Применяемые системы разработки.

СТОЛБОВЫЕ СИСТЕМЫ РАЗРАБОТКИ (а. pillar mining, longwall retreating; н. Pfeilerbau, Strebbau als Ruckbau; ф. methode d'exploitation par piliers longs, methode d'exploitation par massifs, metode d'exploitation par panneaux; и. sistema de exploration por paneles у pilares, sistema de beneficio por pilares у galerias) —

1) при подземной разработке алюминиевых месторождений — системы с предварительным (до начала очистных работ) оконтуриванием выемочных участков (столбов) подготовительными выработками. Применяется несколько разновидностей столбовой системы разработки: длинными столбами, вытянутыми по простиранию пластами по падению (в последнем случае с выемкой по падению или по восстанию), и короткими столбами квадратной или близкой к ней формы.

При столбовой системе разработки подготовительные и очистные работы разделены в пространстве и времени: в одном выемочном поле, ярусе или этаже ведутся подготовительные работы, в другом — очистные. Участковые подготовительные выработки поддерживаются в массиве полезных ископаемых; по мере отработки выемочного столба длина поддерживаемой части этих выработок, как правило, сокращается. В вариантах столбовой системы разработки с прямоточным проветриванием при бесцеликовой технологии выемки руды часть вентиляционной выработки позади очистного забоя поддерживается в выработанном пространстве. Заблаговременное проведение подготовительных выработок обеспечивает доразведку пласта в пределах выемочного столба и создаёт условия для проведения его дегазации и осушения. Указанные особенности делают столбовые системы разработки особенно эффективными при интенсивном производстве, когда очистные и подготовительные работы насыщены большим числом высокопроизводительных машин и механизмов.

При разработке алюминиевых месторождений наибольшее распространение так же получила распространение система разработки длинными столбами по простиранию При этой системе для подготовки выемочного столба от наклонной выработки в одну или обе стороны проводят этажные (ярусные) транспортные и вентиляционные штреки до границ этажа (панели). На границе размещают разрезную печь, в которой монтируют средства механизации (рис. 1).

На крутых пластах и при полевой подготовке участковые штреки проводят от квершлагов, вскрывающих пласт. Отработка выемочного столба ведётся от границшахтного поля (панели) к наклонной выработке. При разработке пологих пластов длина столба 800-1500 м, в благоприятных условиях до 2 км на нарушенных пластах длину столба уменьшают до 300-400 м. На крутых пластах значение этого параметра не превышает 300-400 м. Ширина столба соответствует длине лавы. Система разработки длинными столбами по простиранию применяется на пластах любой мощности с различными углами падения, в т.ч. на мощных пластах при выемке их с разделением на слои.

Способы и схемы проветривания выработок.

    Нагнетательный способ проветривания (рис. 1, а) имеет наибольшее распространение, на газовых шахтах он является обязательным и единственным. Его достоинство состоит в том, что призабойное пространство проветривается струей свежего воздуха, выходящего из трубопровода с большой скоростью. Эффективность этой струи сохраняется при расстоянии от конца трубопровода до забоя, равным

      где S – площадь поперечного сечения выработки в свету, м². По Правилам безопасности на газовых угольных шахтах отставание трубопровода от забоя не должно превышать 8 м, а в негазовых – 12 м.        Другим достоинством нагнетательного способа проветривания является то, что утечки воздуха через неплотности трубопровода разжижают вредные газы в исходящем по выработке потоке воздуха. При этом способе проветривания вентиляционный трубопровод на всем протяжении находится под повышенным давлением, которое распирает трубы изнутри. Это позволяет использовать легкие, гибкие трубы из герметичной ткани. Повышенное давление воздуха распрямляет и выравнивает их, уплотняя стыки и уменьшая аэродинамическое сопротивление. При нагнетательном способе проветривания ВМП устанавливается в выработке со свежей струей на расстоянии не менее 10 м от устья тупиковой выработки с тем, чтобы он не захватывал воздух из исходящей струи и не работал на рециркуляцию, а подача ВМП не должна превышать 70% количества воздуха, подаваемого к месту установки за счет проходящей сквозной струи.        К недостаткам нагнетательного способа проветривания следует отнести то, что при ведении взрывных работ ядовитые газы движутся по выработке и люди могут войти в выработку только тогда, когда содержание ядовитых газов в ней снизится до безопасных пределов. Однако при расчете проветривания учитывают то, что по мере движения газового облака от забоя выработки происходит непрерывное уменьшение концентрации ядовитых газов за счет разбавления свежим воздухом и диффузионных процессов. В результате этого на некотором расстоянии от забоя, называемом критической длиной выработки, концентрация ядовитых газов становится допустимой, поэтому при длине тупиковой выработки, большей критической, расчет проветривания ведут только на критическую длину.

