Системы разработки курс лекций

Поэтому наиболее часто для ведения очистных работ

иохраны вентиляционного штрека применяется способ, показанный на рис. 2.8, б. Сущность этого способа заключается в том, что между этажами оставляется целик шириной 2–4 м (так называемая «шкурка»). Целик такой ширины не способен концентрировать нагрузки и достаточно легко дегазируется, что исключает возникновение горных ударов и внезапных выбросов угля и газа. В то же время он является достаточно хорошей защитой от обрушенных пород верхнего этажа.

Справедливости ради следует сказать, что рассмотренными двумя схемами не исчерпываются все возможные варианты работы «вприсечку». Так, имеется вариант, предусматривающий восстановление в качестве участкового вентиляционного штрека участкового откаточного штрека верхнего этажа. Работа при этом заключается в разборке обрушенных пород в контуре бывшего откаточного штрека, что чрезвычайно опасно

ивесьма трудоемко, т.к. работа выполняется вручную.

На рис. 2.1, 2.4 и 2.7 показана схема вентиляции при сплошной системе разработки (на рисунках свежая струя показана сплошными стрелками, исходящая – пунктирными). На этих рисунках свежая струя поступает в лаву по полевому (групповому) этажному откаточному штреку, промежуточному (участковому) откаточному квершлагу, по участковому откаточному штреку. Исходящая струя из лавы поступает на участковый вентиляционный штрек, промежуточный (участковый) вентиляционный квершлаг, полевой (групповой) вентиляционный этажный штрек. При охране штреков бутовыми полосами, органной крепью, кустами и кострами происходят очень большие утечки воздуха, т.к. воздушная струя стремится кратчайшим путем пройти через выработанное пространство с откаточного горизонта на вентиляционный, а бутовые полосы и перечисленные выше крепи помешать ей в этом не в состоянии. Поэтому для надежного проветривания штреков и лавы необходима подача воздуха с очень большим запасом. Важно отметить, что в рассмотренных схемах промежуточные (участковые) квершлаги и участковый откаточный штрек в случае, когда он опережает лаву, проветриваются вентиляторами местного проветривания.

21

Существенно отличается от рассмотренной выше схемы проветривание выработок при охране штреков целиками. В этом случае свежая струя воздуха поступает в лаву по пластовому этажному откаточному штреку, по передовым сбойкам (не менее двух) и по конвейерному просеку. Исходящая струя удаляется из лавы по вентиляционному просеку, по передовым вентиляционным сбойкам (не менее двух) и по этажному пластовому вентиляционному штреку. Такая схема проветривания значительно снижает утечки воздуха, но резко возрастает объем выработок, проводимых с использованием вентиляторов местного проветривания (этажные штреки, просеки, сбойки).

Все рассмотренные выше варианты сплошной системы разработки характеризуются тем, что в выемочном поле находится одна лава и очистные работы перемещаются от одной границы выемочного поля к другой. Такие выемочные поля называются односторонними. На рис. 2.9 показан вариант сплошной системы разработки при двухстороннем выемочном поле. Сущность двухсторонних выемочных полей заключается в том, что в выемочном поле находятся две лавы и очистные работы в них ведутся в противоположных направлениях.

Рис. 2.9. Сплошная система разработки лава-этаж при двухстороннем выемочном поле

22

Выемочное поле вскрывается участковыми (промежуточными) откаточным 8 и вентиляционным 9 квершлагами, пройденными с полевых (групповых) этажных откаточного 6 и вентиляционного 7 штреков. Участковые квершлаги располагаются по середине выемочного поля. Очистные работы развиваются в выемочном поле в направлении от разрезных печей 12 в середине выемочного поля к его границам. При этом одна из лав движется в сторону ранее отработанного выемочного поля (см. рис. 2.9). Проведение участковых штреков, их поддержание аналогичны ранее рассмотренным вариантам сплошной системы.

