2. Требования к системам разработки угольных месторождений

Системы разработки должны обеспечивать безопасность ведения работ, их экономичность, минимальные потери полезного ископаемого и наибольшую его добычу (рис. 1).

Высокая опасность работ объясняется особой спецификой подземной разработки угля, сопряженной с опасным проявлением горного давления (обрушение пород кровли в очистных забоях, обрушение пород в подготовительных забоях, разрушение крепления в горных выработках и т. д.), разрушительными последствиями возможных взрывов метана, внезапных выбросов угля и газа, вредным влиянием на здоровье подземных рабочих запыленности и загазованной атмосферы, повышенной влажности и температуры. Обязательные условия безопасности работ — наличие не менее двух свободных выходов из очистного забоя, а также надлежащее и непрерывное его проветривание.

Под экономичностью системы разработки следует понимать получение максимальной прибыли от эксплуатации разрабатываемого участка месторождения при высоких производительности труда и уровне извлечения угля из недр, обеспечиваемых комплексной механизацией очистных работ, а также организацией производства. Экономичность системы разработки достигается путем: правильного выбора забойного оборудования, соответствующего горнотехническим условиям, для которых принята система; максимального использования этого оборудования; правильной расстановки людей в очистном забое, максимального уплотнения их рабочего времени и минимального расхода энергии и материалов на единицу добываемого полезного ископаемого.

Р ис. 1. Требования к системам разработки угольных месторождений

Кроме того, системы разработки должны допускать утилизацию и последующее использование сопутствующих добыче полезного ископаемого компонентов — газа, шахтных вод и других компонентов, а также исключать по возможности необходимость в рекультивации подработанной земной поверхности.

Принятая система разработки должна обеспечивать:

• применение комплексной механизации и автоматизации производственных процессов при высокой степени интенсификации и концентрации горных работ;

• исключение взаимного влияния подготовительных и очистных работ;

• использование рациональных способов охраны и поддержания выработок;

• возможность устройства аккумулирующих емкостей;

• стабильность длины очистного забоя при переменных элементах залегания пласта;

• обособленное разбавление выделяющегося газа по источникам его поступления;

• возможность обнаружения мелкоамплитудных нарушений и уточнения данных геологической разведки участка месторождения.

3. Классификация систем разработки угольных месторождений

Разнообразие горно-геологических условий залегания угольных пластов и технических средств их выемки предопределяет и многообразие вариантов и разновидностей систем разработки, которые характеризуются различными признаками. Все это привело к необходимости создания классификации, которая удовлетворяла бы сегодняшнему состоянию технологии подземной разработки пластовых месторождений.

В качестве основного классификационного признака при обычной технологии добычи угля принят признак разделения пласта по мощности на слои (табл.1). В соответствии с этим признаком системы разработки разделяются на два вида — без разделения на слои и с разделением на слои (наклонные, горизонтальные и поперечно-наклонные). Основной признак дополняется рядом других, которые характеризуют не столько систему разработки, сколько ее варианты.

Первый дополнительный признак — длина очистного забоя. По этому признаку системы разработки разделяются на группы: с длинными забоями (лавами и полосами); с короткими забоями (камерами, заходками, скважинами). Выделение системы разработки с длинными и короткими очистными забоями основывается не только на геометрическом признаке — длине очистного забоя, но и на глубоких технологических различиях (виды механизации и организации очистных работ).

Второй дополнительный признак — порядок проведения подготовительных выработок в выемочном поле (участке, столбе) по отношению к подвижной плоскости очистного забоя. Различают сплошную, столбовую и комбинированную системы разработки.

Из второго признака системы разработки вытекают вторичные признаки. К этим признакам относятся: условия поддержания выемочных участковых выработок; направление движения транспортирования угля и очистного забоя; направление движения отработанной струи воздуха и очистного забоя (табл. 2).

Третий дополнительный признак — направление перемещения в пространстве очистного забоя в выемочном поле (участке, столбе) по отношению к элементам залегания пласта. Различают системы разработки с подвиганием очистных забоев по простиранию, падению, восстанию, вкрест простирания и диагонально.

Системы разработки с подвиганием очистных забоев по восстанию (падению) оказываются более эффективными в сравнении с системами разработки длинными столбами по простиранию прежде всего на пластах с углами падения до 10°, особенно при наличии сложной гипсометрии, геологических нарушений и большом притоке воды.

Кроме того, по сравнению с применением сплошной системы повышается надежность работы транспорта и облегчается замена электровозной откатки конвейерной доставкой, при которой снижается трудоемкость работ на подземном транспорте. Достоинство системы с обратным порядком отработки заключается в росте скорости подвигания забоев при использовании высокопроизводительных проходческих машин. Существенными преимуществами являются также предварительная разведка участка и частичная дегазация пласта с помощью проводимых до начала очистных работ подготовительных выработок.

Элементы и параметры систем разработки, представлены на рис. 2.