Системы разработки курс лекций

На рис. 5.5 показан вариант камерной системы разработки сильвинитового пласта при прямом порядке отработки панели (блока). Подготовка панели (блока) включает проведение конвейерного штрека 3, транспортного штрека 4, выемочного штрека 5 и вентиляционных штреков 6. Конвейерный и транспортный штреки проводятся по подстилающей каменной соли или по нерабочему пласту Красный-3 и периодически сбиваются между собой сбойками (на рис. 5.5 сбойки условно не показаны). Расстояние между сбойками не превышает 200 м. Конвейерный штрек располагается по оси панели (блока) и оборудуется ленточным конвейером. Выемочный штрек 5 проводится по сильвинитовому пласту по оси панели (блока), разделяя панель (блок) на две полупанели (полублока). С конвейерного штрека на выемочный пробуриваются рудоспускные скважины диаметром 0,5 м. Вентиляционные штреки 6 проводятся по пласту на границах панели. При прямом порядке отработки панели (блока) пластовые штреки опережают очистные работы не более чем на 300 м. Все штреки проводятся, как правило, в широтном направлении.

Рис. 6.5. Камерная система разработки сильвинитовых пластов на рудниках Верхнекамского месторождения калийных солей при прямом порядке отработки панели (блока)

131

Очистные работы ведутся одновременно в обеих полупанелях (полублоках). Очистные камеры ориентированы в меридиональном направлении. На рис. 5.5 показаны двухходовые по ширине очистные камеры, отрабатываемые с наложением ходов комбайна. Зарубка на камеры перпендикулярна оси выемочного штрека. Это требует разворота комбайна поперек выемочного штрека и, соответственно, ширины выемочного штрека, определяемой длиной комбайна. Такая ширина выемочного штрека возможна только при устойчивых породах кровли.

Добытая в очистных камерах руда самоходным вагоном транспортируется по камере 7 до выемочного штрека 5 и через ближайшую рудоспускную скважину 8 перегружается на ленточный конвейер, установленный на панельном (блоковом) конвейерном штреке 3.

Свежая струя воздуха подается по выемочному штреку 5. При большой длине панели (блока) свежая струя может подаваться по транспортному штреку 4 и выходить в рабочую зону пласта через специально пройденные уклоны или гезенки (иногда через скважины). Исходящая струя из камер выходит на вентиляционные штреки 6. Проветривание тупиковых ходов очистных камер производится вентиляторами местного проветривания. Проветривание ходов расширения камеры с наложением по высоте или по ширине осуществляется за счет общешахтной депрессии (рис. 5.5, южная полупанель). Иногда для улучшения проветривания при отработке ходов с наложением в камеру заводят вентиляционный став от вентилятора местного проветривания длиной до 40 м.

При отработке панели (блока) прямым порядком возникают сложности с проветриванием очистных работ, т.к. воздух с выемочного штрека стремится через ближайшие отработанные камеры уйти на вентиляционные штреки. Для предотвращения утечек свежей струи на вентиляционные штреки в отработанных камерах приходится возводить перемычки, как это показано на рис. 5.5. Возведение перемычек требует существенных трудовых и материальных затрат, что снижает показатели по системе разработки. На рудниках применяют несколь-

132

ко технических решений, которые позволяют сократить объем возводимых перемычек при прямом порядке отработки панели (блока). Два из них показаны на рис. 5.6.

Рис. 5.6. Технические решения, направленные на уменьшение трудозатрат на возведение перемычек для изоляции камер при прямом порядке отработки панели (блока)

Первый из них (рис. 5.6, а) предусматривает при подходе к вентиляционному штреку поворот комбайна и выход на штрек не всем, а только частью исполнительного органа комбайна. Образующееся при этом окно составляет примерно 10 % от площади исполнительного органа комбайна, и, соответственно, примерно в 10 раз сокращается объем возводимой в камере перемычки, по сравнению с тем, как если бы комбайн вырубался на вентиляционный штрек всем исполнительным органом, как показано на рис. 5.5.

При втором варианте, показанном на рис. 5.6, б, панель (блок) делится на мини-блоки. В каждом мини-блоке с вентиляционного штрека и параллельно ему проводится дополнительный вентиляционный штрек, на который выбиваются 4–5 очистных камер. После отработки мини-блока достаточно возвести одну перемычку на дополнительном вентиляционном штреке – и при этом будут изолированы все очистные камеры в мини-блоке. Таким образом, при применении мини-блоков объем работ по возведению перемычек сокращается в 4–5 раз.

К недостаткам рассматриваемого варианта камерной системы при прямом порядке отработки панели (блока) относится и поддержание выемочного и вентиляционных штреков позади

133

фронта очистных работ, что также требует дополнительных затрат.

На рис. 5.7 показан вариант камерной системы разработки сильвинитовых пластов при обратном порядке отработки панели (блока). Этот вариант системы во многом аналогичен рассмотренному выше, но тем не менее имеет ряд существенных отличий.

