Вскрытие и подготовка шахтного поля

К недостаткам относятся:

• ограниченная горно-геологическими условиями область применения способа;

• значительные расходы на поддержание стволов вследствие большей их длины по сравнению с вертикальными , пройденными на ту же глубину , и более сильного проявления горного давления со стороны вмещающих пород;

• ограниченная пропускная способность вспомогательного транспорта, меньшая его надежность;

• большое сопротивление наклонных стволов движению воздуха.

Штольнями вскрывают пласты, залегающие в районах с сильно пересеченной гористой местностью, когда использование вертикальных или наклонных стволов технически невозможно или экономически нецелесообразно.

Штольневое вскрытие применяется при любых углах падения и количестве пластов.

При выборе места расположения штольни необходимо учитывать совокупность следующих факторов : около устья штольни должна быть площадка, защищенная от селей и достаточная для размещения технических зданий и сооружений ; обеспечена возможность подвода железнодорожного пути, шоссейной или канатной подвесной дороги; устье штольни необходимо располагать выше уровня максимального подъема воды в ближайшем водоеме за последние 40-50 лет.

Достоинства штольневого вскрытия по сравнению со стволами:

• проще схемы транспортирования грузов и водоотлива;

• отсутствует подъем;

• простая схема поверхностного комплекса.

Способ вскрытия месторождения штольнями – один из самых экономичных и простых. Рекомендуется к применению во всех случаях, когда для этого имеются необходимые горно-геологические предпосылки.

При комбинированном способе вскрытия шахтных полей для выполнения различных технологических функций сооружают не однотипные основные и дополнительные вскрывающие выработки. Фактически данный способ представляет собой синтез рассмотренных выше способов, и имеет целью достичь при наиболее рациональном техническом решении больший экономический эффект от производственной деятельности горного предприятия.

В качестве главной вскрывающей выработки чаще всего используется наклонный ствол, в качестве вспомогательной - вертикальный. Главный наклонный ствол оборудуют мощным ленточным конвейером, который используется для транспортировки угля. Вертикальный ствол оборудуется скиповым подъемом для транспортировки породы на поверхность, а также материалов и оборудования в шахту и обратно.

Комбинированные схемы вскрытия встречаются на старых шахтах в результате их реконструкции. В других случаях эти схемы закладывают в проекты новых шахт, например, при вскрытии пластов с резко меняющимися углами падения, мульд, куполообразных залежей, нарушенных месторождений.

Комбинированный способ вскрытия имеет ряд преимуществ по сравнению со вскрытием вертикальными стволами, оборудованными скиповым подъемом. Обеспечивается непрерывность (поточность) транспортирования угля от очистного забоя до поверхности шахты; повышается безопасность работ, уменьшается измельчение угля, что особенно важно при добыче дорогостоящих энергетических углей, особенно антрацитов.

К недостаткам комбинированного способа вскрытия относится большая длина наклонных стволов по сравнению с вертикальными, что необходимо особо учитывать при применении специальных способов сооружения стволов по слабым, обводненным, трещиноватым породам. Эксплуатационные затраты на поддержание стволов , на транспортирование 1 т. Угля ленточными конвейерами больше по сравнению со скиповым подъемом; увеличивается степень измельчения угля при одинаковой вертикальной высоте подъема.

Эффективная область применения комбинированного способа вскрытия: годовая мощность шахты должна быть более 1,5-2 млн.т. угля; глубина ведения горных работ до 400 м; преимущественно пологих пластов с проходкой стволов под углом до 17˚, так как современные ленточные конвейеры надежно работают при угле наклона не более 18˚. Стволы желательно проходить с углом наклона, соответствующим углу падения пласта , во избежание пересечения пластов стволами и оставления охранных целиков угля на пересекаемых пластах.

Схема вскрытия – пространственное расположение сети основных и дополнительных вскрывающих выработок в шахтном поле.

Различают следующие основные схемы вскрытия :

• по числу транспортных горизонтов – одногоризонтные и многогоризонтные;

• по типу дополнительных вскрывающих выработок – без дополнительных выработок, с квершлагами (капитальными, горизонтными, этажными), с гезенками (капитальными и этажными), со слепыми стволами.

При одногоризонтной схеме вскрывают как отдельные пласты, так и свиты пластов. При этом вскрытие осуществляется вертикальными стволами и капитальным или этажными квершлагами в зависимости от способа подготовки шахтного поля, реже – с использованием гезенков. Одногоризонтный способ вскрытия применяют в тех случаях, если размер шахтного поля по падению не превышает 2,5-3 км, а угол падения пласта меньше 16-18˚.

При многогоризонтной схеме вскрытия шахтное поле делят на три – четыре части с размерами по 1000-1200 м. Главные вскрывающие стволы могут быть пройдены либо сразу на полную глубину, либо углубляются по мере отработки текущей выемочной ступени. Для вскрытия пластов в пределах выемочной ступени используют горизонтные либо этажные квершлаги. Многогоризонтный способ вскрытия применяют при значительных размерах шахтного поля по падению (более 3 км) и различных углах падения пластов.

На основании горно-геологических условий и размеров шахтного поля применяем одногоризонтную схему вскрытия. Вскрытие осуществляем вертикальными стволами и погоризонтными квершлагами. Так как размер шахтного поля по падению равен 2300 м, делим его на две выемочных ступени: по  1150 м.

С поверхности проходим главный и вспомогательный стволы до отметки транспортного горизонта, оборудуем околоствольный двор, от которого проходим откаточный квершлаг до уровня каждого пласта. От транспортного горизонта по простиранию каждого пласта проводим главные откаточные штреки. По мере развития работ и погашения запасов первого горизонта углубляем стволы до второго горизонта , пласты вновь вскрываем откаточным квершлагом и главными откаточными штреками. При этом первый горизонтный квершлаг используется в качестве вентиляционного.

Следующим этапом строительства шахты является подготовка шахтного поля, которая осуществляется проходкой дополнительных горных выработок. От главных откаточных штреков по восстанию пластов проводятся наклонные выработки – бремсберги и ходки, производится подготовка участков пластов к очистной выемке.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Выбор схемы и способа подготовки шахтного поля

 

   Под подготовкой шахтного  поля понимают проведение подготовительных  выработок после вскрытия месторождения, обеспечивающих условия для ведения  очистной выемки.

   Подготовка пласта к очистной выемке состоит из двух этапов. На первом этапе проводят подготавливающие выработки на уровне транспортного горизонта. Этот этап называют способом подготовки. В основу разделения способов подготовки положены два признака: расположение подготавливающих выработок относительно угольного пласта и число разрабатываемых пластов, обслуживаемых подготавливающей выработкой. На этом этапе подготавливающими выработками являются транспортные (главные) штреки. В зависимости от расположения этих штреков относительно угольного пласта различают:

• пластовую подготовку;

• полевую подготовку;

• пластово-полевую (комбинированную) подготовку.

При пластовой подготовке весь комплекс подготавливающих выработок приходится по пласту. Ее применяют при устойчивых боковых породах, а также на пластах с углями, не склонными к самовозгоранию. Это, как правило, пласты тонкие и средней мощности.

Достоинства способа:

• отсутствие породных работ;

• получение дополнительной информации об элементах залегания пласта;

• более высокая скорость проведения выработок.

Недостатки способа:

• дополнительные расходы на поддержание выработок;

• ограниченная область применения на пластах , склонных к самовозгоранию.

При полевой подготовке весь комплекс подготавливающих выработок проводят по пустым породам. Ее применяют при неустойчивых боковых породах и на пластах с углями, склонными к самовозгоранию. Как правило, полевая подготовка сопутствует мощным угольным пластам.

Достоинства способа:

• расположение выработок вне зоны влияния очистных работ;

• хорошие условия поддержания выработок , длинный срок без ремонтов восстановительных работ;

• возможность применения способа на пластах, склонных к самовозгоранию.

Недостатки способа:

• большие затраты на проведение полевых выработок ;

• расположение, сложные условия проведения выработок, особенно при высокой крепости пустых пород ;

• низкие темпы проведения выработок и большая продолжительность подготовки пластов.

При пластово-полевой подготовке основные и этажные штреки проводят по пустым породам на некотором расстоянии от пласта, а вспомогательные – по пласту. Для соединения полевых выработок с пластовыми дополнительно проводят квершлаги или гезенки. Пластово – полевая подготовка находит широкое применение при разработки мощных пластов , особенно , если они склонны к самовозгоранию, поскольку позволяет снизить потери угля в целиках , оставляемых для охраны пластовой выработки.

   В зависимости от числа  пластов, обслуживаемых подготавливающей  выработкой штреков, различают:

• индивидуальная подготовка;

• групповая подготовка.

При индивидуальной пластовой подготовке транспортные штреки проводят для каждого из разрабатываемых пластов. Особенность функционирования этих штреков заключается в том, что они поддерживаются весь период отработки соответствующего пласта. При наличии в шахтном поле мощного пласта применяют индивидуальную полевую подготовку.

При групповой подготовке откаточный штрек проводят общим для всех разрабатываемых пластов свиты или отдельной ее группы. При этом отпадает надобность поддерживать пластовые откаточные штреки.Их погашают по мере отработки пластов в пределах выемочного поля. Групповой штрек проводят полевым или по нерабочему пласту в лежачем боку разрабатываемой свиты.

Следующим этапом подготовки является проведение подготавливающих выработок в плоскости пласта. К ним относятся проводимые в пределах выемочного поля наклонные ( бремсберги, уклоны скаты) и горизонтальные выемочные (конвейерные и вентиляционные штреки) выработки. Результатом второго этапа подготовки является образование очистных забоев принятой длины в количестве, обеспечивающем принятую производственную мощность шахты. В зависимости от деления выемочной ступени шахтопласта на характерные части различают следующие схемы подготовки выемочных полей:

• этажная;

• панельная;

• погоризонтная;

• комбинированная.

Под схемой подготовки выемочного поля понимают совокупность характерно расположенных с учетом функционального назначения подготавливающих выработок, обеспечивающих формирование готовых к выемке частей шахтопласта.

Если пласт в пределах горизонта делят по падению на участки, вытянутые по простиранию , то такие участки называют этажами, а схему подготовки – этажной. Этаж – часть пласта в пределах горизонта, границами которой по падению являются откаточный и вентиляционный штреки, а по простиранию – границы шахтного поля. Все этажи в пределах горизонта обслуживаются одним бремсбергом или уклоном, которые называются капитальными.

Расстояние по линии падения пласта между верхней и нижней границами этажа называют наклонной высотой этажа. Наклонную высоту этажа для пологих и наклонных пластов рассчитывают, и ее величина может быть 200-450 м. в зависимости от количества лав в этаже и их длины.

Крыло этажа по простиранию иногда дополнительно делят на части, так называемые выемочные поля, в каждом из которых проводят промежуточные бремсберги или скаты. Таким образом, выемочное поле – часть пласта в пределах этажа, обслуживаемая специально проведенной наклонной выработкой. По простиранию размер выемочного поля до 1000 м, по падению – совпадает с наклонной высотой этажа и соответствует суммарной длине двух, трех лав. Выемочное поле по падению делят на подэтажи или выемочные участки (столбы), которые отделяются друг от друга промежуточными (подэтажными) штреками. В пределах выемочного участка располагается одна лава.

Этажный способ подготовки применяют на наклонных, крутонаклонных и крутых пластах. На пологих пластах он рекомендуется при наличии следующих условий:

• вскрытие шахтных полей наклонными стволами , проводимыми по падению пласта или пород лежачего бока;

• вскрытие вертикальными стволами, при котором мощность шахты может быть обеспечена работой ограниченного числа лав (четырех – шести);

• угол падения пластов более 8-10˚;

• размеры шахтных полей по простиранию до 4-5 км;

• разработка сильно газоносных пластов, особенно выбросоопасных . когда необходимо применять схемы подготовки и системы разработки с минимальным числом наклонных подготовительных выработок.

Достоинства схемы:

• небольшой объем проведения наклонных выработок;

• быстрый ввод очистного забоя (при прямом порядке обработки);