потужність шахти повинна бути більше 1,5—2 млн т вугілля; глибина ведення гірничих робіт до 400 м; переважно пологих пластів із проходкою стволів під кутом до 17⁰, тому що сучасні стрічкові конвеєри надійно працюють при куті нахилу не більше 18⁰. Стволи бажано проходити з кутом нахилу, що відповідає куту падіння пласта, щоб уникнути перетинання пластів стволами й залишення охоронних ціликів вугілля на пересічних пластах.

Контрольні питання

Дайте класифікацію систем розкриття по групах.

У чому полягає сутність розкриття вертикальними стволами?

У чому полягає сутність системи розкриття вертикальними стволами без додаткових розкривних виробок?

Чому визначається вид системи розкриття?

У чому полягає відмінна риса системи розкриття вертикальними стволами й капітальними квершлагами?

Чи можливо застосувати систему розкриття вертикальними стволами без додаткових розкривних виробок на невеликих за розмірами шахтних полях?

У чому полягає сутність системи розкриття вертикальними стволами й капітальними квершлагами?

Як можна здійснити провітрювання бремсбергової частини при розкритті вертикальними стволами й погоризонтними квершлагами?

У чому полягає сутність системи розкриття вертикальними стволами й поверховими квершлагами? Назвіть основні недоліки системи розкриття

У чому полягає сутність системи розкриття похилими стволами й поверховими скатами?

Яким чином здійснюється провітрювання при розкритті вертикальними стволами й поверховими квершлагами?

Як можна здійснити транспортування корисної копалини при розкритті похилими стволами й поверховими скатами, якщо відкочування концентрується на нижче лежачому пласті?

При яких кутах падіння пластів застосовують конвеєри в похилому стволі?

Вкажіть область застосування й переваги системи розкриття вертикальними стволами й поверховими квершлагами.

У чому полягають недоліки систем розробки розкриття похилими стволами?

Назвіть переваги систем розкриття шахтних полів похилими стволами.

Пристволові двори. Технологічний комплекс поверхні шахти

Пристволові двори: призначення та їх склад. Технологічний комплекс

поверхні шахти: призначення та склад блоків та споруд на поверхні шахти

При розкритті родовища стволи споруджують на заздалегідь установлену глибину до запланованої відмітки транспортного горизонту, де проводять ряд горизонтальних протяжних виробок і камер.

Сукупність протяжних виробок і камер, розташованих біля стволів, призначених для обслуговування підземного господарства шахт, називають пристволовим двором (рис. 4.1).

Він призначений для зв'язку між стволами й виробками, що розкривають вугільні пласти. Виробки пристволового двору відносяться до капітальних. Термін їхньої служби обчислюється десятками років, тому них кріплять бетоном, металом,

40

Система розробки похилими шарами з обваленням покрівлі без розподілу поверху на підповерхи застосовується при виїмці окремих шарів за схемою лава-поверх довгими стовпами по простяганню.

На рис. 6.24 показаний варіант системи розробки трьома похилими шарами при польовій підготовці з виїмкою шарів у спадному порядку (розріз вхрест простягання пластів). Після проведення шарових штреків у першому шарі нарізають лаву. Штреки другого і третього шарів проводять у період відпрацьовування першого шару. Виїмку вугілля виконують комбайнами або вибуховим способом. Лави кріплять дерев'яним або металевим кріпленням. У якості спеціального кріплення використовують одно- або дворядне кріплення, дерев'яні й металеві костри. Застосовують також механізовані очисні комплекси. Управління покрівлею — повне обвалення. При виїмці другого й третього шарів посадку покрівлі виконують з огородженням привибійного простору.

Рис. 6.24. Система розробки похилими шарами з обваленням порід покрівлі без поділу поверху на підповерхи: 1, 2 – польові вентиляційний та відкотний штреки; 3 – квершлаги; 4, 5 – шарові відкотний та вентиляційний штреки

При системі розробки похилими шарами при розподілі поверху на підповерхи виїмкове поле розробляють відособленими підповерхами. У підповерсі (ярусі) розвиток гірничих робіт може йти в одному або одночасно двох-трьох шарах. Більше число шарів у роботі неприпустимо через ускладнення транспортних і вентиляційних шляхів.

Підготовку поля здійснюють основними відкотними й вентиляційними штреками й бремсбергами (рис. 6.25).

