Глава 4.Комбинированные системы разработки
4.1.Общие сведения
Комбинированными называются системы, содержащие в себе комбинации элементов и признаков нескольких систем разработки, например сплошной и столбовой. Целью такой комбинации является стремление использовать преимущества как сплошных, так и столбовых систем разработки и устранить или сгладить некоторые из присущих им недостатков. Следовательно, в конкретных горно-геологических и производственных условиях комбинированные системы должны обеспечить определенный эффект. В противном случае следовало бы применять одну из входящих в комбинацию систем с лучшими показателями.
Следует различать два вида комбинаций длиннозабойных систем разработки: сплошных со столбовыми и столбовых со сплошными. Критерием отнесения к тому или иному виду систем служит признак расположения и поддержания выемочных выработок, причем, определяющей является транспортная выработка.
Если транспортная выработка проводится одновременно с очистными работами, поддерживается в выработанном пространстве и подвержена влиянию очистных работ (признаки сплошной системы), а вентиляционная проведена заблаговременно до начала очистной выемки или же используется повторно, находясь в массиве угля или в зоне установившегося горного давления (признаки столбовой системы), то это комбинация сплошной системы со столбовой.
Напротив, если транспортная выработка имеет признаки столбовой системы (то есть, пройдена заблаговременно до начала очистных работ, поддерживается в массиве или в зоне установившегося горного давления), а вентиляционная имеет признаки сплошной системы (то есть поддерживается в выработанном пространстве и испытывает влияние очистных работ), то это комбинация столбовой системы со сплошной.
4.2.Комбинированные системы разработки сплошной со столбовой
Основная цель такой комбинации систем состоит в уменьшении объема проведения выемочных выработок за счет их повторного использования.
В представленной на рис. 4 .31, а разновидности комбинированной системы разработки лава-этаж (ярус) транспортный штрек проводят точно так же, как и при сплошной системе разработки с опережением забоя лавы или же одним с ней забоем. В качестве вентиляционного используют бывший транспортный штрек вышележащего этажа, который обычно находится в удовлетворительном состоянии, так как до полного окончания отработки крыла по нему производилась транспортировка угля. Как правило, сечение транспортного штрека больше, чем у вентиляционного, поэтому, допуская уменьшение площади поперечного сечения до необходимого, можно снизить затраты на его поддержание. При этом целесообразно применять крепи повышенной податливости.
|
|
Рисунок 4.31 – Комбинированная система разработки сплошной со столбовой: а – с выемкой по простиранию; б – с выемкой по восстанию 1, 2 – соответственно транспортный и вентиляционный (бывший транспортный) ярусные штреки; 3 – полевая вентиляционная сбойка; 4, 5 – соответственно транспортный и вентиляционный главные штреки; 6 – выемочный бремсберг; 7 – вентиляционный ходок |
Для проветривания участка проводят дополнительную фланговую выработку, по которой исходящая струя поступает на основной вентиляционный штрек, шурф или ствол. Вентиляционная сбойка проводится либо по пласту с охраной целиками угля или же по пустым породам, как показано на рис. 4 .31, а.
Достоинства: повторное использование штрека и прямоточная схема проветривания участка, исключающая утечки воздуха через выработанное пространство.
Недостатки: необходимость проведения дополнительной фланговой выработки и сложность ее проветривания при проходке; усложняется доставка материалов и оборудования по вентиляционному штреку.
Условия применения: тонкие пологие и наклонные пласты с устойчивыми боковыми породами и невысокой газоносностью.
Комбинированная система разработки с выемкой одинарными лавами по восстанию показана на рис. 4 .31, б. В этой разновидности системы отпадает надобность в проведении наклонной вентиляционной сбойки, однако проводится главный вентиляционный штрек. Если в качестве вентиляционного используется повторно бывший главный транспортный штрек, выгодность системы резко возрастает.
Комбинированная система разработки парными штреками1 представлена на рис. 4 .32.