Рис. 5.7. Камерная система разработки сильвинитовых пластов на Верхнекамском месторождении калийных солей при обратной отработке панели (блока)

Прежде всего следует отметить, что выемочный (5) и вентиляционные (6) штреки поддерживаются впереди очистных работ в массиве пласта, что значительно удешевляет работу. Кроме того, значительно упрощается проветривание панели (блока), сокращаются утечки свежей струи воздуха, отпадает необходимость возведения перемычек для изоляции отработанных камер.

134

Однако этот вариант требует значительного времени на подготовку панели (блока), т.к. требуется пройти все штреки на всю длину панели (блока) до начала очистных работ. Недостатком является и тот факт, что в связи с большой длиной выемочных и вентиляционных штреков их приходится периодически сбивать разрезными штреками (на рис. 5.7 не показаны). Расстояние между разрезными штреками принимается исходя из того, что длина тупиковых частей подготовительных выработок не должна превышать 300 м, что установлено действующими «Специальными мероприятиями…». В период очистной выемки разрезные штреки расширяются до параметров очистных камер.

Оба рассмотренных выше варианта камерной системы разработки применялись и применяются на рудниках БПКРУ-1, СКРУ-1, СКРУ-2 и СКРУ-3, на которых устойчивость пород кровли сильвинитовых пластов достаточно высокая и позволяет иметь широкий выемочный штрек.

Иная картина на рудниках БПКРУ-2 и БПКРУ-4, где устойчивость пород кровли сильвинитовых пластов значительно хуже. На рис. 5.8 показан вариант камерной системы разработки, применяемый на руднике БПКРУ-2. На этом руднике применяется панельная подготовка шахтного поля и, главным образом, обратный порядок отработки панелей, что связано с неустойчивыми породами кровли пластов.

Подготовка панели заключается в проведении по оси панели конвейерного штрека 3, на котором монтируется ленточный конвейер. Одновременно с проведением конвейерного штрека и параллельно ему проводятся два (северный и южный) выемочных штрека 4. Между конвейерным и выемочными штреками оставляются межштрековые целики, шириной 7–9 м каждый. Конвейерный и выемочные штреки сбиваются разгрузочными сбойками 6. Примерно в 60 м от выемочных штреков проводятся два (северный и южный) вентиляционных штрека 5, которые из-за своего расположения получили название сближенных вентиляционных штреков. Применение сближенных вентиляционных штреков на руднике БПКРУ-2 позволяет избежать влияния горного давления от отработанной панели 1

135

на вентиляционные штреки, что очень важно при неустойчивых породах кровли пластов. Для уменьшения тупиковой части вентиляционных штреков в период проведения выемочные штреки и вентиляционные периодически сбиваются разрезными штреками 7. Все выработки на панели проводятся одним ходом комбайна без расширения, что вызвано неустойчивыми породами кровли пластов на руднике.

Рис. 5.8. Камерная система разработки, применяемая на руднике БПКРУ-2

Очистные камеры 8 одноходовые по ширине и высоте на обоих разрабатываемых на руднике пластах. Параметры системы разработки на руднике: на пласте АБ ширина камеры изменяется от 3,2 до 4,4 м, ширина междукамерного целика – 5,6–7,3 м, на пласте Красный-2 ширина камеры 6,1 м, ширина междукамерного целика 3,9–4,9 м. Камеры на пласте АБ отрабатываются с присечкой коржа в кровле до 0,4 м. Камеры на пласте Красный-2 отрабатываются с оставлением защитной пачки в кровле пласта мощностью 0,6–0,8 м. С целью уменьшения изрезанности выемочных штреков сопряжениями с очи-

136

стными камерами отработка запасов ведется камерными блоками, включающими две очистные камеры. Отработка камерного блока начинается с отработки стартовой выработки, с которой последовательно нарезаются и отрабатываются две очистные камеры. Следует заметить, что применение камерных блоков несколько увеличивает потери полезного ископаемого на сопряжении с выемочными штреками, но значительно улучшает устойчивость выемочных штреков.

Добытая в очистных камерах руда транспортируется самоходным вагоном по камере, по стартовой выработке – на выемочный штрек, далее по ближайшей разгрузочной сбойке транспортируется на конвейерный штрек и разгружается непосредственно на ленточный конвейер, смонтированный на конвейерном штреке.

Свежая струя воздуха поступает по выемочным штрекам 4

иудаляется по вентиляционным штрекам 5. Поскольку очистные камеры одноходовые по ширине и высоте, то проветривание камеры в течение всего периода ее отработки осуществляется вентиляторами местного проветривания.

Рассмотренной выше системой разработки отработаны значительные площади шахтного поля рудника БПКРУ-2. Сегодня эта система несколько изменяется. В частности, с целью уменьшения потерь в целиках между выемочными штреками

иконвейерным предложено конвейерный штрек проходить по подстилающей каменной соли или по нерабочему пласту Крас- ный-3. Такое решение позволит вместо двух междуштрековых целиков оставлять только один – между выемочными штреками. Однако из-за неустойчивых пород кровли пластов отказаться от проходки двух выемочных штреков (т.е. вообще отказаться от междуштрековых целиков) в условиях рудника БПКРУ-2 не представляется возможным.

Сцелью уменьшения потерь полезного ископаемого, оставляемых в защитной пачке в кровле пласта Красный-2, предложено камеры на пласте Красный-2 отрабатывать в два слоя по высоте с подрезкой коржей в кровле пласта.

Следует заметить еще, что на руднике в настоящее время перешли на панельно-блоковую подготовку с проведением

137

групповых штреков. Это, хотя и не влияет непосредственно на систему разработки, позволило сократить длины поддерживаемых штреков, что весьма важно в условиях неустойчивой кровли пластов.

Рудник БПКРУ-4 был пущен в эксплуатацию с применением камерной системы с двухстадийной отработкой. Такая система разработки показана на рис. 5.9.

Сущность двухстадийной отработки заключается в следующем. Сначала в блоке (на руднике БПКРУ-4 принята па- нельно-блоковая схема подготовки шахтного поля) отрабатываются очистные камеры первой стадии 8. Параметры системы разработки на первой стадии: камеры на обоих пластах двухходовые по ширине с оставлением междуходового целика, ширина камер 15,1 м, ширина одного хода 5,3 м, ширина междуходового целика 4,5 м, ширина междукамерного целика 14,3 м, камеры на пласте АБ однослоевые по высоте (при большой мощности пласта – двухслоевые), камеры на пласте Крас- ный-2 – двухслоевые (при большой мощности пласта – трехслоевые). После отработки в блоке очистных камер первой стадии производится их закладка, после чего начинается выемка на второй стадии. Она заключается в том, что по оси междукамерных целиков первой стадии на обоих пластах отрабатываются одноходовые камеры шириной 5,3 м, их высота равна высоте камер первой стадии. На рис. 5.9 очистные камеры второй стадии 9 показаны пунктиром. Таким образом, после отработки второй стадии блок будет представлять собой чередование хода камеры шириной 5,3 м, целик шириной 4,5 м, ход камеры шириной 5,3 м, целик 4,5 м и т.д.

Блоки на руднике отрабатываются как прямым, так и обратным порядком. На рис. 5.9 показана система разработки блока при обратном порядке отработки. Подготовка блока включает проведение по оси блока конвейерного штрека 3, в котором монтируется ленточный конвейер. Параллельно конвейерному штреку проводятся два (северный и южный) выемочных штрека 4 с оставлением двух междуштрековых целиков шириной 14–14,5 м каждый. Конвейерный и выемочный штреки периодически сбиваются разгрузочными сбойками 6.

138

По границам блока проводятся два (северный и южный) вентиляционных штрека 5. Выемочные штреки сбиваются с вентиляционными разрезными штреками 7, которые в период очистной выемки расширяются до проектных параметров камер. Расстояние между разрезными штреками принимается из расчета, чтобы длина тупиковых частей штреков не превышала 300 м. Все штреки проходятся одним ходом комбайна без расширения.

Рис. 5.9. Камерная система разработки, применяемая на руднике БПКРУ-4 при двухстадийной отработке

Поскольку выемочные штреки пройдены одним ходом комбайна, зарубка на очистные камеры производится с разворотом комбайна. Оба хода камеры отрабатываются с одной горловины. Добытая в камерах руда самоходным комбайном вывозится по камере на выемочный штрек и далее по ближайшей разгрузочной сбойке транспортируется на конвейерный штрек и разгружается непосредственно на ленточный конвейер.

Ходы комбайна по верхнему слою отрабатываются тупиковыми забоями и проветриваются вентиляторами местного

139

проветривания. Последующие слои отрабатываются с проветриванием за счет общешахтной депрессии. Для улучшения их проветривания в камеру заводится став вентиляционных труб длиной 40 м от вентилятора местного проветривания. Свежая струя подается на блок по выемочным штрекам, а исходящая – удаляется по вентиляционным штрекам.

Опыт отработки запасов по системе разработки с двухстадийной выемкой показал, что состояние панельных и блоковых выработок после отработки первой стадии очень плохое, что делает выполнение второй стадии весьма проблематичным. Кроме того, при двухстадийной выемке извлекается меньше полезного ископаемого. Поэтому сегодня на руднике переходят к системе разработки блоков в одну стадию. Вариант такой системы разработки пластов показан на рис. 5.10.

Рис. 5.10. Камерная система разработки, применяемая на руднике БПКРУ-4 при одностадийной отработке

Для подготовки блока в этом варианте системы по середине блока проводятся два (северный и южный) выемочных штрека 5. Между штреками оставляется целик шириной поряд-

140