Виробки проходять спареними. Підготовку шарів до очисної виїмки здійснюють тільки в одному підповерсі (ярусі). До підготовки наступного підповерху приступають тільки після початку розвитку очисних робіт у попередньому. Другий і наступні підповерхи повинні бути підготовлені й обладнані за 1…1,5 міс до закінчення очисних робіт у першому. Роботи ведуть з випередженням нижніх підповерхів верхніми. Випередження між очисними вибоями шарів звичайно складає на крутих і похилих

65

Розробка похилими шарами виконується звичайно з обваленням покрівлі. При відпрацьовуванні з обваленням у спадному порядку в покрівлі кожного нижчележачого шару будуть знаходитися обвалені породи, що через якийсь час створюють досить стійку покрівлю, що забезпечує можливість надійного відпрацьовування нижчележачого шару.

Підготовка пласта до виїмки при розробці похилими шарами, як правило, поверхова. Поверхи можна відпрацьовувати відразу на всю похилу висоту (варіант системи лава-поверх із похилою висотою поверху 120…380 м) або з поділом їх на підповерхи (варіант системи лава-підповерх з похилою висотою підповерху 100…150 м).

Системи розробки похилими шарами з обваленням покрівлі з поділом і без поділу поверху застосовують при розробці пластів потужністю більше 3,5 м з кутом падіння до 35°, без значних тектонічних порушень; будь-якою газовістю; з бічними породами, що володіють доброю злежуваністю після обвалення; глибина відпрацьовування до 900 м.

Перевагами систем є: висока концентрація очисних робіт в пласті, можливість застосування сучасних засобів механізації. Недоліки полягають у великих втратах вугілля, у зведенні попереднього кріплення, значних витратах лісоматеріалів.

У залежності від гірничо-геологічних умов застосовують наступні різновиди системи розробки похилими шарами з обваленням порід покрівлі: без поділу поверху на підповерхи; з поділом поверху на підповерхи; з погашенням міжшарової товщі; із застосуванням гнучкого перекриття.

При розробці похилими шарами з обваленням польові штреки розміщають у породах лежачого боку групи потужних пластів. При великих відстанях між пластами (більше 200…300 м) польові штреки проходять у породах лежачого боку кожного пласта.

В усіх випадках рекомендується зворотний порядок відпрацьовування виїмкових полів.

При розробці без поділу поверху на підповерхи підготовку поля починають із проходки поверхових бремсбергів (скатів) або панельних бремсбергів і хідників, поверхових (ярусних) відкотних і вентиляційних штреків. Поверхові (ярусні) відкотні штреки звичайно розташовують в підошві пласта, причому для провітрювання в період проходки їх з'єднують із шаровим штреком першого (верхнього) шару. Іноді поверхові штреки проходять посередині пласта або в породах його лежачого боку (польові, рис. 6.23), з'єднуючи через кожні 40…60 м з нижніми шаровими (конвеєрними) штреками, горизонтальними або похилими квершлагами або гезенками.

Бремсберги з хідниками звичайно проводять із підошви пласта. У деяких випадках хідники розміщають у покрівлі пласта. Підготовку кожного шару виконують проведенням шарових відкотних і вентиляційних штреків.

64

залізобетоном, не потребуючого істотного ремонту протягом усього терміну служби.

Рис. 4.1. Схема кругового пристволового двору: 1 — скіповий ствол; 2 — клітьовий ствол; 3, 4 — вугільна й породна розвантажувальні ями; 5 — камера чекання; 6 — медпункт; 7 — ЦПП; 8 — камера головного водовідливу; 9 — водотрубний хідник; 10 — водозбірник; 11 — камера освітлюючих резервуарів; 12 — камера установки, що збезводнює; 13 - депо протипожежного потяга; 14 - гараж-зарядна; 15 - ремонтна майстерня; 1б - камера випрямної підстанції; 17 - склад ВМ; 18 - колія для стоянки пасажирського потяга; 19 - санвузол

Протяжні виробки з'єднують зі стволами й використовують для транспортування вугілля, породи, матеріалів, а також для пропуску повітря й пересування людей. Для установки електричного й механічного устаткування, ремонту електровозів, а також для обслуговування робітників споруджують камери, що із протяжними виробками з'єднують хідниками. Таким чином, пристволовий двір є свого роду станцією, на яку надходить вантаж, що підлягає видачі на поверхню шахти, і з якої відправляються состави порожніх вагонів, матеріали, устаткування до робочих ділянок.

Мається багато типів пристволових дворів. Раціональними з них вважаються такі, пропускна здатність яких забезпечує видачу проектного видобутку вугілля на поверхню з резервом у 1,5 рази. Крім того, вони повинні забезпечити умови доцільного компонування технологічного комплексу шахти.