Свое название эта система разработки получила еще до введения средств механизации очистных работ, когда длина лав не превышала 30–40 м. Такая длина была равна ширине забоя пары штреков с общей раскоской между ними для размещения породы от их проведения. В настоящее время при длине лав 150–200 м это название утратило свой смысл и продолжает существовать в силу традиции.
Система парных штреков чаще применяется при панельной подготовке, а при небольших размерах шахтного поля и при этажной.
Сущность системы заключается в том, что нечетные ярусы (этажи) отрабатываются по сплошной системе, а четные — длинными столбами. В первый период выемку ведут в первом и третьем ярусах по сплошной системе разработки (а), благодаря чему при подходе лав к границе панели во втором ярусе оконтуривается длинный столб по простиранию. На границе панели проводят разрезные печи в столбах, которые отрабатывают обратным ходом, то есть по принципу длинных столбов по простиранию (б). Одновременно отрабатывают 5-й ярус сплошной системой и поддерживают транспортный штрек ранее отработанного 3-го яруса. В третий период отрабатывают по столбовой системе 4-й и 6-й ярусы (в). Таким образом, в каждый период в панели работают четыре лавы.
|
|
Рисунок 4.32 – Комбинированная система разработки парными штреками: а, б, в – последовательность отработки ярусов |
|
При отработке длинных столбов бывший вентиляционный штрек нижележащего яруса используется в качестве транспортного, как показано на рис. 4 .32. Это вынуждает проводить вентиляционные штреки таким же сечением, как и транспортные, и оборудовать приемные площадки для выдачи угля в каждом ярусе.
Чтобы использовать один и тот же штрек в качестве транспортного, на практике поступают следующим образом. Транспорт угля по лаве осуществляют снизу вверх (рис. 4 .33, а) с нисходящим проветриванием забоя, что на газовых шахтах допустимо при углах падения не более 10°, либо проводят в выработанном пространстве ранее отработанного яруса передовые участковые бремсберги (рис. 4 .33, б).
|
|
Рисунок 4.33 – Схемы транспортирования угля из лав, отрабатываемых обратным ходом в системе разработки парными штреками:
а – на транспортный штрек вышерасположенного отработанного яруса; б – на транспортный штрек нижерасположенного отработанного яруса с проведением в выработанном пространстве участковых бремсбергов
1 – бывший транспортный штрек вышерасположенного яруса; 2 – бывший вентиляционный штрек нижерасположенного яруса; 3 – промежуточный участковый бремсберг
Последний вариант применяется на глубоких шахтах Донбасса из-за трудности поддержания вентиляционных штреков по всей их длине в рабочем состоянии, а также с целью применения в пределах выемочного поля конвейерного транспорта, для чего участковые бремсберги проводят в местах, ограничивающих более или менее прямолинейные участки штрека.
Достоинства системы разработки парными штреками:
быстрый ввод очистных забоев в работу после проведения панельного бремсберга;
возможность одновременной отработки нескольких лав в крыле панели без взаимного влияния очистных работ в смежных лавах на состояние транспортных и вентиляционных штреков;
снижение объема проведения подготовительных выработок: для трех лав проводят четыре штрека вместо шести, которые необходимы, например, при чисто столбовой системе разработки лава-ярус;
снижение потерь угля за счет отсутствия междулавных целиков;
на пластах, опасных по выбросам угля и газа, отпадает необходимость проведения противовыбросных мероприятий на концевых участках лав, отрабатываемых обратным ходом, так как краевые части столба, подготовленного лавами прямого хода, дегазируются и разгружаются от горного давления. Например, при применении системы парных штреков при отработке весьма выбросоопасных пластов h7 и h10 в Донецко-Макеевском районе в течение более 20 лет в лавах, отрабатываемых обратным ходом, не было отмечено ни одного внезапного выброса.
Недостатки:
высокая трудоемкость поддержания штреков, особенно в период их повторного использования;
при обратной выемке штреки на сопряжении с лавами испытывают большое горное давление, и в этих местах нередко происходят обрушения пород.
Условия применения: пологие пласты мощностью до 1,2–1,3 м любой газоносности и степени опасности по выбросам, с устойчивыми и средней устойчивости боковыми породами.