Очевидно, что применение двухсторонних выемочных полей позволяет практически вдвое увеличить длину выемочного поля, что сокращает количество проводимых участковых квершлагов. Но применение двухсторонних выемочных полей не всегда возможно. Дело в том, что целик между отработанным выемочным полем и лавой, движущейся в сторону отработанного выемочного поля, постоянно уменьшается, что приводит к постоянному увеличению нагрузок на этот целик и увеличению интенсивности проявления горного давления. Это может приводить к разрушению пласта впереди лавы, обрушению пород кровли в лаве, поломке крепи. А на пластах, опасных по горным ударам и внезапным выбросам угля и газа, работа на выработанное пространство вообще запрещена.

В середине двухстороннего выемочного поля оставляется целик. Кроме того, в обязательном порядке оставляется целик между выемочными полями. Схема проветривания двустороннего выемочного поля ясна из рис. 2.9 и принципиально почти не отличается от рассмотренных ранее.

Все рассмотренные выше варианты сплошной системы разработки являются вариантами систем лава-этаж, т.е. в наклонной высоте этажа размещается один длинный очистной забой (одна лава). Сплошная система разработки может применяться и при разделении этажа на подэтажи.

Сущность разделения этажа на подэтажи заключается в том, что этаж разделяется на несколько подэтажей (обычно 2–3, иногда больше). При этом в каждом подэтаже размещает-

23

ся один длинный очистной забой, т.е. каждый подэтаж отрабатывается своей лавой. Как правило, подэтажи отрабатываются одновременно. Очевидно, что при прочих равных условиях объем добычи с этажа по сравнению с системами лава-этаж увеличивается пропорционально числу подэтажей (т.е. пропорционально числу лав).

На рис. 2.10 показан вариант сплошной системы разработки с разделением этажа на подэтажи на пологом и наклонном падении. На этом рисунке этаж разделен на два подэтажа и очистные работы ведутся одновременно в обоих подэтажах. Охрана всех подготовительных выработок показана на рисунке бутовыми полосами. Как обычно при сплошной системе разработки и охране выработок бутовыми полосами, органной, кустовой или костровой крепью, подготовка полевая (групповая). Выемочное поле вскрывается с полевых штреков 4 и 5 промежуточными участковыми квершлагами 6 и 7. В пределах выемочного поля кроме участковых квершлагов проводятся участковый откаточный штрек 9, участковый вентиляционный штрек 10, промежуточный штрек 11 и участковый бремсберг 8.

Рис. 2.10. Сплошная система разработки с разделением этажа на два подэтажа с последовательным проветриванием лав на пологом и наклонном падении

24

Как сказано выше, все выработки в рассматриваемом варианте системы разработки охраняются бутовыми полосами. Участковые откаточный и вентиляционный штреки охраняются бутовыми полосами с одной стороны выработок, и порода для выкладки бутовых полос берется непосредственно от проходки этих штреков. А промежуточный штрек охраняется бутовыми полосами с обеих сторон штрека. При этом бутовая полоса ниже промежуточного штрека выкладывается породой, образующейся при проведении самого промежуточного штрека. Для выкладки бутовой полосы выше промежуточного штрека в верхнем подэтаже приходится проводить специальный бутовый штрек 12, назначение которого заключается только в получении породы для выкладки этой бутовой полосы.

Бремсберг на рис. 2.10 также охраняется бутовыми полосами с обеих сторон. О возведении этих бутовых полос еще будет сказано.

Кроме охраны выработок бутовыми полосами возможна охрана выработок органной крепью, кустами и кострами, аналогично тому, как это рассмотрено на рис. 2.2 и 2.3. Участковые откаточный и вентиляционный штреки могут также охраняться целиками.

