Горнодобывающая промышленность

 

 

 

3. ВЫБОР СХЕМЫ И СПОСОБА ПОДГОТОВКИ ШАХТНОГО ПОЛЯ

 

3.1. Выбор схемы подготовки  шахтного поля

Схема подготовки – пространственное расположение системы основных подготовительных выработок в шахтном поле, при котором оно разделяется на части, обеспечивающие условия для подготовки выемочных полей (столбов, участков).

Различают следующие схемы подготовки:

1. Погоризонтная схема;
2. Этажная схема;
3. Панельная схема;
4. Комбинированная схема.

 

1. Погоризонтная схема подготовки – это пространственное расположение горных выработок, делящее шахтное поле транспортными горизонтами на выемочные ступени, отрабатываемые по падению и восстанию.

Системы погоризонтной подготовки применяются при разработке пластов с углами падения до 12˚. При создании эффективных средств выемки и транспорта для работы по падению (восстанию) системы погоризонтной подготовки могут применяться и с большими углами падения (до 18˚).

Недостатки погоризонтной системы подготовки, кроме ограничения области применения только пологими пластами, связаны с дополнительными трудностями, обусловленными проведением и перевозкой людей и материалов по длинным наклонным выработкам.

2. Этажная схема подготовки – это совокупность выработок делящих шахтное поле на этажи, которые делятся на выемочные столбы.

Этажная подготовка применяется на пластах с углами падения более 18˚. Кроме того, в некоторых случаях она находит применение на пологих пластах; при вскрытии шахтных полей наклонными стволами, пройденными по пласту; при вскрытии шахтных полей вертикальными стволами с ограниченными размерами шахтного поля по простиранию; при разработке сильно газоносных пластов.

Этажная подготовка применима при любых вариантах вскрытия, допускает широкое варьирование в сочетании с системами разработки и пригодны для подготовки, как отдельных пластов, так и целой свиты их. В последнем случае всегда предпочтительнее объединять близкорасположенные пласты для групповой подготовки и отработки, которая уменьшает общий объем подготовительных работ, создает благоприятные условия для работы внутри шахтного транспорта и уменьшает затраты на поддержание выработок.

3. Панельная схема подготовки – это совокупность выработок, разделяющих шахтное поле на панели, панели в свою очередь делятся на ярусы, ярусы на выемочные столбы.

Сущность панельной схемы подготовки заключается в том, что на уровне околоствольного двора проводится главный откаточный штрек. Затем в пределах каждой панели проводят панельные бремсберги (уклоны) с ходками. Каждая панель отрабатывается частями по простиранию, называемыми ярусами. Проветривание очистных и подготовительных выработок в панелях осуществляется через центрально-сдвоенные стволы или через один ствол и шурфы, пройденные для каждой панели.

Панельные системы подготовки шахтных полей, как правило, применяются при разработке горизонтальных и пологих пластов с углами падения до 18˚. На пластах с углами падения более 18˚ для обеспечения конвейерной доставки угля по уклонам их проводят диагонально к линии падения пласта с таким расчетом, чтобы угол наклона конвейеров не превышал 18˚. Длина панели по падению составляет 1200–1500 м, а двукрылой панели по простиранию – 3500–4000 м. Высота яруса колеблется от 90–100 до 250–300 м, преобладает высота 150–200 м.

Панельная система подготовки, как правило, применяется на крупных шахтах, а при полной конвейеризации шахты и других благоприятных условиях позволяет создавать и очень крупные по мощности предприятия с годовой добычей угля 6 млн. т и более.

Достоинства панельной системы подготовки:

- возможность создания  крупных по мощности шахт за  счет одновременной работы в нескольких панелях и обеспечения благоприятных условий для применения наиболее эффективного конвейерного транспорта;

- использование откаточных  выработок одного горизонта для  подготовки и отработки, значительных по объему запасов уменьшает их удельную стоимость и сокращает число углубок стволов;

- бесперегрузочная перевозка  материалов колесным транспортом  от склада до забоя и обратно;

- сравнительно малый объем  постоянно поддерживаемых выработок;

- большая нагрузка на  отдельный пласт и панель, способствующая высокой концентрации горных работ.

Недостатки панельной системы подготовки:

- ограничение области  применения пологими и наклонными  пластами;

- сложность в обеспечении  надежного проветривания длинных  бремсберговых и особенно уклонных  полей, имеющих одновременно в работе несколько подготовительных и очистных забоев;

- трудности при эксплуатации  длинных наклонных выработок.

