1. Общие сведения

Сущность одногоризонтного вскрытия состоит в том, что с поверхности примерно в середине шахтного поля проводят вертикальные стволы до отметки запроектированного горизонта и сооружают околоствольный двор, который, как и весь горизонт, будет существовать весь срок службы шахты и служить для приема и выдачи на поверхность всех запасов шахтного поля. Вскрытие же отдельных пластов осуществляется дополнительными вскрывающими выработками, чаще всего горизонтальным квершлагом. После вскрытия пластов по ним проводят подготавливающие выработки в соответствии с принятым способом подготовки. При наличии в шахтном поле только одного пласта дополнительные выработки могут не проводиться, и вскрытие его производится непосредственно вертикальными стволами.

Общими достоинствами одногоризонтного способа вскрытия шахтного поля вертикальными стволами являются:

• в течение всего срока службы шахты в работе находится один горизонт;

• отсутствуют капитальные работы по углубке стволов, подготовке новых горизонтов и в ряде случаев по переоборудованию поверхности, которые затруднительно осуществлять в условиях действующей шахты.

Общие недостатки одногоризонтного способа вскрытия вертикальными стволами состоят в следующем:

• при больших размерах шахтного поля по падению (свыше 2,5..3,0 км) появляется необходимость закладки ступенчатого уклона, что приводит к усложнению схемы транспорта (главным образом вспомогательного) и повышению трудоемкость работ на нем;

• ухудшаются условия проветривания нижнего уклонного поля вследствие увеличения пути движения воздуха по наклонным выработкам и возрастания утечек воздуха между ними;

• возрастают затраты на поддержание уклонов и ходков; затрудняется техническое обновление горизонта, так как ранее принятые решения при большом сроке отработки горизонта устаревают.

Одногоризонтные способы вскрытия шахтного поля вертикальными стволами рекомендуется применять при относительно небольших размерах шахтного поля по падению (до 3,0 км) и углах падения до 30..35°, так как при больших углах достигается предельная глубина разработки пластов — 1500 м.

В зависимости от вида дополнительных вскрывающих выработок встречаются следующие разновидности одногоризонтного вскрытия свиты пластов:

• вертикальными стволами и капитальным квершлагом (горизонтальным или наклонным);

• вертикальными стволами и капитальным гезенком;

• вертикальными стволами и слепыми стволами;

• вертикальными стволами и этажными (ярусными) квершлагами;

• вертикальными стволами и этажными (ярусными) гезенками.

2. Вскрытие вертикальными стволами и капитальным квершлагом

Этот способ вскрытия является самым распространенным при разработке свит пологих и наклонных пластов из-за его простоты. Отличительной особенностью способа является то, что после проведения стволов до уровня рабочего горизонта и сооружения на нем околоствольного двора проводится капитальный транспортный квершлаг, которым одновременно или последовательно в зависимости от принятой очередности разработки производится вскрытие всех пластов свиты (рис. 5 .6). На уровне верхней технической границы проводится вентиляционный квершлаг в пределах свиты, а к нему с поверхности — вентиляционный шурф или ствол. При небольшой глубине вентиляционный квершлаг может не проводиться, но в таком случае на каждый из пластов должен проводиться свой вентиляционный шурф.

После вскрытия каждого пласта приступают к его подготовке, т. е. к проведению подготавливающих шахтное поле выработок: при этажной подготовке — капитального бремсберга и ходков³ при них, а при панельной подготовке — главных штреков и панельных бремсбергов с ходками. Затем от бремсбергов проводятся этажные (ярусные) штреки и разрезные печи, от которых начинается очистная выемка. Порядок отработки этажей (ярусов) по линии простирания излагается в разделе "Error: Reference source not found".

Рисунок 5.6 – Одногоризонтное вскрытие свиты пластов вертикальными стволами и капитальным горизонтальным квершлагом:

1 – главный ствол; 2 – вспомогательный ствол; 3 – вентиляционный ствол (шурф); 4, 5, 6 – капитальный квершлаг соответственно вентиляционный для проветривания бремсбергового поля, транспортный и вентиляционный для проветривания уклонного поля; 7 – капитальный бремсберг; 8 – вспо­мо­гательный бремсберг; 9, 10 – этажный штрек транспортный и вентиляционный; 11 – вентиляционный ходок; 12 – вспомогательный уклон; 13 – капитальный уклон; 14 – вентиляционный ходок уклона; 15 – главный вентиляционный штрек

По завершении отработки бремсберговой ступени приступают к отработке уклонной, для чего заблаговременно проводят капитальный или панельные уклоны и ходки при них. Для проветривания уклонного поля параллельно транспортному квершлагу проводят вентиляционный квершлаг.

В том случае, если в шахтном поле залегает один пласт, вскрытие его возможно производить без капитального квершлага, т. е. непосредственно вертикальными стволами.

Схема транспорта угля при вскрытии вертикальными стволами и капитальным квершлагом (по рис. 5 .6):

• при отработке бремсберговой ступени: лава–9–7–5–1;

• при отработке уклонной ступени: лава–9–13–5–1.

Схема проветривания шахты:

• для бремсберговой ступени: 2–5–8–9–лава–10–11–4–3;

• для уклонной ступени: 2–5–12–9–лава–10–14–15–6–1.

Достоинства вскрытия свиты пластов вертикальными стволами и капитальным горизонтальным квершлагом:

• общие для вскрытия вертикальными стволами (п. Error: Reference source not found) и одногоризонтного вскрытия (п. 1.1);

• удобное сообщение между пластами и околоствольным двором с точки зрения работы вспомогательного транспорта;

• горизонтальный квершлаг может быть один, в то время как, например, наклонных надо проводить не менее двух или трех.

Недостатки вскрытия вертикальными стволами и капитальным горизонтальным квершлагом:

• общие для вскрытия вертикальными стволами (п.Error: Reference source not found) и одногоризонтного вскрытия (п. 1.1);

• большая длина квершлага при весьма пологом залегании пластов.

Условия применения вскрытия вертикальными стволами и капитальным горизонтальным квершлагом:

• любые для вскрытия вертикальными стволами;

• общие для одногоризонтного вскрытия (п. 1.1);

• при углах падения пластов свыше 8–10°.

В тех случаях, когда длина горизонтального квершлага значительна, например, при весьма пологом залегании пластов или необходимо вскрыть удаленные от основной свиты пласты, или разделить шахтное поле на примерно равные части (бремсберговую и уклонную), или при наличии геологических нарушений вместо горизонтального квершлага оказывается более выгодным проводить наклонный квершлаг (рис. 5 .7).

Рисунок 5.7 – Одногоризонтное вскрытие свиты пластов вертикальными стволами и капитальным наклонным квершлагом:

а – при вскрытии пластов выше рабочего горизонта; б – при вскрытии пластов ниже рабочего горизонта

1, 2 – ствол главный и вспомогательный; 3 – главный транспортный штрек; 4, 5, 6 – наклонный квершлаг, соответственно вспомогательный, транспортный и вентиляционный; 7 – главный штрек пласта m₁, 8 – вспомогательный бремсберг; 9 – капитальный бремсберг; 10 – вентиляционный ходок; 11, 12 – этажный штрек транспортный и вентиляционный; 13 – вентиляционный ствол; 14 – вспомогательный уклон; 15 – капитальный уклон; 16 – вентиляционный ходок уклона; 17 – вентиляционная сбойка для проветривания уклонного поля пл. m₂

Как видно из рисунка, в первом случае (а) рабочий горизонт располагается на нижнем пласте, и наклонным квершлагом вскрывается верхний пласт m₂, а во втором случае (б) рабочий горизонт располагается на верхнем пласте, и наклонным квершлагом вскрывается нижний пласт m₁. Соответственно в первом случае наклонный квершлаг выполняет функции бремсберга, во втором уклона. Если бы вскрытие этих пластов осуществлялось горизонтальным квершлагом, то при любом заложении горизонта между пластами было бы крайне неравномерное разделение шахтного поля на бремсберговую и уклонную части на одном из пластов.

Хотя данный способ и имеет название вскрытия капитальным наклонным квершлагом, в действительности приходится проводить два или три квершлага в зависимости от вида применяемого по ним транспорта (по аналогии с наклонными стволами, п. Error: Reference source not found). Как правило, транспортный квершлаг оборудуется ленточными конвейерами, поэтому он должен проводиться под углом 16..18°. Чтобы при этом обеспечить разделение шахтного поля по пластам на равные части, капитальный наклонный квершлаг проводится диагонально к простиранию, как показано на рис. 5 .7.

Схема транспорта угля (по рис. 5 .7):

• при отработке бремсберговой ступени пласта m₂: лава–11–9–7–5–3–1;

• при отработке уклонной ступени пласта m₂: лава–11–15–7–5–3–1.

Схема проветривания шахтного поля:

• при отработке бремсберговой ступени пласта m₂: 2–3–4–7–8–11–лава–10–13;

• при отработке уклонной ступени пласта m₂ 2–3–4–7–14–11–лава–12–16–17–1.

Достоинства вскрытия вертикальными стволами и капитальным наклонным квершлагом:

• общие для вскрытия вертикальными стволами (п. Error: Reference source not found) и одногоризонтного вскрытия (п. 1.1);

• длина наклонного квершлага меньше, чем у горизонтального;

• возможность последующего вскрытия нижележащих пластов без углубки стволов и подготовки нового горизонта;

• удобства обслуживания вспомогательным транспортом всех пластов свиты, пересекаемых наклонным квершлагом, одной подъемной установкой;

• возможность разделения шахтного поля по падению на равные части, если это невозможно осуществить горизонтальным квершлагом.

Недостатки вскрытия вертикальными стволами и капитальным наклонным квершлагом:

• общие для одногоризонтного вскрытия вертикальными стволами;

• наличие дополнительной транспортной ступени;

• горизонтальный квершлаг может быть один, в то время как наклонных требуется несколько.

Условия применения способа вскрытия были указаны выше.