На рис. 2.10 показано, что очистные работы в нижнем подэтаже опережают очистные работы верхнего подэтажа. Это достаточно распространенный случай при сплошной системе разработки. Это связано с тем, что вода из призабойного пространства верхней лавы стекает в выработанное пространство, а не в призабойное пространство нижней лавы. Хотя с точки зрения геомеханики это приводит к большой нагруженности пласта впереди верхней лавы, который испытывает наложение трех зон горного давления: от ранее отработанного этажа, от нижней лавы и от самой верхней лавы. При разработке необводненных месторождений, а также при невозможности стока воды из верхней лавы в призабойное пространство нижней лавы предпочтительнее опережение очистных работ в верхнем подэтаже по отношению к очистным работам нижнего подэтажа. В любом случае минимальная величина опережения очист-

25

ных работ в подэтажах составляет 15–20 м и принимается из условия независимого обрушения пород кровли в лавах. Максимальная величина опережения не нормируется, но разносить лавы на большое расстояние нецелесообразно, т.к. возникают большие проблемы сохранности промежуточного штрека на участке опережения лав.

На рис. 2.10 целики между выемочными полями не оставляются и очистные работы плавно переходят из одного выемочного поля в другое. Как и в варианте сплошной системы лава-этаж, при разделении этажа на подэтажи возможен вариант системы с оставлением целиков между выемочными полями. Такой вариант системы разработки будет рассмотрен ниже.

Добытое в нижней лаве полезное ископаемое с лавного скребкового конвейера перегружается на транспортные средства по участковому откаточному штреку и далее по участковому откаточному штреку транспортируется на откаточный полевой штрек. Полезное ископаемое, добытое в верхней лаве, с лавного скребкового конвейера перегружается на скребковый конвейер, смонтированный в промежуточном штреке. С этого конвейера полезное ископаемое перегружается на скребковый конвейер по бремсбергу, а с него перегружается на транспортные средства по участковому откаточному штреку. Схемы перегрузки полезного ископаемого с лавных конвейеров на транспортные средства по участковому откаточному штреку или промежуточному штреку аналогичны рассмотренным выше в вариантах сплошной системы лава-этаж.

В рассматриваемом варианте возможна проходка участкового откаточного штрека с некоторым опережением нижней лавы, аналогично показанному на рис. 2.7. Проведение откаточного штрека с опережением нижней лавы значительно упрощает перегрузку полезного ископаемого на транспортные средства по штреку. При этом, как правило, охрана штрека осуществляется органной крепью.

Как уже упоминалось, участковые промежуточные бремсберги в рассматриваемом варианте системы разработки (без оставления целиков между выемочными полями) с обеих сторон поддерживаются бутовыми полосами, которые возводятся

26

при проходке бремсберга. Бремсберг проводится в выработанном пространстве позади очистного забоя. Возможны две схемы проведения бремсберга: без предварительного трассирования и с предварительным трассированием.

Технология проведения бремсберга без предварительного трассирования следующая (рис. 2.11, а). Очистные работы в лаве 1 нижнего подэтажа, перейдя место будущего бремсберга, останавливаются. По призабойному пространству 2 лавы нижнего подэтажа от участкового откаточного штрека 4 в сторону промежуточного штрека начинается проходка промежуточного бремсберга 5. Ввиду того, что полезное ископаемое уже отработано лавой, проходка бремсберга заключается в подрывке пород кровли и/или почвы, размещении пород

вбутовых полосах по обе стороны бремсберга и установке деревянной крепи в бремсберге. Очистные работы в лаве нижнего подэтажа возобновляются только после проведения бремсберга на всю высоту нижнего подэтажа. Когда лава верхнего подэтажа перейдет место будущего бремсберга, те же операции повторяются в верхнем подэтаже. В этом случае бремсберг проводится от промежуточного штрека в сторону вентиляционного. Очевидно, что недостатком данной схемы является длительный простой лав в период проведения бремсберга.

На рис. 2.11, б показано проведение бремсберга с предварительным трассированием. В этом случае лава нижнего подэтажа 1, перейдя место будущего бремсберга, останавливается, и в призабойном пространстве лавы выкладываются два ряда деревянных костров 6. После этого очистные работы в нижней лаве возобновляются, и одновременно начинается проходка участкового бремсберга 5. Проходка бремсберга заключается

вразборке обрушенных пород между рядами костров, размещении этих пород в бутовых полосах вдоль бремсберга и возведении крепи в бремсберге. Безусловно, эта работа очень трудоемка, т.к. выполняется только вручную, и опасна, т.к. работать приходится в выработанном пространстве, заполненном обрушенной породой. В верхней лаве процессы повторяются

втой же последовательности, как и в нижней.