За основний напрямок відкотних виробок пристволового двору приймають гілку клітьового ствола, що збігається з напрямком осі клітей, а гілка скіпового ствола й обгінних виробок розташовуються переважно паралельно клітьової гілки. За її розташуванням щодо транспортної магістральної виробки пристволові двори розрізняють: рівнобіжні, перпендикулярні, пітльові (рис. 4.2), діагональні й ін.

41

Рис. 6.23. Схема розміщення поверхових штреків: а – в підошві пласта; б – в породах лежачого боку; 1, 4 – поверхові відкотний та вентиляційний штреки; 2- піч; 3, 5 – шарові штреки відкотного й вентиляційного горизонту; 6 – гезенк

Рис. 4.2. Схеми пристволових дворів: а – кругового; б – пітльового; 1 – скіповий ствол; 2 – клітьовий ствол; 3 – опрокідувач; 4 – вугільний склад; 5 – породний скіп; 6 - розминка

У межах пристволового двору споруджують камери різного призначення: насосна, водозбірник, електропідстанція, розвантажувальна яма й ін.

Насосна камера (див. рис. 4.1) служить для установки не менше трьох насосних агрегатів головного водовідливу шахти. Вона розташовується в безпосередній близькості від клітьового ствола, має два хідники: горизонтальний, з'єднуючий її з клітьовою гілкою пристволового двору, й похилу, з'єднуючу камеру зі стволом (трубний хідник). Сполучення похилого хідника із шахтним стволом виконується вище пола насосної камери на відстані не менше 7 м, кут нахилу ходка не більше 30⁰. Підлога насосної камери повинна бути вище на 0,5 м рівня голівки рейок у сполученні по-рожнякової гілки пристволового двору з головною відкотною виробкою. Хідник служить для виводу водоводу в ствол. Водозбірник є резервуаром для збору шахтної води, подачі її через водозабірний колодязь до насосів для наступної відкачки на поверхню й виконує також роль відстійника.

Водозбірник із клітьовою гілкою з'єднується через камери зневоднюючої установки й освітлюючих резервуарів, у яких шахтна вода звільняється від твердих часток.

Центральна електропідстанція служить для прийому з поверхні й розподілу електроенергії між підземними споживачами. Вона звичайно примикає до насосної камери, від якої відокремлюється протипожежними дверима. З іншого боку камера з'єднується хідником з клітьовою гілкою. У горизонтальних хідниках установлюють ґратчасті й герметичні двері для ізолювання насосної камери й камери центральної електропідстанції від інших виробок у випадку погрози їхнього затоплення при раптовому прориві води в шахту.

Розвантажувальні ями, вугільна й породна, розташовуються на скіповій гілці, де виконують розвантаження вагонеток з вугіллям і породою. Під розвантажувальними ямами знаходяться камери — бункери. Нижче бункерів, на сполученні зі скіповим стволом, розташовую-

42

Цілики виймаються звичайно не повністю, але втрати при камерно-стовповій системі, як правило, менші, ніж при камерній, і складають 25-30%. При камерно-стовповій системі розробки, коли ширина камер скла­дає (має) 4-12 м, ширину міжкамерних ціликів приймають шириною, яка дорівнює 4-15 м.

Область застосування - горизонтальні та пологі пласти товщиною 1,5-3 м з відносно

стійкими породами покрівлі зі слабкою газовістю.

Перевагами камерно-стовпової системи розробки у по­рівнянні з камерною є те, що при її використанні скорочуються втрати вугілля.

Недоліком слід вважати більш низьку продуктивність праці.

Системи розробки потужних пластів з поділом на шари. Системи застосовують на пластах, виїмка яких утруднена або неможлива відразу на всю потужність. У цих випадках потужний пласт поділяють рівнобіжними площинами на шари середньої потужності. Кожен шар відпрацьовують окремо. У практиці розробки вугільних родовищ одержали поширення три способи розташування шарів: похилі шари — пласт поділяють площинами, рівнобіжними його підошві (або покрівлі); горизонтальні шари утворюються горизонтальними площинами; поперечно-похилі шарами-площинами, розташовуваними з нахилом близько 30—40° убік підошви пласта.

Шари в пласті відпрацьовують у спадному, висхідному або комбінованому порядку. Вибір того або іншого порядку, потужності окремих шарів залежить від фізико-механічного складу й властивостей вміщуючих порід і вугілля, потужності й кута падіння пласта.

У залежності від прийнятого порядку виїмки шарів вибирають спосіб управління гірським тиском. За способом управління тиском розрізняють шарові системи з обваленням вміщуючих порід і з закладкою виробленого простору.

При спадному порядку виїмки шарів для управління покрівлею застосовують обвалення порід і закладку виробленого простору.

