2. Порядок отработки частей шахтного поля и

пластов в свите. Стадии разработки месторождений.

2.1. Порядок отработки частей шахтного поля

С целью обеспечения рациональной и экономически эффективной разработки запасов отработка отдельных частей (панели, этажи и столбы, вытянутые по падению или восстанию) шахтного поля ведется в определенном порядке и последовательности во времени и пространстве.

При прямом порядке отработки шахтного поля вначале отрабатываются части, расположенные ближе к центру шахтного поля, причем фронт очистных работ как бы перемещается от центра шахтного поля к границам.

При обратном порядке отработки шахтного поля вначале отрабатываются части, расположенные ближе к границам шахтного поля, причем фронт очистных работ как бы перемещается от границ шахтного поля к центру.

Схемы порядка отработки различных частей шахтного поля приведены на рис. 1.14.

В России по правилам технической эксплуатации порядок отработки шахтного поля при делении на панели, как правило, прямой – при отработке бремсберговой части (от ствола к границам) и обратный – при отработке уклонной части (от границ к стволам). В последнем случае главные откаточные штреки обычно погашают. При таком порядке отработки первыми в эксплуатацию вводятся ближайшие к стволам панели, что обеспечивает сокращение сроков строительства шахты и уменьшение первоначальных капитальных затрат.

В зависимости от производственной мощности шахты в одновременной работе могут находиться 2, 3, 4 и большее число панелей. Порядок отработки выемочных столбов, вытянутых по падению (восстанию) пласта, примерно такой же, как и панелей. Выемочные столбы в бремсберговой части отрабатываются в прямом порядке, в уклонной части – в обратном. При разделении шахтного поля на этажи они могут отрабатываться как в прямом порядке (от главного ствола или другой вскрывающей выработки к границам шахтного поля), так и в обратном порядке (от границ шахтного поля к главному стволу или другой вскрывающей выработке).

Рис. 1.14 – Схемы отработки шахтного поля и его частей

Существенным достоинством прямого порядка отработки этажей является возможность подготовки очистных забоев непосредственно от капитального бремсберга (уклона). При этом не требуется проведения этажных откаточного и вентиляционного штреков сразу на большую длину.

Однако прямой порядок отработки этажей связан со значительными затратами на поддержание этажных штреков, особенно вентиляционного, находящегося в выработанном пространстве. Кроме того, существенным недостатком прямого порядка отработки этажей являются большие утечки воздуха в выработанное пространство.

При обратном порядке отработки этажей затраты на поддержание этажных штреков значительно меньше, так как откаточный штрек целиком находится в угольном массиве, а вентиляционный штрек с одной стороны защищен угольным массивом разрабатываемого этажа.

К другим достоинствам обратного порядка отработки этажей относятся меньшие утечки воздуха в выработанное пространство, возможность изоляции участка в случае возникновения в выработанном пространстве эндогенного пожара, независимость друг от друга очистных и подготовительных работ. Кроме того, предварительное проведение этажных штреков при обратном порядке отработки этажей позволяет точно установить места геологических нарушений в этаже и с учетом этого соответствующим образом спланировать развитие очистных работ.

Приведенные соображения говорят о необходимости более широкого применения обратного порядка отработки этажей. Однако у него есть недостатки: значительные затраты времени и средств на проведение откаточного и вентиляционного штреков до границ шахтного поля (особенно при больших размерах шахтного поля по простиранию и малой скорости проведения штреков); трудность проветривания этажных штреков в период подготовки, этажа (длина штреков может достигать 2–3 км); затруднения с поддержанием откаточного штрека отрабатываемого этажа для сохранения его в качестве вентиляционного штрека нижележащего этажа (в связи с наличием с одной стороны штрека выработанного пространства).

По падению (восстанию) этажи могут отрабатываться в нисходящем и восходящем порядках.

Нисходящий порядок отработки этажей предусматривает последовательную отработку этажей в шахтном поле в направлении от верхнего этажа к нижнему. В соответствии с установленными правилами отработка этажей как в бремсберговой, так и в уклонной части шахтного поля ведется, как правило, в нисходящем порядке, который обеспечивает меньшее содержание метана в вентиляционном штреке.

При восходящем порядке этажи в шахтном поле отрабатываются по восстанию, начиная с этажа, расположенного на уровне главного откаточного штрека. Это позволяет ускорить сдачу строящейся шахты в эксплуатацию, но ведет к повышенному выделению метана из выработанного пространства нижележащего этажа в выработки вышележащего этажа.