4. Комбинированные схемы подготовки шахтного поля - это схемы, при которых одновременно или последовательно шахтное поле делится на этажи и панели, панели и горизонты, этажи, панели и горизонты.

Схема подготовки выбирается панельная, т.к. угол падения пластов 10˚, и размер шахтного поля по падению 3400м, по простиранию 5700м.

Каждая панель обслуживается самостоятельными транспортными и вспомогательными наклонными выработками. Эти выработки называют панельными. Один транспортный горизонт обслуживает 2 панели. Если уголь в пределах панели транспортируют сверху вниз, то такая панель называется бремсберговой, если снизу вверх  -  уклонной. Бремсберги и уклоны соответственно называют панельными. Каждая панель представляет собой выемочное поле. По аналогии с выемочным полем панель может быть двукрылой (двусторонней) и однокрылой (односторонней).

Рис. 2. Схема подготовки бремсберговой панели (проекция на плоскость  пласта):

1 - откаточный штрек;

2 - параллельный штрек;

3 - нижняя приемно-отправительная  площадка;

4 - посадочная площадка;

5 - бремсберг;

6 - людской ходок;

7 - грузовой ходок;

8 и 9 - вспомогательный и конвейерный ярусные штреки;

10 -разрезная печь;

11 - вентиляционный штрек;

12- приемно-отправительные  площадки (промежуточная в верхняя);

13- шурф;

14 - квершлаг;

а, б, в, г – ярусы.

 

Число очистных забоев, действующих в панели, как правило, два-три. Схема проветривания выемочных участков – прямоточная и возвратноточная, с подсвежением и без подсвежения исходящей из очистного забоя струи.

В данной курсовой работе используется двусторонняя панель. Панели делят по падению на более мелкие части — ярусы. Ярус — одновременно разрабатываемая часть панели. Он ограничен по простиранию границами панели, а по падению ярусными конвейерным и вентиляционным штреками. В курсовой работе панель двукрылая, которая делится на 5 ярусов. 

Деление на панели применяют при больших размерах шахтного поля по простиранию и большой производственной мощности шахты.

3.2 Выбор способа подготовки  шахтного поля

 

После вскрытия шахтного поля приступают ко второй стадии разработки месторождения полезного ископаемого, которая позволяет начать очистные работы в очистных забоях.

Способ подготовки шахтного поля – расположение основных подготовительных выработок в шахтном поле относительно пласта, его элементов и функционального назначения выработок.

По расположение подготовительных выработок относительно пласта различают:

1. Пластовый способ;
2. Полевой способ;
3. Пластово-полевой способ (комбинированный).

1. Пластовый способ подготовки  – это способ подготовки, при котором весь комплекс подготовительных выработок проводится по пласту.

Достоинства способа: попутная добыча угля; получение дополнительной информации об элементах залегания угля; более высокая скорость проведения выработок, малая продолжительность подготовки.

Недостатки способа: дополнительные расходы на поддержание выработок; ограниченная область применения на пластах опасным по внезапным выбросам угля и газа, а так же пластах склонных к самовозгоранию.

2. Полевой способ подготовки  – это способ подготовки, при которой весь комплекс подготовительных выработок проводится по породе.

Достоинства способа: расположение выработки вне зоны влияния очистных работ; хорошие условия поддержания выработок; возможность применения на пластах склонных к самовозгоранию.

Недостатки способа: сложные условия проведения выработок в породах с твердостью 5-6 и более; низкие темпы проведения выработок и большая продолжительность подготовки пластов.

3. Пластово-полевой способ –  это способ подготовки представляет  собой комбинацию двух вышеперечисленных способов.

При подготовке пластов в свите различают два способа подготовки:

1. Индивидуальный способ;
2. Групповой способ.

Индивидуальная подготовка - это способ, при котором весь комплекс подготавливающих выработок проводится для каждого пласта. Индивидуальная подготовка может быть как полевой, так и пластовой. Способ применяется при мощности междупластий >50м.

Групповой - это способ подготовки, при котором комплекс подготавливающих выработок (групповые выработки) используется для одновременной отработки двух и более пластов.

На основании исходных данных принимается пластовый способ подготовки шахтного поля, т.к. это позволит увеличить скорость ведения подготовительных работ и обеспечит попутную добычу угля. При подготовке пластов в свите принимается индивидуальный способ подготовки.

