOWO-HANDLOWA
 Nr 5-6 (59-60) Maj-Czerwiec 2000 Biuletyn Górniczy 

Niemcy w amerykańskich kopalniach

Ekspansja koncernów


Umiędzynarodowienie działalności niemieckich koncernów energetycznych, szczególnie RAG i RWE, umożliwiło praktyczne porównanie górnictwa USA i Republiki Federalnej Niemiec.

Stany Zjednoczone dysponują olbrzymimi zasobami węgla energetycznego i koksowego. Ich wielkość ocenia się na 240 miliardów ton, co stanowi jedną czwartą zasobów ogólnoświatowych. Ponad 90% produkcji przeznacza się na cele wewnętrzne; energetyka odbiera 800 milionów ton/rok. Dostawy na eksport zależne są w znacznym stopniu od cen na rynku światowym. Dwie trzecie eksportu stanowi węgiel kosowy, jedną trzecią węgiel energetyczny. Wartość eksportu w 1998 roku wynosiła 3,1 mld USD. W Stanach Zjednoczonych wyróżnia się trzy makroregiony, w których prowadzi się działalność górniczą:

- Appalachy, we wschodniej części USA - występują tu zarówno węgle koksowe, jak i energetyczne. Ich eksploatacja prowadzona jest głównie sposobami głębinowymi. Udział w ogólnej produkcji USA oscyluje wokół 42%.
- Środkowy Zachód (Midwest) - węgle tego obszaru charakteryzuje niska wartość opałowa i wysokie zapopielenie. Z tego względu znajdują zastosowanie przede wszystkim w pobliskich elektrowniach,
-Zachód, ze znanym zagłębiem Powder – River, obejmuje strony Montana, Wyoming, Utah i Kolorado.

W rejonie tym przeważa – z tendencją wzrostową – eksploatacja odkrywkowa. Produkcja, stanowiąca około 43% wielkości ogólnokrajowej, to węgiel energetyczny, niskokaloryczny o średnim zapopieleniu i zawartości siarki na poziomie około 0,5%. Spalanie tego węgla nie wymaga stosowania kosztownych urządzeń odsiarczających.
W 1998 r. w Stanach Zjednoczonych czynnych było 1.750 kopalń węgla, w tym 890 odkrywek. Ich wielkość poza odkrywkami Zachodu – odbiega znacznie od standardów, na przykład niemieckich. Kopalnie głębinowe zatrudniają średnio 60 pracowników, wobec 30 przypadających przeciętnie na jedną kopalnię odkrywkową. Łączne zatrudnienie wynosi 80 000 osób.
Zgrupowanie RWE AG, z siedzibą w Essen, działa na kontynencie amerykańskim za pośrednictwem swej „córki" Rheinbraun AG, „odpowiedzialnej" za wydobywanie, przeróbkę i transport surowców energetycznych, szczególnie paliw stałych. Od początku lat osiemdziesiątych, w wyniku konsekwentnie realizowanej strategii, doprowadzono do przejęcia 68% udziałów przedsiębiorstwa Consol Energy Inc. (CEI). Consol Energy Inc., z produkcją 68,9 mln ton w 1998 roku, zajmuje czwartą pozycję w rankingu producentów amerykańskich. Pierwsze pozycje zajmuje natomiast w zakresie:

-produkcji węgla wysokokalorycznego,
-wydobycia z kopalń głębinowych,
-wielkości produkcji w obszarze położonym na wschód od rzeki Missisipi,
-eksportu węgla kamiennego.

Centra wydobywcze zlokalizowane są przede wszystkim w Appalachach Północnych i Środkowych; stąd pochodzi 91% produkcji CEI. Znaczenie decydujące dla osiągnięcia tych wyników mają ściany wybierające pokład węgla energetycznego Pittsburgh Nr 8, wykazujący zasiarczenie w granicach 1,5 – 4,0 %. Na bazie tego pokładu, zapewniającego optymalne warunki eksploatacyjne (tabela 1), pracuje dziesięć kopalń. Podkreślono już, iż Consol wyróżnia się wysokim wydobyciem. Udziały wydobycia przedstawiają się następująco: ściany – 71%; komory/filary – 14%; odkrywki – 3%.
W 1998 roku w Stanach Zjednoczonych czynnych było 65 ścian o łącznym wydobyciu 181mln ton. Na tym tle Consol, prowadząc 16 ścian w 14 kopalniach z wydobyciem 57,1 mln ton, lokuje się na miejscu szczególnym. Ich wysoka produktywność wyróżnia się w wykazie przodujących kopalń głębinowych USA (tabela 2). Obecne wyniki przewyższają znacząco wielkości uzyskane w 1992 roku. I tak, wydajność wzrosła z 25,4 do 36,3 ton na pracownika, wydobycie ze ścian – mimo przeprowadzonej koncentracji, redukującej ich stan z 21 do 16 – wzrosło o 17,2 mln ton/rok.
Ten niewątpliwie pozytywny trend jest efektem realizacji wielu przedsięwzięć, takich jak:

-wzrost mocy znamionowej kombajnów i przenośników ścianowych,
-ograniczenie zakresu robót przygotowawczych, wprowadzenie systemu potrójnych chodników przyścianowych w miejsce poczwórnych (2 x 4),
-zwiększenie rozmiarów pól wybierkowych, wydłużenie frontu ścian oraz wybiegów,
-zastąpienie przewozu kołowego w podziemiach kopalń transportem taśmowym,
-eliminację transportu pionowego,
-powiększenie pojemności zbiorników wyrównawczych pod ziemią i na powierzchni kopalń,
-podwyższenie zdolności produkcyjnej oraz przepustowości przeróbki mechanicznej i załadunku wagonów.

Consol Energy Inc. dysponuje stosownym zapleczem transportowym; ponad 1000 własnych, względnie wynajętych wagonów kolejowych zapewnia niezawodność dostawy węgla bezpośrednio do odbiorców lub do portów żeglugi śródlądowej. Flotylla 300 barek rozprowadza ponad 9 milionów ton węgla wzdłuż rzek: Monongahela i Ohio. Consol posiada również punkt przeładunkowy na Missisipi oraz terminal nad Atlantykiem w porcie Baltimore, skąd wysyłany jest węgiel w kierunku Europy. Kolejny koncern niemiecki, RAG Aktiengesellschaft, mający również swą centralę w Essen, od lat dąży do pozyskania udziałów zamorskich spółek węglowych, szczególnie w USA, Australii i Wenezueli. Punktem przełomowym stał się zakup zakładów górniczych piątego co do wielkości producenta węgla USA- Cyprus Amax Coal, ze zdolnością produkcyjną przekraczającą 60 milionów ton na rok. Ekspansja koncernu finansowana jest ze środków pozyskiwanych na rynku kapitałowym oraz ze sprzedaży udziałów spółek nie związanych z podstawowym obszarem działalności. Strategia jest przejrzysta - RAG chce zająć pozycję czołowego producenta węgla kamiennego na świecie. Znane jest jego zobowiązanie wobec górnictwa rodzimego. W skali globalnej pozycję znaczącą, względnie dominującą zdobywają jedynie przedsiębiorstwa odpowiednio duże i silne ekonomicznie.
Strategii tej sprzyjają fuzje spółek i maksymalizacja rentowności. RAG wpisuje się w ten trend - dysponując silnym zapleczem dąży do stosownej rentowności produkcji zagranicznej. Wspomaga też niemiecki, częściowo własny, przemysł maszyn górniczych, czym różni się od innych potentatów węglowych. Wynika to ze specyfiki polityczno – społecznych zobowiązań. Spodziewa się również efektów synergii w wyniku przeniesienia doświadczeń zamorskich, szczególnie amerykańskich, do górnictwa niemieckiego.
Działalność górnicza prowadzona na obszarze Stanów Zjednoczonych skupiona została w RAG American Coal Holding z centralą – wybudowaną wiosną bieżącego roku – w Baltimore, niedaleko Waszyngtonu. W ramach tego holdingu funkcjonują dwie spółki: RAG American Coal Company, która zarządza kopalniami przejętymi z Cyprus Amax Coal oraz Riverton Coal Production. Spółka Riverton Coal Production, działająca w stanie Wirginia Zachodnia, dysponuje zasobami 227 milionów ton, z czego 36 mln ton – to węgiel koksowy. Wydobycie roczne - 5 mln ton uzyskuje w 5-ciu kopalniach głębinowych, stosujących systemy filarowo – komorowe oraz w 3 odkrywkach. W podziemiach stosowane są urządzenia Continuous Miner, w odkrywkach przeważa system zwany Mountain-Top-Remowal, polegający na odsłanianiu złóż węgla poprzez zdjęcie nadkładu w postaci wierzchołka góry.
RAG American Coal Company prowadzi obecnie 7 kopalń głębinowych oraz dwie odkrywki. Większość wydobycia – 36 milionów ton rocznie - pochodzi z dwóch kopalń odkrywkowych: Belle Ayr i Eagle Butte, zlokalizowanych w zagłębiu Powder River. Stosują one sposób wybierania „Shovel&Truck" - węgiel o relatywnie niskiej wartości opałowej urabia się koparkami i przewozi wielkogabarytowymi wywrotkami do zakładów przeróbczych, skąd kierowany jest do miejscowych elektrowni. Wydobycie odkrywek w tym regionie wzrosnąć ma w najbliższym czasie do ponad 45 milionów ton, przy zatrudnieniu 350 osób.