В связи с последним обстоятельством восходящий порядок отработки этажей допускается лишь на шахтах ниже III категории по газу.

Порядок отработки ярусов в панели примерно такой же, как и этажей в шахтном поле. В бремсберговой панели ярусы могут отрабатываться как по восстанию, так и по падению, если шахта по газу ниже III категории; в остальных случаях ярусы отрабатывают только в нисходящем порядке. В уклонных панелях ярусы отрабатывают в нисходящем порядке.

По простиранию ярусы можно отрабатывать как в прямом (от вскрывающей выработки к границам панели), так и в обратном (от границ панели к вскрывающей выработке) порядке. Так как длина крыльев панели намного меньше длины крыльев этажей, ярусы легче подготавливать к отработке в обратном порядке. Поэтому отработка ярусов от границ панелей нашла достаточно широкое применение.

Отдельные части шахтного поля отрабатываются в определенной последовательности во времени. В зависимости от конкретных условий одновременно в работе могут находиться один или два выемочных горизонта или блока, одна или несколько панелей и т.д. В связи с этим различают последовательную и параллельную отработку шахтного поля.

Если в одновременной работе находится только одна одноименная часть шахтного поля, то такая отработка называется последовательной, а если несколько одноименных частей шахтного поля – параллельной. Обычно стремятся к обеспечению последовательной отработки, так как при этом повышается концентрация работ и соответственно возрастает эффективность производства. Однако концентрация экономически и технически эффективна при определенных ее значениях, обусловленных комплексом горно-геологических, горнотехнических и экономических факторов. В связи с этим решение о последовательной или параллельной отработке должно приниматься в каждом конкретном случае с учетом всех влияющих факторов.

2.2. Порядок отработки пластов в свите

Пласты в свите могут отрабатываться в нисходящем, восходящем и смешанном порядке, а также одновременно или последовательно.

При восходящем порядке отработки пластов вначале отрабатывается нижний пласт свиты (группы), а затем вышележащий (или вышележащие). Он применяется при вскрытии независимых пластов со стороны лежачего бока для сокращения срока ввода в эксплуатацию шахты или нового горизонта. На сближенных пластах восходящий порядок отработки пластов применяется в основном для обеспечения безопасной разработки вышележащих пластов, опасных по внезапным выбросам угля и газа или склонных к горным ударам. Необходимым условием его применения является достаточная мощность междупластья, при которой сохраняется сплошность вышезалегающих пластов.

Нисходящий порядок отработки пластов предусматривает последовательную их выемку, начиная с самого верхнего в свите. Такой порядок должен иметь преимущественное распространение.

При смешанном порядке отработки пластов первым отрабатывается один из средних пластов в свите (группе), а затем верхние и нижние. Такой порядок в основном применяется при первоочередной отработке защитных пластов в свите, содержащей пласты, опасные по внезапным выбросам или склонные к горным ударам, а также в случае необходимости перераспределить газовыделение и горное давление между пластами.

Пласт угля, разрабатываемый с опережением для предупреждения внезапных выбросов или горных ударов на сближенном (защищаемом) пласте, называется защитным. Угольные пласты, опасные по внезапным выбросам, должны отрабатываться только после выемки защитных. Защитные пласты должны отрабатываться без оставления целиков в выработанном пространстве. Опережающая отработка защитных пластов позволяет предотвратить горные удары и выбросы, повысить устойчивость горных выработок, облегчить применение отдельных систем.

Рабочие пласты свиты могут отрабатываться одновременно или последовательно. При пологом и наклонном их залегании одновременно рекомендуется отрабатывать один пласт. Чаще всего одновременно отрабатывается не более 2–3 пластов. При этом положе­ние очистных забоев должно быть взаимоувязанным в пространстве и времени.

При последовательной отработке выемка очередно­го пласта осуществляется после окончания горных ра­бот в пределах этажа, панели или горизонта на предыду­щем пласте.

При правильно выб­ранной последовательности отработки пластов отпадает необходимость ведения гор­ных работ в местах особо опасных концентраций на­пряжений и повышенной газообильности.

Так, например, первоочередная отработка 10–15% защитных пластов в свите (группе) на глубинах 800–1500 м благодаря перераспределению горного давления и газообильности обеспечивает благоприятные условия разработки остальных 85–90% пластов.

Разработка защитного пласта, расположенного выше защищаемого, называется надработкой, ниже защищаемого – подработкой (рис. 1.15).