3. Безопасность ведения горных работ при подготовке шахтного поля

 

1. При проведении подготовительных выработок с подрывкой боковых пород отставание породного забоя от угольного должно быть не более 5м.

При проведении выработок по углю широким забоем при ширине раскоски более 5м необходимо иметь соединенный со штреком закрепленный косовичник, служащий запасным выходом и вентиляционным ходком.

В подготовительных выработках, проводимых вслед за очистным забоем, отставание породного забоя от угольного забоя лавы не должно превышать 5м, если в очистной выработке применяется индивидуальная крепь, 8м - при      механизированной крепи и 11м - при выемке угля стругами.

2. Запрещается продолжение проходки вертикальной выработки после сооружения ее устья без предварительного перекрытия на нулевой отметке, а также проходка и углубка ствола (шурфа) без защиты полком рабочих, находящихся в забое от возможного падения предметов сверху.

Кроме того, забой углубляемого ствола должен быть изолирован от действующих подъемов рабочего горизонта предохранительным устройством (полком или целиком).

Полки в стволе (шурфе) должны сооружаться по проектам, утвержденным техническим руководителем организации, выполняющей работу.

Запрещается выемка предохранительного целика или разборка полка в углубляемом стволе без проекта, согласованного с техническим руководителем эксплуатирующей организации и утвержденного техническим руководителем организации, выполняющей работу.

3. Подготовительные работы в установленных прогнозом опасных зонах необходимо проводить с применением способов предотвращения внезапных выбросов угля и газа и контролем их эффективности или с помощью сотрясательного взрывания в порядке установленном Госгортехнадзором России.

4. При проведении подготовительных выработок по угольным пластам в 
установленных текущим прогнозом выбросоопасных зонах должна применяться, как правило, рамная крепь со сплошной перетяжкой пространства между рамами и обязательным забучиванием пустот в закрепленном пространстве.

5. В наклонных выработках, предназначенных для передвижения людей, должен быть свободный проход шириной не менее 0,7м и высотой 1,8м, оборудованный при углах наклона:

от 7 до 10 град. - перилами, прикрепленными к крепи;

от 11 до 25 град. - трапами с перилами;

от 26 до 30 град. - сходнями со ступеньками и перилами;

от 31 до 45 град. - лестницами с горизонтальными ступеньками и перилами.

В лестничных отделениях стволов и других выработок с углом наклона от 45 до 90 град, лестницы должны устанавливаться с уклоном не более 80 град, и выступать на 1м над горизонтальными полками, прочно заделываемыми в крепь с интервалом не более 8м. Лазы в полках должны иметь размеры:

- ширина - не менее 0,6м;

- высота - не менее 0,7м (по нормали к лестнице).

Лазы над первой верхней лестницей должны закрываться лядами. Лазы в стволах и других выработках между соседними полками должны быть смещены на ширину лаза.

Расстояние между крепью и лестницей у ее основания должно быть не менее 0,6м. Ширина лестниц должна быть не менее 0,4м, а расстояние между ступенями - не более 0,4м.

10. Проветривание шахт должно быть организовано таким образом, чтобы состав, скорость и температура воздуха в действующих горных выработках соответствовали требованиям настоящих Правил.

Проветривание шахт должно вестись в соответствии с проектами, выполненными и утвержденными в установленном порядке. Запрещается ведение горных работ с расходами воздуха, не соответствующими расчетным.

11. Содержание кислорода в воздухе  выработок, в которых находятся  или могут находиться люди, должно  составлять не менее 20% (по объему).

Содержание метана в рудничном воздухе должно соответствовать нормам, а содержание диоксида углерода (углекислого газа) в рудничном воздухе на рабочих местах и в исходящих струях выемочных участков и тупиковых выработок не должно превышать 0,5%, в выработках с исходящей струей крыла, горизонта и шахты в целом - 0,75%, при проведении и восстановлении выработок по завалу - 1%.

Перед допуском людей в выработку после взрывных работ содержание вредных газов, не должно превышать 0,008% по объему в пересчете на условный оксид углерода. Такое разжижение вредных газов должно достигаться не более чем за 30 мин. после взрывания зарядов.

12. При несоответствии состава  воздуха в выработках нормам, приведенным выше, работы должны  быть остановлены и люди выведены  на свежую струю. Об этом следует немедленно сообщить горному диспетчеру. Одновременно должны быть приняты меры по улучшению качества воздуха.