Przedmiotem szczególnego zainteresowania są kopalnie głębinowe stosujące ścianowe systemy wybierania. Kolejne grupy specjalistów niemieckich analizują organizację zarządzania i przebieg procesów produkcyjnych. Z analiz tych wyciągnąć można następujące wnioski:
Złoża - w USA pokłady węgla kamiennego zalegają na średniej głębokości nie przekraczającej 360 metrów. Z uwagi na bogactwo zasobów, przy uwzględnieniu kryteriów ekonomicznych, do wybierania kwalifikuje się jedynie pola nie zaburzone na odpowiednio dużych obszarach; uskoki nawet małe, o zrzucie nie przekraczającym wysokości jednego metra, są tu rzadkością. Ciśnienia górotworu są nieznaczne, zjawisko zaciskania wyrobisk korytarzowych praktycznie nie występuje. Średnia grubość pokładów amerykańskich – 220 cm – przewyższa jedynie o 22 cm przeciętną niemiecką. Charakterystyczny jest wielokrotnie mniejszy udział przerostów, co w istotnym stopniu upraszcza procesy wzbogacania produktu i zagospodarowania odpadów górniczych. W wielu kopalniach występuje zagrożenie metanowe; w przypadkach krańcowych notuje się 20 i więcej m3 metanu przypadających na jedną tonę wydobycia.
Rozcinka - pokłady węgla udostępnia się z powierzchni przede wszystkim sztolniami, względnie pochylniami. Obowiązuje zasada minimalizacji robót kamiennych. Szyby służą przewietrzaniu (również w podwójnej funkcji, jako szyby wdechowo – wydechowe) oraz jeździe ludzi. Siatka robót przygotowawczych ukierunkowana jest zasadniczo na wykonanie obrysu pola wybierkowego dla jednej ściany. Dwie ściany to sytuacja wyjątkowa. Średni wybieg sięga obecnie 2500 m. Długość ścian waha się od 200 do ponad 300 m., średnia – 266 m. Stwierdzono, na bazie doświadczeń niemieckich, iż wydłużenie frontu ścianowego – na przykład do 450 m – nie gwarantuje poprawy wyników produkcyjnych. W zależności od warunków górniczo – geologicznych jego długość nie powinna przekraczać - 350 do 380 m. Stopniowo zamierza się przybliżać rozcinkę do tego wzorca. Kierownictwo kopalń raczej niechętnie wprowadza zmiany w układach wypróbowanych; do standardów należy również identyczna długość ściany w polu sąsiednim. Dla każdej ściany wykonuje się w pokładzie minimum sześć chodników towarzyszących, po trzy z każdej strony. Każdemu z tych chodników przypisuje się określoną funkcję: transport urobku, transport materiałów, doprowadzenie i odprowadzenie powietrza, ruch załogi. Szerokość chodników, wycinanych w przekroju prostokątnym przez urządzenia Continuous Miner, wynosi 4,9 m, wysokość odpowiada miąższości danego pokładu. Strop zabezpieczany jest kotwiami długości 2,44 m., częściowo wklejanymi; ociosy stabilizują kotwie o długości 1,5 m. W ramach robót przygotowawczych wykonuje się równolegle trzy chodniki przyścianowe z przecinkami w odstępach nie większych niż 69 m. Łączny dzienny postęp wynosi 75 do 100 m., przy 42 osobowej załodze w cyklu całodobowym.
Wybieranie - w skład standardowego wyposażenia ściany amerykańskiej wchodzą urządzenia stosowne dla technologii długofrontowego wybierania, o cechach znamionowych częściowo odbiegających od rozwiązań europejskich. Za przykład stanu obecnego i preferowanego trendu służyć może zakład górniczy Cumberland, należący do RAG American Coal Company. Pole eksploatacyjne tej kopalni ma rozmiary 8 x 6 km. W ruchu – od pola – jest jedna ściana o długości 275 m, na wybiegu 3800 m. W roku 2001, w celu obniżenia kosztów robót przygotowawczych i przerzutów wyposażenia, planuje się wydłużenie kolejnej ściany do 310 m i wybiegu do 4300 