При висхідному порядку відпрацьовування шарів управління гірським тиском здійснюють за допомогою закладки виробленого простору.

Системи розробки похилими шарами. Особливістю цих систем є те, що очисні й підготовчі роботи у всіх шарах знаходяться в тісному взаємозв'язку, зокрема, повинно суворо дотримуватися положення очисних виробок у шарах відносно підготовчих.

При розробці потужних пластів похилими шарами пласт по площинах розділяють на шари товщиною 3…5 м.

Виїмку окремих шарів виконують або послідовно, або одночасно з незначним випередженням відпрацьовування одних шарів іншими. Шарі виймають в основному довгими механізованими вибоями-лавами від меж виїмкового поля. Порядок відпрацьовування похилих шарів як спадний, так і висхідний.

63

Рис. 6.22. Камерно-стовпова система розробки

ться камери з автоматичним завантажувальним пристроєм, за допомогою якого виконується дозування необхідного обсягу вугілля (або породи) для заповнення скіпа й наступної видачі шахтною підйомною установкою на поверхню.

Депо акумуляторних електровозів складається з трьох зблокованих між собою камер: зарядної, випрямної підстанції та ремонтної майстерні. Для відокремленого провітрювання, необхідного через виділення шкідливих газів при зарядці акумуляторних батарей, проходиться збійка, що з'єднує зарядну камеру зі скіповим стволом.

Камера чекання служить для розміщення робітників, що очікують виїзду із шахти.

Камера медичного пункту служить місцем надання першої медичної допомоги підземним робітникам.

Депо протипожежного потяга призначено для розміщення протипожежного потяга й складу для збереження інструмента, інвентарю й матеріалів для гасіння підземної пожежі.

Камера для чищення зумпфа служить для установки устаткування для періодичного видалення скіпового підйому, що просипаються в зумпф при роботі, дрібного вугілля й породи.

Крім перерахованих, в пристволовому дворі маються: камера диспетчера; підземна комора; склад для збереження вибухових матеріалів тощо.

Обсяг пристволових дворів може бути орієнтовно підрахований з наступних емпіричних формул:

при застосуванні контактних електровозів V = 13,5 + (4,6 +0,9() А;

при застосуванні акумуляторних електровозів V = 12,5 + (4,9 + 0,9() А,

де V — обсяг пристволових виробок і камер у світлі, тис. м³; А — проектна річна потужність шахти, млн т;  — коефіцієнт водоприпливу, м³/т.

Технологічний комплекс поверхні шахти — будинки, споруди й устаткування, призначене для підйому, прийому, переробки й відправлення споживачам корисної копалини, прийому й складування породи, подачі повітря в шахту (а при необхідності і його кондиціонування) для провітрювання підземних виробок, забезпечення гірничих робіт електро- і пневмо-енергією, побутового обслуговування трудящих і для очищення шахтних вод.

Одне з основних вимог до технологічного комплексу — компактність, тобто максимальна щільність забудови будинками й спорудами.

Технологічний комплекс поверхні шахти складається з трьох основних блоків: головного (скіпового) ствола, допоміжного (клітьового) ствола й адміністративно-побутового комбінату (АБК) і окремо стоячих будинків і споруд, що по своїх

43

залишенням між ними ціликів вугілля. Кріплення або повність відсутне, або виконується в мінімальному обсязі.

Системи розробки смугами за спадом являють собою довгі стовпи за простяганням з відробленням виїмкового стовпа смугами шириною 16-18 м за спадом (рис. 6.19). Відробка смуг може вестися із залишенням ціликів і без залишення іх між сусідними смугами.

При камерній системі (рис. 6.20) від головних або панельних штреків проводять спо­чатку так звані горловини - вузькі виробки шириною 2 м і довжиною 3-5 м. Далі (потім) виробку роз­ширюють до 4-12 м, між камерами залишають міжкамерні цілики шири­ною 3-5 м.

Комбайни в камерах пра­цюють при кутах спаду пластів до 10⁰. Для кріплення вибоїв застосовують штангове кріплення.

При варіанті камерної системи розробки з розширенням камер зво­ротним ходом від виїмкових штреків нарі-

зають камери шириною в 1,5 рази менше передбачених проектом. Після відроблення на повну довжину каме­ру розширюють зворотним ходом до проектних розмірів (рис. 6.21).

Недоліки цього варіанта - великі втрати вугілля, які сягають 45-50%, і можливість самозаймання його.

Камерно-стовпова система розробки являє собою комбінацію камер­них і стовпових систем. Спочатку проводять камери, якими нарізають яіжкамерні стовпи, які відроблюються зворотним ходом (рис. 6.22). В зв'язку з цим при камерно-стовпових системах розробки використо­вуються два типи вибоїв: камери й західки.