Рисунок 1. Способы проветривания тупиковых выработок.

      Всасывающий способ проветривания (рис. 1, б) применяется в основном на шахтах, не опасных по газу. На газовых шахтах этот способ может применяться при использовании ВМП, допущенных для отсоса метановоздушных смесей, а также эжекторов. Основным достоинством этого способа является то, что свежий воздух отсасывается из призабойного пространства по трубопроводу, а свежий поступает к забою по выработке, поэтому она не загазовывается. Количество воздуха, необходимого для проветривания выработки, в этом случае меньше, люди могут находиться в выработке, но за пределами зоны отброса газов, которая имеет большие размеры.        Однако существенный недостаток этого способа проветривания – небольшая эффективность проветривания призабойной части и необходимость располагать конец вентиляционного трубопровода на весьма малом расстоянии от забоя, не превышающем конец его находится в зоне разлета кусков породы, трудно избежать повреждения труб.

      Использование гибкого трубопровода возможно только при установке ВМП в призабойной части, но и в этом случае с целью сохранности вентилятора к нему со стороны всасывания крепится металлическая труба.        При комбинированном способе проветривания (рис. 1, в) дополнительно к ВМП, работающему на всасывание, вблизи забоя устанавливается второй вентилятор (вспомогательный) с коротким нагнетательным трубопроводом, который эффективно проветривает призабойную зону. Подача нагнетательного вентилятора должна быть на 20-30% меньше расхода воздуха в месте его установки за счет всасывающего вентилятора. Этот способ проветривания сочетает достоинства первых двух способов. Применение его, как и всасывающего способа, целесообразно в условиях большой запыленности при комбайновом проведении выработок.        Проветривание тупиковых выработок большой длины обычно осуществляется нагнетательным способом с использованием одного или нескольких установленных параллельно вентиляторов, работающих на трубопровод большого диаметра или на два параллельных трубопровода, либо каскадной установкой нескольких вентиляторов в начале трубопровода. На шахтах, опасных по газу и пыли, применяется также рассредоточенная по длине трубопровода установка вентиляторов. При этом расстояния между вентиляторами применяются такими, чтобы каждый вентилятор располагался в зоне повышенного давления, т. е. работал с подпором от предыдущего вентилятора.        Протяженные наклонные выработки, в особенности по угольным пластам, зачастую проводятся неодиночными. В этом случае проводимые параллельно выработки соединяются между собой через определенные расстояния вентиляционными сбойками. Одна из выработок используется для подачи свежей струи за счет общешахтной депрессии, другая – для выдачи исходящей (рис. 1, г). Проветривание тупиков (за последней сбойкой) осуществляется с помощью вентиляционных труб и ВМП, установленных в выработке со свежей струей на расстоянии не менее 10 м до сбойки. По мере проведения новых сбоек старые должны изолироваться воздухонепроницаемыми перемычками. Количество сбоек необходимо принимать минимально возможным, т. к. они будут отрицательно влиять на вентиляцию при эксплуатации выработок. Проветривание печей, скатов и других восстающих выработок, проводимых на крутопадающих пластах, допускается осуществлять за счет общешахтной депрессии через предварительно пробуренные скважины диаметром не менее 0,5 м.