3. Вскрытие шахтных полей наклонными стволами и штольнями

3.1. Вскрытие наклонными стволами

Первоначально, когда угольные пласты имели выход на поверхность и залегали на небольшой глубине, вскрытие шахтных полей наклонными стволами применялось довольно широко. В дальнейшем, с ростом глубины разработки, этот способ вскрытия стал терять свое значение. На смену ему пришло вскрытие вертикальными стволами. В последнее время интерес к вскрытию наклонными стволами вновь возрос, чему способствовали увеличение производственных мощностей шахт, а также концентрация и интенсификация горных работ, потребовавшие внедрения непрерывного вида транспорта угля от лавы до поверхности — конвейерного.

На шахтах с большими размерами полей обычно проходят три наклонных ствола — один главный и два вспомогательных. С увеличением размеров полей и производственной мощности шахты число стволов возрастает. Проведение значительного числа наклонных стволов обусловлено, как правило, необходимостью эффективного проветривания горных выработок. При разработке свиты пластов в качестве вспомогательных вскрывающих выработок чаще всего используются капитальные или этажные квершлаги (рис. 2.25).

Уголь от выемочного участка по бремсбергам, откаточным штрекам и капитальному квершлагу доставляется в околоствольный двор к приемному бункеру главного наклонного ствола. Из бункера уголь с помощью питателя подается на ленточный конвейер главного ствола. Данный способ вскрытия пологих пластов позволяет обеспечить полную конвейеризацию доставки угля от лавы до поверхности шахты.

Рис. 2.25. Вскрытие шахтного поля наклонными стволами и капитальным квершлагом:

1—3 — наклонные стволы (главный, вспомогательный и людской); 4 — капитальный квершлаг; 5 — вентиляционный квершлаг; 6 — шурф

Стволы проходятся в основном по пласту. При угле его падения до 18° главный ствол оборудуют конвейерами, при большем угле — скиповым подъемом. В последнем случае (при скиповом подъеме) одноступенчатый транспорт возможен на расстоянии до 1000 м. При конвейерном транспорте наклонный ствол может иметь практически любую длину.

Последовательность отработки шахтного поля, вскрытого наклонными стволами, показана на рис. 2.26. К сдаче шахты в эксплуатацию стволы должны быть пройдены на расстояние, равное наклонной высоте первого этажа. По мере его отработки стволы углубляют до откаточного горизонта следующего этажа. Откаточный штрек первого этажа после его отработки служит в качестве вентиляционного для второго этажа.

При пологом или горизонтальном залегании пластов и небольшой глубине от поверхности вскрытие можно осуществлять двумя наклонными стволами, пройденными по породам. Один ствол оборудуют конвейером, другой — канатной откаткой. В горной местности с большим перепадом абсолютных отметок рельефа в пределах шахтного поля наклонными стволами вскрывают также верхние этажи при наклонных и крутых пластах, добиваясь полной конвейеризации транспорта угля от забоя до места погрузки в железнодорожные вагоны.

Наклонными стволами может быть вскрыто также шахтное поле, содержащее свиту пластов. Наклонные стволы проходят по нижнему пласту свиты, а вышележащие пласты вскрывают квершлагами или гезенками.

Наиболее распространенная форма поперечного сечения стволов — арочная. Поперечное сечение ствола разделено на два отделения: верхнее и нижнее. В верхнем отделении располагают конвейер, в нижнем — рельсовые пути. Такое техническое решение позволяет уменьшить ширину ствола и повысить его устойчивость. Стволы крепятся анкерами и бетоном.

Д о с т о и н с т в а вскрытия наклонными стволами: возможность полной конвейеризации транспортирования угля от забоя до мест отгрузки его потребителям; большая пропускная способность ствола, оборудованного конвейером для выдачи угля; меньший срок строительства шахты и меньшие первоначальные капитальные затраты, чем при вскрытии вертикальными стволами; возможность доразведки шахтного поля и получения дополнительных данных о горно-геологических условиях месторождения.

Н е д о с т а т к и вскрытия шахтных полей наклонными стволами: большая по сравнению с вертикальными длина при вскрытии одного и того же горизонта; небольшая пропускная способность стволов при канатной откатке; повышенные затраты на поддержание и обслуживание стволов.

Применять способ вскрытия наклонными стволами целесообразно, когда выход пласта прикрыт наносами незначительной мощности (до 50—70 м), в наносах отсутствуют плывуны, залегание пластов спокойное, угол падения от 6—18. Длина наклонного ствола не должна превышать 1500—1800 м, так как при больших размерах шахтного поля по падению (более 2500 м) осложняются проветривание шахт и работа вспомогательного канатного подъема, который становится ступенчатым. Число пластов в шахтном поле — один-три, расстояние между крайними пластами — до 200 м.

Для России, Украины, Великобритании, США, Польши, Германии и других стран характерен все возрастающий объем применения проходческих комбайнов для проходки наклонных выработок (стволов).