m. Obudowa osłonowa obecnej ściany – produkcji niemieckiej – o zakresie 1,1 do 2,5 m, pracuje nieprzerwanie od ponad 5 lat; w okresie tym przemieściła się na drodze o długości przekraczającej 30 km. Sterowanie elektrohydrauliczne jest warunkiem zautomatyzowanej pracy układu wybierkowego. Osłony na krańcach ściany mają stropnice wydłużone. Kombajn dwubębnowy firmy Joy typu 7 LS, o mocy zainstalowanej 1000 kW, osiąga prędkości dochodzące do 29 m/min. Zabiór podczas wybierania wynosi 90 cm. Przenośnik przodkowy typu PF4, o szerokości 1132 mm, przekazuje urobek na kolejny przenośnik z kruszarką, którego stacja napędowa ulokowana została na ramie z podwoziem gąsienicowym; długość wysięgnika nad taśmą odbierającą wynosi 6 m. Taśmociąg w chodniku odstawczym ma: szerokość – 1500 mm, prędkość – 3 m/s, wydolność, 3200 t/h, pojemność zasobnika taśmy – 4 x 50 m. Wyżej naszkicowany układ umożliwiał uzyskiwanie wydobycia w wielkości około 20 000 ton na dobę, przy 9 pracownikach na zmianę. Postęp tygodniowy: 155 m w ciągu 17 zmian wydobywczych.
Wynik ten nie jest rekordem w skali USA - wyższą produktywność notuje szereg innych kopalń. Godna podkreślenia jest także umiejętność przemieszczania wyposażenia ścian. W kopalni Cumberland, w listopadzie 1999 roku, w ciągu 11 dni przeniesiono całość obudowy do kolejnego przodku. Stosowanie techniki strugowej ograniczone jest dotąd do kopalni No.50 przedsiębiorstwa US Steel Mining Company; w pokładzie Pocahontas o grubości 127 cm pracują dwa strugi produkcji DBT. Zakłada się, iż w związku ze stopniowym acz powolnym, przechodzeniem do wybierania pokładów cieńszych, zapotrzebowanie na urządzenia tego typu – szczególnie w Appalachach – będzie narastało. Oczekiwane wydobycie ze ścian strugowych przewyższa 15 000 ton/dobę. Argumentem przemawiającym za stosowaniem tej technologii jest realna możliość prowadzenia przodków bezzałogowych.
Zarządzanie - relatywna – odniesiona do górnictwa europejskiego – prostota procesów produkcyjnych, prowadzenie kopalń jedno, najwyżej dwuścianowych znajduje swe odbicie w strukturach organizacyjnych, z zasady czteroszczeblowych. Jest oczywiste, że mniej liczebne są służby pomocnicze i usługowe. Ma to swą genezę w uwarunkowaniach historycznych, geograficznych, społeczno-ekonomicznych a także politycznych. W procesach zarządzania formułuje się jednoznaczne cele. Działalność górnicza ma przynieść określoną wielkość i jakość, uzyskaną przy możliwie niskich kosztach. Obsługa maszyn i urządzeń nie jest zastrzeżona dla specjalistów. Stąd wynika dążenie do wszechstronnego wyszkolenia pracowników i uproszczenia układów sterowania oraz obsługi. Awarie i postoje urządzeń postrzegane są jako problem ich dostawcy i producenta. Stosowne umowy regulują tę kwestię bardzo szczegółowo. Maszyny sporadycznie używane wynajmowane są w wyspecjalizowanych instytucjach. Controlling i sterowanie procesem produkcyjnym następuje w oparciu o niewielką liczbę danych. Punkt dyspozytorski ściany lokuje się w chodniku przyścianowym odstawczym, przepływ węgla – na przykład w kopalni Cumberland – prezentuje zestaw ośmiu monitorów zainstalowanych w biurze sztygarów, bez stałej obsługi.
Globalizacja w obszarze działalności górniczej kształtuje warunki sprzyjające również wielopłaszczyznowej, konstruktywnej wymianie doświadczeń o zróżnicowanym stopniu sformalizowania. Impulsy i wyzwania amerykańskie odbierane są przez specjalistów niemieckich jako zjawisko pozytywne, motywujące do stosownych reakcji także w odniesieniu do górnictwa rodzimego.

dr inż. Gerard Fabian Pióro


NA POCZĄTEK   POWRÓT   STRONA GŁÓWNA
Opracowanie: oho! Internet (C) Bytom 1997, 1998, 1999, 2000