Работы на защитном и выбросоопасном пластах проводятся как последовательно, так и параллельно. Это означает, что защитный пласт отрабатывается не полностью, а в объеме, достаточном для защиты отдельного участка выбросоопасного пласта. При параллельной разработке крутых пластов работы на защитном пласте должны опережать работы на выбросоопасном на расстояние не меньше, чем двукратная мощность междупластья между выбросоопасным и защитным пластами. На пологом залегании работы на выбросоопасном пласте ни в коем случае не должны опережать работы на защитном.

Рис. 1.15 – Варианты отработки защитных пластов:

1, 2 – соответственно защитный и выбросоопасный (защищаемый) пласты

2.3. Стадии разработки месторождения

Разработкой месторождения называют комплекс работ по вскрытию, подготовке месторождения и очистной выемке полезного ископаемого. Полезное ископаемое чаще всего залегает глубоко под землей. Поэтому, чтобы приступить к выемке угля (отбойка его от массива и погрузка), необходимо произвести вскрытие и подготовку шахтного поля. Главная цель вскрытия и подготовки месторождения заключается в создании транспортных связей между очистным забоем и пунктом приема угля на поверхности, в обеспечении условий для безопасного перемещения людей, а также комфортных условий на рабочем месте. При этом транспортные связи понимаются в широком смысле, т.е. транспортирование угля и породы и вспомогательных грузов от очистного забоя до поверхности земли и обратно, перевозка людей к рабочим местам и обратно, подача свежего воздуха к очистным и подготовительным забоям и отвод загрязненного воздуха на поверхность, сбор воды в шахте и откачка ее на поверхность, снабжение работающих машин и различных установок электро- и пневмоэнергией и пр.

Очистная выемка (добыча угля) составляет сущность подземной разработки угля и включает комплекс процессов по отделению угля от массива, погрузки его на транспортное средство и выдачи угля в прилегающую выработку, а также все основные и вспомогательные процессы, выполняемые в очистном забое и на его сопряжениях. Термин же разработка угля имеет еще более широкий смысл, чем добыча угля, и включает в себя все основные и вспомогательные подземные и поверхностные работы, выполняемые на шахте с целью добычи угля, выдачи его на поверхность и передачи угля непосредственно потребителю или обогатительной фабрике, а также работы по вскрытию и подготовке новых запасов. Одной из особенностей технологии добычи угля является непрерывность перемещения рабочего места, которое обеспечивается систематическим воспроизводством фронта очистных забоев путем проведения основных подготовительных и выемочных выработок, включая разрезные печи. Таким образом, очистная выемка и воспроизводство фронта очистных забоев, обеспечиваемое проведением основных подготовительных и выемочных выработок, предусмотренных принятой системой разработки, являются взаимосвязанным единым процессом.

Основными процессами в технологии разработки угля считаются очистная выемка (добыча угля), транспортирование добытого угля по горным выработкам и выдача его на поверхность, его обогащение и отгрузка непосредственно потребителю.

Контрольные вопросы для самопроверки

1. Как распределены угольные ресурсы по континентам?

2. Перспективы мировой добычи и потребления угля.

3. Основные направления развития технологии использования угля.

4. Что вы знаете об образовании каменного угля?

5. На какие сорта и марки разделяются угли?

6. Назовите физико-химические и механические свойства каменного угля.

7. Что такое промышленное угольное месторождение?

8. Каким образом залегают в земной коре каменные угли?

9. Что называется пластом и какие бывают пласты по строению?

10. Назовите признак, лежащий в основе деления пластов на группы по углу падения.

11. На чем основано деление пластов на группы по мощности?

12. Назовите категории запасов угля.

13. Как производится подсчет запасов угля в шахтном поле?

14. Что такое горная выработка?

15. На какие группы делятся эксплуатационные горные выработки и чем характеризуется каждая группа?

16. Что вам известно о вертикальных выработках?

17. Для чего проходят наклонные и горизонтальные выработки и как их подразделяют?

18. Перечислите все подземные горные выработки по группам, на которые они делятся, дайте их определение.

19. Каково назначение околоствольного двора и камер?

20. Каково назначение шахтных стволов?

21. Что называется шахтным полем?

22. Каковы должны быть запасы угля в шахтном поле?

23. Как делятся шахты на категории по метану?

24. Какая зависимость существует между сроком службы, промышленными запасами и производственной мощностью шахты?

25. В чем заключается сущность деления шахтного поля на этажи и панели?

26. Что такое выемочное поле и выемочный участок?

27. В каком порядке отрабатываются части шахтного поля?

РАЗДЕЛ ВТОРОЙ. ВСКРЫТИЕ ШАХТНЫХ ПОЛЕЙ ПЛАСТОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ______