Глава 2.Шахта. Шахтное поле. Запасы угля и их подсчет

2.1.Общие сведения. Типы шахт

Угольные месторождения занимают по площади десятки и сотни квадратных километров и разрабатываются отдельными шахтами или угольными разрезами.

Шахтой называется горное предприятие по добыче угля подземным способом, а разрезом — открытым способом. В понятие «шахта» включаются также наземные сооружения и подземные выработки, предназначенные для разработки месторождения.

В зависимости от размеров, а, следовательно, и запасов угля месторождение может разрабатываться одной или несколькими шахтами. В последнем случае месторождение разделяется на отдельные части — шахтные поля.

Различают следующие типы шахт: индивидуальная, объединенная и шахтоуправление.

Индивидуальная шахта — это самостоятельно функционирующее производственное предприятие по добыче угля в пределах отведенного ему шахтного поля.

Объединенная — это две или несколько индивидуальных шахт, соединенных (сбитых) между собой горными выработками для транспортирования добычи каждой шахты и выдачи ее на поверхность одной из них. Целью такого объединения является сокращение штата рабочих по обслуживанию поверхностей и управленческого аппарата.

Шахтоуправление — это группа индивидуальных шахт, обычно близко расположенных, каждая из которых работает, как самостоятельная, однако административное управление ими общее.

Основными параметрами, характеризующими шахту как производственную единицу, являются: размеры шахтного поля, балансовые и промышленные запасы, мощность и срок службы шахты.

2.2.Шахтное поле

Шахтным полем называется месторождение или его часть, отводимая шахте для разработки.

Границами шахтного поля являются поверхности, ограничивающие его по простиранию, восстанию и падению и отделяющие его от остальной части месторождения. При негоризонтальном залегании пластов различают: границу шахтного поля по восстанию — верхняя техническая граница; границу по падению — нижняя техническая граница и границы шахтного поля по простиранию, которые принято именовать по названию сторон света, например, восточная (западная, северная, южная) техническая граница.

Границы шахтного поля могут быть фиксированными и условными.

Фиксированные (естественные) границы могут определяться: контурами самого месторождения, если на нем располагается одна шахта; контурами рабочей мощности пласта или кондиционной характеристики его, например, по содержанию золы или серы и др.; выходом пласта под наносы; крупными геологическими нарушениями; охранными целиками под зданиями и сооружениями на поверхности, под железными дорогами и крупными водоемами.

Условные границы шахтного поля устанавливаются на основании технико-экономических расчетов и утверждаются Государственной комиссией по запасам (ГКЗ). К условным относятся также границы шахтных полей соседних шахт.

В производственной практике и горнотехнической литературе шахтные поля принято изображать в виде проекций на горизонтальную плоскость, а для крутых пластов — на вертикальную. В учебной литературе шахтные поля обычно изображаются в виде разрезов в плоскости пласта, поскольку все размеры, как по падению, так и простиранию получаются неискаженными.

Для полной характеристики шахтного поля с точки зрения формы и условий залегания пластов служат так называемые гипсометрические планы, которые представляют собой рельефное изображение поверхности почвы пласта в виде изогипс.

Изогипса — это линия, соединяющая точки почвы пласта с одинаковой высотой (отметкой) относительно уровня моря. Например, изогипса –500,0 м означает, что все точки ее располагаются на 500 м ниже уровня моря¹. По изогипсам можно судить об изменении направления простирания пласта и угла его падения.

При выдержанной гипсометрии угольного пласта, т. е. при правильном его залегании, шахтное поле имеет форму прямоугольника (рис. 2 .2), вытянутого по простиранию; при неправильном залегании (при непостоянстве углов падения и направления простирания) — неправильную форму (рис. 2 .3).

Рисунок 2.2 – Шахтное поле при правильном залегании угольного пласта

На рис. 2 .4 показан план шахтного поля по пласту h₇ шахты им. М. Горького в Донбассе, форма которого близка к треугольной. Границами этого шахтного поля по простиранию и падению являются крупные геологические нарушения: Мушкетовский и Французский надвиги. Граница по восстанию принята по нижним границам ранее действовавших шахт №4–4^бис, «Центральная» и №31.

Рисунок 2.3 – Шахтное поле при неправильном залегании пласта

1 – выход пласта под наносы; 2,3 – соответственно верхняя и нижняя технические границы; 4 – восточная техническая граница; 5 – западная техническая граница (по линии сброса)

При линзообразном залегании пласта границы устанавливаются по контуру его рабочей мощности, что и предопределяет сложную конфигурацию шахтного поля (рис. 2 .5).

Размеры шахтных полей индивидуальных шахт при пологом и наклонном падении разрабатываемых пластов колеблются в пределах от 3 до 10 км по простиранию и до 3..4 км по падению, а шахт блочного типа — 10..20 км по простиранию и до 4..5 км по падению.

Рисунок 2.4 – Шахтное поле, ограниченное по простиранию и падению геологическими нарушениями

Рисунок 2.5– Конфигурация шахтного поля при линзообразном залегании пласта 1 – граница рабочей мощности пласта и граница шахтного поля

При крутом и крутонаклонном залегании пластов размеры шахтных полей примерно такие же, как и при пологом и наклонном, а по падению значительно меньше — до 1,5..2,0 км, что связано с предельно допустимой глубиной разработки угольных пластов, которая в Донбассе может составить, примерно, 1600 м.

Из приведенных выше данных видно, что размеры шахтных полей по простиранию, как правило, всегда больше, чем по падению, что определяется технико-экономическими расчетами: затраты на проведение горизонтальных выработок, проводимых по простиранию, и транспорт угля по ним меньше, чем по наклонным, проводимым по падению пласта. Помимо этого здесь играет роль и возрастание глубины разработки, что имеет свои отрицательные последствия, приводя к удорожанию добычи угля.