62

Рис. 6.21. Камерна система розробки з розширенням камер зворотним ходом

технологічних і спеціальних вимогах не можуть бути зблоковані. До них відносяться: вентиляторна установка, відкрита електропідстанція, резервуар для води, естакада, градирня й ін. (рис. 4.8).

Рис. 4.8. Генеральний план промислового майданчику шахти “Ждановська-Капітальна” виробничого об’єднання “Шахтерськантрацит” (виробнича потужність 3,6 млн. на рік): 1 – блок головного й допоміжного стволів; 2 – збагачувальна установка; 3 – котельня; 4 – аміністративно-побутовий комбінат; 5 – склад кріпильних матеріалів; 6 – електропідстанція; 7 – вентиляторна установка; 8 – вугільний склад; 9 – вугленавантажувальний пункт

Блок головного ствола складається із шахтної піднімальної установки, приміщення технологічного комплексу з прийому вугілля й породи, пункту безбункерного навантаження вугілля в залізничні вагони, станції навантаження породи, котельні й приміщення підйомних установок.

Шахтна підйомна установка складається з підйомної машини, копра з направляючими шківами, підйомних судин (кліті, скіпи), завантажувальних і розвантажувальних пристроїв і підйомних канатів. Піднімальні установки бувають клітьові й скіпові. Клітьовими установками вугілля або породу піднімають у вагонетках, що в пристволовому дворі закочують у кліть, а на поверхні викочують з неї і направляють до перекидача для розвантаження. Скіповими установками вугілля або породу піднімають у скіпах, що завантажують в пристволовому дворі й розвантажують у бункер на поверхні за допомогою спеціальних пристроїв. Людей, матеріали, устаткування піднімають і опускають клітьовими підйомними установками.

Блок допоміжного ствола обслуговує спуск і підйом людей, спуск кріпильних і інших матеріалів і устаткування, відкочування й обмін вагонів у клітях на поверхні. До складу блоку включається копер, комплекс з обміну вагонів, приміщення ремонтних майстерень, матеріальні склади, калориферна й компресорна, якщо на шахті використовується енергія стиснутого повітря.

Блок адміністративно-побутового комбінату (АБК) являє собою комплекс примі щень допоміжного призначення й складається з трьох основних частин: адміністративно-конторської, залу зборів і лазневої частини, гардеробні, лампову, станцію питної води, і пральні. АБК розташовується окремо від блоку допоміжного ствола

й з'єднується з ним утепленим переходом (галереєю або тунелем).

Будинок вентиляторної установки споруджують біля скіпового ствола й з'єднують з останнім за допомогою спеціальних підземних каналів.

Будинок калориферної установки, призначеної для підігріву повітря, що надходить у шахту, у зимку, розташовують біля повітряподаючих стволів шахти. Для

44

Виїмкові поля відробляються від меж до проміжного квершлагу. Ширина щитових стовпів 24-30 м при товщині пластів більше 5 м і 30-50 м при товщині менше 5 м.

Область застосування - круті та круто-похилі пласти (40⁰ і більше), потужністю від 1,2 до 10 м.

Переваги: висока продуктивність; низька собівартість вугілля; відсутність робіт по кріпленню; незначні витрати лісоматеріалів; самопливний рух вугілля.

Недоліки: значні експлуатаційні втрати вугілля (до 40 %); висока питома вага підготовчих та нарізних робіт; відносно високі витрати металу; необхідність постійності потужності та кута спаду пластів; висока пожежонебезпечність.

Рис. 6.16. Система розробки крутих пластів довгими стовпами за падінням агрегатами типу АЩМ або АНЩ

До систем розробки короткими очисними вибоями ввдносять системи, у яких довжини очисних вибоїв не перевищують 20 м.

При камерних системах розробки основним елементом системи є камера. Виїмка камер виконується прямим ходом, зворотним або перпендикулярно до довгої осі камери (поперечна виїмка)(рис. 6.17). Основними параметрами камерних систем розробки є ширина

ціликів, ширина й довжина

камер, розміри виїмкових

дільниць, число одночасно

вироблюваних камер.

Характерною особливістю систем розробки короткими стовпами є поділ виїмкового поля підготовчими виробками на стовпи, що мають форму близбку до квадрату (рис. 6.18). Відробку стовпів виконують окремими камерами з

61

Рис. 6.17. Порядок відпрацьовування камер: а – прямим ходом; б – зворотним; в – поперечна виімка

Рис. 6.18. Система розробки короткими стовпами