Вскрытие и подготовка шахтного поля

• простая схема вентиляции.

Недостатки схемы:

• большая протяженность этажных штреков и значительные затраты на их поддержание;

• низкая концентрация горных работ.

Если пласт в пределах горизонта делят по простиранию на участки, расположенные по падению пласта от верхней границы горизонта до нижней, то такие участки называют панелями , а схему подготовки шахтного поля – панельной .

Панель – часть пласта в пределах горизонта, обслуживаемая самостоятельным комплексом горизонтальных или наклонных транспортных и вентиляционных выработок. Границами панели по простиранию являются границы шахтного поля и условные линии – границы смежных панелей.

По простиранию размер панели достигает 2500-3000 м, по падению 1000-1200 м.

Панель по падению делят на более мелкие участки, вытянутые по простиранию – ярусы. Ярус – часть пласта в пределах панели, ограниченная выемочными, ярусными штреками (конвейерным и вентиляционным). В пределах каждой панели от главного откаточного штрека проводят бремсберг или уклон , которые называют панельными. Панель может быть однокрылой и двукрылой. Последние экономически выгоднее и технически совершеннее. В пределах яруса на каждом крыле панели располагают одну лаву.

Панельный способ подготовки применяют, как правило, при разработке горизонтальных пластов, а на пологих и наклонных пластах при наличии следующих условий :

• угол падения пластов до 20-25 ˚, при котором можно осуществлять полную конвейеризацию транспортирования угля в пределах панели;

• отработка одного или ограниченного числа пластов, когда необходимо обеспечить большую нагрузку на шахту;

• разработка пластов с переменным углом падения по линии их простирания , при этажном способе наклонная высота этажа в границах шахтного поля изменялась бы в весьма широких пределах;

• разработка нарушенных пластов , при этом участки пласта между нарушениями , расположенными по падению или под углом к нему , являютс своего рода панелями;

• длина шахтного поля по простиранию не более 8-10 км.

Достоинства панельной подготовки:

• технически наиболее простое увеличение нагрузки на пласт;

• благоприятные условия для применения прогрессивного конвейерного транспорта от очистного забоя до главного штрека и отработки ярусов обратным ходом, т.е. от границ панели к наклонной выработке.

Недостатки схемы:

• необходимость проведения большего числа наклонных выработок;

• сложная схема проветривания.

Если пласт в пределах горизонта делят по простиранию месторождения на выемочные столбы (участки), вытянутые по восстанию или падению от верхней границы горизонта до нижней, то такой способ подготовки называют погоризонтным. Границами выемочных столбов по простиранию являются выемочные выработки, транспортный бремсберг (или уклон) и вентиляционный ходок. В каждом столбе размещают одну или две лавы, забои которых располагаются по простиранию и перемещаются по падению или восстанию пласта.

Погоризонтный способ подготовки применяют в следующих условиях:

• на пластах с углом падения до 12-15˚ , при этом отработка выемочных столбов производится по падению, и до 6-8 ˚, если выемка запасов в столбе происходит по восстанию пласта;

• при различной газоносности пластов;

• умеренной обводненности пласта и пород, если столб отрабатывают по падению пласта, и любой – при выемке по восстанию;

• при сложной гипсометрии пласта, поскольку наклонные выработки проводят по заданному направлению, что обеспечивает их параллельность.

Мощность пласта при его отработке по восстанию обычно не превышает 2 м. Использование механизированных комплексов, а также увеличение природной газоносности пластов в результате перехода горных работ на большую глубину вызвало необходимость применения погоризонтного способа подготовки.

Достоинства способа:

• низкие капитальные затраты;

• быстрый ввод шахты в эксплуатацию.

Недостатки погоризонтного способа связаны с дополнительными трудностями, возникающими при проведении и эксплуатации длинных наклонных выработок, особенно на шахтах , сверхкатегорийных по метану, а также с ограниченной областью применения.

Если пласт в пределах отдельных горизонтов шахтного поля (или одного горизонта) делят на части различными способами, то такой способ подготовки называют комбинированным. Его применяют при изменчивых геологических условиях залегания пластов (переменный угол залегания по линии падения, увеличение газоносности, выявление крупных геологических нарушений и др.), а также при необходимости увеличения добычи шахты (особенно при ее реконструкции).

На основании горно-геологических условий применим панельную схему подготовки шахтного поля. Для первых двух пластов , которые приняты к одновременной разработке , с мощностями 1,9 м и 2,8 м применим индивидуальную пластовую подготовку. Для  третьего пласта, мощность которого 4,5 м, применим пластово-полевой способ подготовки.

   Размер панели по простиранию найдем делением на ~ равные части размера шахтного поля по простиранию. Получим две панели размерами по простиранию 6000/2 = 3000 м. Каждая панель будет включать определенное количество ярусов, в свою очередь каждый ярус по высоте включает одну лаву , размер которой принят 200 м. Количество ярусов в панели найдем делением размера выемочной ступени по падению (1150 м) на протяженность лавы , получим количество ярусов – 6, высота каждого яруса 1150/6 по 200 м.

   При подготовке средних  по мощности пластов после вскрытия пластов горизонтным квершлагом проводим в оба крыла шахтного поля главные штреки на длину, несколько превышающую половину размера панели по простиранию. В средней части каждой панели сооружаем нижние приемно-отправительные площадки. От главного штрека проходим для каждой панели бремсберг, на расстоянии 30 м. от него – два ходка, людской и грузовой, проходим до верхней границы выемочной ступени. Ярусы отрабатываются нисходящим порядком, в пределах яруса – обратным ходом, поэтому на уровне первого яруса проводим откаточный и вспомогательный ярусные штреки на всю длину панели. Затем сооружаем приемно- отправительную площадку  и подготавливаем очистной забой к выемке. В целях обеспечения системы вентиляции по верхней границе панели проходим вентиляционный штрек, который соединяем с поверхностью шурфом, там, где необходимо оборудуем вентиляционные двери.

По мере отработки первого яруса для поддержания добычи по шахте на необходимом уровне заранее готовим второй, затем третий и т.д. По мере отработки первой панели готовим вторую. Так как в пределах горизонта имеем две панели, то не имеет значения , какую панель будем отрабатывать первой, примем левую. Соответственно главный откаточный штрек может быть проведен сначала по левому крылу, затем по мере необходимости подготовки второй панели проводится по правому крылу.

При отработке одного из пластов в пределах горизонта, приступаем к отработке третьего мощного пласта. Схема подготовки несколько отличается от первых двух пластов. Здесь главный откаточный штрек и ярусные откаточные штреки проводим по пустым породам на небольшом расстоянии от пласта, остальные выработки проводим , как и при  пластовой подготовке – по пласту. Для соединения полевых и пластовых выработок проходим промежуточные квершлаги. Схема транспортировки  и вентиляции остается такой же, как и при пластовой подготовке. Применение пластово-полевой подготовки позволит избежать обвалов угольного пласта, потерь угля в целиках , получить лучшую схему по изоляции пожаров и выбросов газов, которые наиболее вероятны при разработке мощных пластов.

   По мере отработки запасов  первого горизонта, производят углубление  вертикальных стволов и вскрытие  второй выемочной ступени, после  чего ведут подготовку в том  же порядке , как и для первого горизонта. В качестве вентиляционного штрека для верхних ярусов используем откаточный штрек предыдущего горизонта.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Выбор и обоснование системы разработки

 

Система разработки – определенный порядок ведения подготовительных и очистных работ в пределах разрабатываемой части шахтопласта, увязанный в пространстве и времени. Этими частями могут быть этаж(подэтаж), панель, ярус (подъярус).

Рациональная система разработки пласта должна удовлетворять следующим требованиям: обеспечивать безопасность ведения горных работ; обусловливать высокий уровень технико-экономических показателей; иметь минимальные потери. Под технико–экономическими показателями понимают возможно наибольший уровень производительности труда и минимальную себестоимость добычи полезного ископаемого.

