1. Способы подготовки шахтных полей. Схема деления шахтного поля.

Для обеспечения рациональной и экономически эффективной отработки запасов шахтное поле делят на более мелкие части.

Различают шахтные поля с делением и без деления на блоки.

Блок часть шахтного поля, вскрытая с поверхности воздухоподающими и воздухоотводящими блоковыми стволами, предназначенными для обеспечения независимого (секционного) проветривания выработок, расположенных в его границах, спуска и подъема людей, материалов, оборудования. Подъем полезного ископаемого и породы осуществляется по главным стволам, которые обслуживают все блоки данного шахтного поля.

В любом случае при разработке пологих угольных пластов шахтное поле в зависимости от его размеров по падению при вскрытии вертикальными стволами дополнительно делят на две, три и более примерно равные части. Каждую такую часть называют горным горизонтом или ступенью.

Горизонт (ступень)—часть шахтного поля, одной из границ которого по падению является главный транспортный штрек, а второй — верхняя или нижняя граница шахтного поля.

Часть шахтного поля, расположенную выше главного откаточного штрека, называют горизонтом по восстанию, а расположенную ниже откаточного штрека — горизонтом по падению. В этом случае вместо термина «горизонт» допускается применение термина «поле». Поля по восстанию и падению обслуживаются бремсбергами и уклонами, поэтому их называют соответственно бремсберговыми и уклонными полями.

Шахтное поле и, следовательно, горизонты делят на крылья.

Крыло шахты — часть шахтного поля, которая расположена по одну сторону от вертикальной плоскости, проведенной вкрест простирания пласта и проходящей через вскрывающую выработку: вертикальный или наклонный ствол, капитальный бремсберг или уклон. Крылья обычно обозначают частями света.

Как исключение, при сложном рельефе поверхности бывают и однокрылые шахтные поля, в которых вскрывающую выработку сооружают около одной из границ шахтного поля. Горные горизонты в шахтном поле в зависимости от геологических, технических и экономических факторов делят на более мелкие части: этажи, панели, длинные столбы по падению или восстанию пласта. В этой связи различают этажный, панельный способ и погоризонтный способы подготовки шахтного поля. Применяют и так называемый комбинированный способ подготовки.

Этажный способ подготовки.

Этаж — часть пласта в шахтном поле, границами которой по падению являются штреки — откаточный и вентиляционный, а по простиранию — границы шахтного поля. Штреки, ограничивающие этаж, обычно называют этажными. Все этажи в пределах горного горизонта обслуживаются одним бремсбергом или уклоном, которые называются капитальными. На крутонаклонных и крутых пластах, в отличие от пологих, каждый этаж обслуживается своими квершлагами: снизу — откаточными, сверху — вентиляционными.

Расстояние по линии падения пласта между верхней и нижней границами этажа называют наклонной высотой этажа. Для пологих и наклонных пластов наклонную высоту этажа определяют расчетом. Она может быть от 200 до 500 м. Необходимо, чтобы производственная мощность шахты при этом обеспечивалась очистными забоями, расположенными в пределах только одного этажа.

Панельный способ подготовки. Если пласт в пределах шахтного поля или горизонта делят по простиранию на участки, вытянутые по падению от верхней границы горизонта до нижней (рис. 2.3, б), то такие участки называют панелями, а способ подготовки шахтного поля — панельным.

Панель — часть пласта в пределах шахтного поля или горизонта, обслуживаемая самостоятельным комплексом горизонтальных или наклонных транспортных и вентиляционных выработок. Границами панели являются по падению границы горизонта, но простиранию — граница шахтного поля или условные линии — границы смежных панелей. Размер панели по простиранию находится в пределах до 1500—2500 м, по падению 1000—-1200 м. По падению пласта панель делят на более мелкие участки, вытянутые по простиранию — ярусы.

Ярус — часть пласта в пределах панели, ограниченная по падению выемочными (ярусными) штреками (конвейерным и вентиляционным), а по простиранию — границами панели.

Панельный способ деления шахтного поля на части по сравнению с этажным имеет следующие преимущества: позволяет технически более просто увеличить нагрузку на пласт и, следовательно, концентрацию работ на одном пласте; обеспечивает большие возможности применения прогрессивного поточного конвейерного транспорта от очистного забоя до главного откаточного штрека, а также создает благоприятные условия для отработки ярусов от границ панели к наклонной выработке. Все это обеспечивает условия для высокопроизводительной работы очистных забоев.

Недостатки панельного способа — необходимость проведения большего числа наклонных выработок, чем при этажном способе, и увеличение объема работы подземного транспорта по штрекам примерно на 20—30 % за счет «перепробега» грузов (угля) по штрекам.

Погоризонтный способ подготовки. В настоящее время широкое распространение получила и такая разновидность подготовки шахтного поля, при которой горизонт рассматривается как один этаж, границами которого являются главные откаточный и вентиляционный штреки. Горизонт делят на выемочные столбы, вытянутые по восстанию или падению пласта.

Если пласт в пределах горизонта делят по простиранию месторождения на выемочные участки, вытянутые по восстанию или падению от верхней границы горизонта до нижней, то такой способ подготовки называют погоризонтным (рис. 2.3, в).

В каждом участке (столбе) размещают одну или две лавы, забои которых располагаются по простиранию и перемещаются по падению пласта в бремсберговой части шахтного поля и по восстанию — в уклонной. Лавы обслуживаются наклонными выработками.

Погоризонтный способ подготовки применяют: на пластах с углами падения до 10—12° и мощностью до 3,5—4 м, когда выемочный столб отрабатывают по падению, и до б—8°, если выемка запасов происходит по восстанию пласта, а его мощность не превышает 2 м; при любой газоносности пластов и чем она выше, тем предпочтительнее применение этого способа; умеренной водообильности вмещающих пород. Погори-зонтному способу также отдают предпочтение при сложной гипсометрии пласта, так как выемочные выработки в столбе проводят по направлению, что обеспечивает их параллельность, а также при наличии непереходимых геологических нарушений с расположением, близким к линии падения пласта, между которыми и размещаются выемочные столбы. Применение погоризонтного способа подготовки обусловлено расширением объема применения механизированных комплексов, для которых необходимо иметь стабильную длину лавы, а также увеличением природной газоносности пластов из-за перехода горных работ на большую глубину. Преимущества: снижаются капитальные затраты на подготовку новых горизонтов, обеспечиваются условия для более производительной работы механизированных комплексов и, следовательно, роста нагрузки на лаву, обособленного проветривания источников выделения метана. Упрощается схема подземного транспорта.

Недостатки погоризонтного способа связаны с дополнительными трудностями, обусловленными проведением, особенно на шахтах, сверхкатегорных по газу (метану), и эксплуатацией длинных наклонных выработок.

Комбинированный способ подготовки. Если пласт в пределах отдельных горизонтов шахтного поля делят на части различными способами, то такой способ подготовки называют комбинированным (рис. 2.3, г). При этом, например, бремсберговую часть шахтного поля делят на панели, а уклонную — на выемочные столбы.

Комбинированный способ подготовки шахтного поля применяется при существенно изменчивых геологических условиях залегания пластов (переменный угол залегания по линии падения, увеличение газоносности, выявление крупных геологических нарушений и др.), а также при необходимости увеличения добычи на шахте, особенно при ее реконструкции.