27

На рис. 2.10 показана схема проветривания выемочного поля при сплошной системе разработки с разделением этажа на два подэтажа. Свежая струя воздуха поступает по полевому (групповому) этажному откаточному штреку 4 и по участковому (промежуточному) откаточному квершлагу 6 выходит на разрабатываемый пласт. Здесь происходит разделение воздушной струи на две: одна струя направляется по участковому откаточному штреку 9, а вторая – по участковому (промежуточному) бремсбергу. Воздушная струя по участковому откаточному штреку проветривает лаву нижнего подэтажа, и исходящая струя из этой лавы выходит на промежуточный штрек 11, а с промежуточного штрека поступает в лаву верхнего подэтажа. Воздушная струя по бремсбергу 8 доходит до промежуточного штрека 11 и снова разделяется на две струи, одна из которых идет по промежуточному штреку 11, а другая продолжает путь по бремсбергу 8. Струя по промежуточному штреку поступает в лаву верхнего подэтажа, разбавляя исходящую струю из нижней лавы. Необходимость разбавления исходящей струи из нижней лавы вызвана тем, что по Правилам безопасности содержание метана в исходящей струе из лавы (в данном случае из нижней) может достигать 1 %, а содержание метана в струе, поступающей в лаву (в данном случае в верхнюю), не должно превышать 0,5 %. Струя, проветривающая верхнюю лаву, выходит на участковый вентиляционный штрек 10 и по нему движется до участкового бремсберга. Здесь исходящая струя по участковому вентиляционному штреку подсвежается воздушной струей, идущей по бремсбергу 8. Необходимость подсвежения струи в данном случае вызвана тем, что, как говорилось выше, исходящая струя из лавы (в данном случае из верхней) может содержать до 1 % метана, а исходящая струя из выемочного поля должна содержать не более 0,75 % метана. Далее исходящая воздушная струя из выемочного поля следует по участковому (промежуточному) вентиляционному квершлагу 7 и полевому (групповому) вентиляционному этажному штреку 5. Заметим, если содержание метана в исходящих струях из лав укладывается в указанные выше требования Правил безопасности, то подсвежения исхо-

29

дящих струй не требуется. Еще надо отметить, что рассмотренная схема проветривания характеризуется очень большими утечками воздуха через бутовые полосы и выработанные пространства.

Нетрудно понять, почему рассмотренная схема проветривания называется схемой последовательного проветривания лав. Однако последовательное проветривание лав возможно далеко не всегда. Правила безопасности довольно жестко регламентируют возможность последовательного проветривания лав. В частности, последовательное проветривание лав возможно только при выполнении следующих условий:

–последовательно можно проветривать не более двух лав;

–суммарная длина проветриваемых лав не должна превышать 400 м;

–величина опережения между лавами не должна превышать 300 м;

–на промежуточном штреке на участке опережения лав должны быть установлены пылеподавляющие устройства;

–при проведении взрывных работ в нижней лаве рабочие из верхней лавы должны удаляться на свежую струю;

–на пластах, опасных по внезапным выбросам угля и газа, рабочие из обеих лав должны выводиться на свежую струю при проведении взрывных работ в любой лаве;

–обе последовательно проветриваемые лавы должны быть оборудованы независимой телефонной связью.

При невозможности выполнения хотя бы одного из указанных требований последовательное проветривание лав недопустимо. В таком случае должна быть применена схема независимого проветривания лав. На рис. 2.12 показана схема сплошной системы разработки с разделением этажа на подэтажи с независимым проветриванием лав.

Представленная на рис. 2.12 схема сплошной системы разработки имеет много общего со схемой на рис. 2.10. В частности, на этих схемах представлены полевая (групповая) подготовка этажа, одинаковое количество подэтажей, одинаковые способы проведения участковых откаточного и вентиляционного штреков, одинаковые способы охраны выработок вы-

30