На выбор системы разработки оказывают влияние различные факторы. Основными из них являются: форма залегания, строение, мощность и угол падения пласта; свойства угля и вмещающих пород; газоносность и обводненность месторождения; склонность угля к самовозгоранию; склонность угольных пластов к горным ударам, внезапным выбросам угля и газа; глубина горных работ; средства механизации подготовительных и очистных работ.

Наибольшее влияние на выбор системы разработки оказывают мощность и угол падения пласта. От мощности пласта зависит решение таких вопросов, как способ проведения и поддержания горных выработок, выбор технологии очистных работ , возможность разработки пласта на полную мощность или необходимость деления его на слои, крепление очистной выработки и управления горным давлением. Выбор средств механизации очистных работ, крепления и управления кровлей во многом зависит и от угла падения пласта. Этот фактор является решающим при выборе средств доставки угля в забое при его расположении по падению пласта. Его также учитывают при выборе формы и длины очистного забоя.

Свойства вмещающих пород являются решающим фактором при выборе способа управления горным давлением (управления кровлей), а также поддержанием выемочных выработок и их расположения. Они оказывают существенное влияние на выбор средств механизации очистных работ.

Такой фактор, как склонность угля к самовозгоранию, обусловливает необходимость принятия таких решений, которые обеспечивали бы резкое снижение потерь угля. На удароопасных пластах необходимо избегать таких ситуаций, когда в угольных целиках и краевых зонах проявляется повышенная концентрация напряжений.

Перечисленные факторы, как правило, оказывают комплексное влияние на выбор систем разработки и их параметров.

Разнообразие горно–геологических условий залегания угольных пластов предопределяет применение различных систем разработки и их вариантов.

Системы разработки пластовых месторождений можно представить в виде следующей классификации.

1. Системы разработки с выемкой пласта на полную мощность.

1.1. С длинными очистными забоями (сплошные, столбовые, комбинированные).

1.2. С короткими очистными забоями ( камерные, камерно – столбовые, подэтажные штреки).

2. С разделением пласта на  слои (наклонные, горизонтальные и  поперечно- наклонные).

Системы разработки с выемкой пласта на полную мощность характеризуются относительной простотой, так как все подготовительные выработки располагаются в плоскости пласта. Системы разработки с разделением пласта на слои конструктивно более сложны и многообразны. Около 75 % подземной добычи угля дают столбовые системы разработки с длинными очистными забоями.

Сплошная система разработки характеризуется одновременным ведением подготовительных и очистных работ в выемочном поле. Забои откаточного и вентиляционного штреков, формирующих выемочное поле, движутся в том же направлении, что и очистной забой. Для нее характерны: прямой порядок отработки в крыле шахтного поля или в пределах выемочного поля; породные забои подготовительных выработок перемещаются вслед за очистными, за исключением откаточного штрека, проводимого с опережением на 50-70 м; подготовительные выработки поддерживаются в зоне влияния выработанного пространства.

   Достоинства сплошной системы  разработки:

• быстрый ввод в эксплуатацию очистных забое;

• возможность размещения в шахте пустой породы, получаемой при проведении подготовительных выработок.

Недостатки сплошной системы разработки:

• сложность совмещения подготовительных и очистных работ в одном выемочном поле;

• большие затраты на поддержание подготовительных выработок;

• отсутствие доразведки условий залегания угольного пласта;

• утечки воздуха через выработанное пространство.

Столбовая система разработки – это такая  система, при которой часть пласта в пределах этажа или яруса до начала очистных работ оконтуривается подготовительными выработками, в результате чего образуются столбы. Для нее характерны: обратный порядок отработки пласта в крыле шахтного поля или в пределах выемочного поля; разделение в пространстве и времени очистных и подготовительных работ в пределах этажа (подэтажа) или яруса, подготовительные выработки поддерживаются в массиве, по мереподвигания очистного забоя они погашаются (или частично сохраняются при бесцеликовой подготовке).