4. Комбинированный способ вскрытия

4.1. Сущность способа

При комбинированном способе вскрытие шахтного поля осуществляется главным наклонным и вспомогательными вертикальными стволами. Уголь выдается по наклонному стволу, оборудованному ленточным конвейером, а все вспомогательные стволы служат для спуска-подъема людей, материалов, оборудования и проветривания. Достоинство комбинированного способа по сравнению со способом вскрытия вертикальными стволами заключается в обеспечении возможности непрерывного поточного транспорта угля от очистного забоя до поверхности.

Комбинированный способ вскрытия наиболее часто применяется при вскрытии неглубоко залегающих угольных пластов (при глубине подъемного горизонта до 600 м) пологого (до 20°) залегания. Это объясняется стремлением проходить наклонный ствол с таким углом наклона, который обеспечивает возможность транспортирования угля конвейерами.

Комбинированный способ вскрытия эффективен при создании крупных шахт с годовой добычей более 2 млн.т. В таких случаях конвейерный транспорт оказывается более экономичным, чем скиповой подъем.

4.2. Способы вскрытия при одногоризонтной схеме

Комбинированный способ вскрытия широко распространен на шахтах США, России, Великобритании, Германии и других стран. Типичный его случай приведен на рис. 2.21, когда шахтное поле, включающее свиту пластов, вскрыто главным наклонным, вспомогательным вертикальным стволами и капитальным квершлагом. Он наиболее часто применяется при угле залегания пластов в свите до 18°.

Подобный способ вскрытия нередко оказывается весьма эффективным, так как позволяет полнее использовать достоинства отдельных главных вскрывающих выработок в интересах всей схемы.

Наклонный ствол проходится по нижнему пласту или по породам в лежачем боку. Пласты отрабатывают сверху вниз. По квершлагу до наклонного ствола уголь транспортируется в вагонетках или доставляется конвейерами. В случае полной конвейеризации необходимо проводить параллельно два квершлага (конвейерный и рельсовый).

Рис. 2.21. Комбинированный способ вскрытия шахтного поля главным наклонным, вспомогательным вертикальным стволами и капитальным квершлагом:

1 – главный наклонный ствол; 2 – капитальный квершлаг; 3 – вспомогательный вертикальный ствол

При двух квершлагах исключается необходимость в поддержании бремсбергов при отработке уклонных полей для направления исходящей воздушной струи на поверхность.

В местах перегрузки угля необходимо устраивать аккумулирующие бункера, которые усредняют нагрузку на конвейерную линию, уменьшают простои очистных забоев при временной неисправности одного из конвейеров в транспортной цепи после бункера. Вместимость бункеров определяется общей средней нагрузкой на конвейерную линию и ее колебаниями (пиками) в течение смены.

Комбинированное вскрытие главным наклонным и вспомогательным вертикальным стволами не ограничивается только пологими пластами. Оно возможно при любых углах падения пластов. Глубина вскрытия зависит только от экономичности проходки и эксплуатации длинных наклонных стволов в конкретных геологических условиях.

Главное достоинство комбинированного способа вскрытия – возможность вскрытия больших (до 8–12 км) размеров шахтного поля по простиранию и создания крупных шахт с высокими технико-экономическими показателями.

К таким шахтам относятся шахты «Бейли» (США), «Селби» (Великобритания), «Распадская» (Россия).

Шахта «Бейли» представляет собой часть крупного угледобывающего комплекса, состоящего из пяти шахт и предназначенного для разработки каменноугольного месторождения на крайнем юго-западе штата Пенсильвания. Общие запасы месторождения оцениваются примерно в 780 млн.т, извлекаемые в 360 млн.т. Годовая производственная мощность каждой из шахт 2–3,5 млн.т.

Разрабатываемый пласт Питтсбург № 8 имеет почти горизонтальное залегание. Мощность пласта 1,7 м; глубина залегания 170–300 м. В пределах шахтного поля сбросов и других геологических нарушений не обнаружено. Извлекаемые запасы оцениваются примерно в 78 млн.т. Шахтное поле вскрыто комбинированным способом: главным наклонным стволом, предназначенным для выдачи угля и спуска материалов, и вспомогательным вертикальным стволом, служащим для целей вентиляции и спуска-подъема людей. По наклонному стволу, пройденному под углом 14°, уголь транспортируется ленточным конвейером. Ширина ленты 1,5 м, скорость ее движения 3,5 м/с. Конвейер оснащен двумя приводами мощностью по 930 кВт.

Комбинированный способ вскрытия применен в Великобритании также при вскрытии поля шахты «Селби» c проектной мощностью 10 млн.т в год.

Шахтное поле включает пять угольных пластов мощностью от 0,75 до 3,3 м, залегающих на глубине от 170 до 1300 м под углом 3° и разделено на пять блоков годовой мощностью по 2 млн.т. Каждый блок вскрывается двумя вертикальными стволами и представляет собой автономную единицу. Выдача угля и породы из шахты предусматривается по двум центральным наклонным стволам.

Опыт эксплуатации шахт с комбинированным способом вскрытия и полной конвейеризацией транспортирования угля показал, что такое техническое решение обеспечивает высокие технико-экономические показатели.

Поле шахты «Распадская» проектной мощностью 7,5 млн.т в год разделено на блоки. Шахтное поле имеет длину по простиранию 12,5 км и по падению 5 км. Шахта разрабатывает свиту пластов с углом падения до 12°, имеющих выход на поверхность. В пределах центрального блока параллельно друг другу под углом 11° пройдены два главных наклонных ствола длиной по 1265 м, оборудованных ленточными конвейерами для выдачи угля из всех блоков на поверхность (рис. 2.22). Каждый блок вскрыт вертикальным стволом глубиной 223–293 м, оборудованным спиральным спуском для передачи угля с горизонта на горизонт и клетевым подъемом для выполнения вспомогательных операций. По этим же стволам подается свежий воздух для проветривания выработок. Вертикальный ствол центрального блока оборудован двухэтажными клетями для спуска-подъема людей в шахту. При переходе горных работ в блоках в уклонные поля проектируется проходка дополнительных вертикальных стволов для целей проветривания. Комбинированный способ применен также при вскрытии поля шахты «Эстония», одной из крупнейших сланцевых шахт в мире. Глубина залегания пласта сланца составляет 60–70 м. Шахтное поле вскрыто тремя стволами: главным наклонным, оборудованным двумя ленточными конвейерами для подъема горной массы и канатным подъемом для выполнения ремонтных работ; вспомогательным наклонным, оснащенным канатным подъемом для спуска оборудования и материалов; вспомогательным вертикальным стволом, предназначенным для спуска и подъема людей. На шахте осуществлена полная конвейеризация транспортирования горной массы от очистных забоев до приемных бункеров обогатительной фабрики и технологического комплекса погрузки.

Рис.2.22. Комбинированное вскрытие поля шахты «Распадская»:

1 – наклонный квершлаг; 2 – вертикальный блоковый ствол; 3 – магистральная выработка; 4 – наклонные стволы; 5 – шурфы