Системы разработки курс лекций

3. СТОЛБОВЫЕ СИСТЕМЫ РАЗРАБОТКИ

Под столбовыми системами разработки понимают системы разработки без разделения пласта на слои с длинными очистными забоями (лавами) при последовательном выполнении подготовительных и очистных работ. Суть столбовых систем разработки заключается в том, что сначала в некоторой части шахтного поля (этаже, выемочном поле, столбе и т.п.) проводятся все подготовительные выработки и только потом начинаются очистные работы.

Столбовые системы могут применяться при любой схеме подготовки шахтного поля, причем, как и при сплошных системах разработки, очистные забои перемещаются по простиранию при этажной или панельной подготовке негоризонтальных пластов и по падению или восстанию при погоризонтной подготовке.

3.1. Столбовые системы разработки при этажной подготовке

При этажной подготовке шахтного поля столбовые системы разработки могут применяться как в варианте лава-этаж, т.е. когда в наклонной высоте этажа расположена одна лава, так и с разделением этажа на подэтажи.

На рис. 3.1 показана столбовая система разработки лаваэтаж на пологом и наклонном падении при прямом порядке отработки этажа. При прямом порядке отработки этажа возникает необходимость поддержания этажных штреков позади фронта очистных работ в этаже. Это может быть обеспечено либо проходкой этажных штреков на разрабатываемом пласте и охраной их целиками, либо проходкой этажных штреков полевыми в породах почвы разрабатываемого пласта или проходкой этажных штреков групповыми по нижним пластам свиты. Именно второй вариант показан на рис. 3.1. Этажный откаточный штрек 3 проводится, а этажный вентиляционный штрек 4 пройден (при отработке верхнего этажа) полевыми в породах почвы пласта или групповыми по нижним пластам. Тот факт, что этажный откаточный штрек находится в стадии проходки,

51

когда в этаже уже идет очистная выемка, свидетельствует о прямом порядке отработки этажа.

На рис. 3.1 показаны два этажа: верхний 1, уже отработанный, и нижний 2, который находится в работе. Наклонная высота разрабатываемого этажа Hэ. В наклонной высоте этажа размешается одна лава длиной Lл.

В разрабатываемом этаже на рисунке показаны три выемочных поля длиной Lвп. Левое (по рисунку) выемочное поле отработано, в среднем – ведутся очистные работы, в правом – ведутся подготовительные работы. Рисунок наглядно подтверждает суть столбовых систем разработки: в выемочном поле, в котором ведутся подготовительные работы, нет очистных работ, и наоборот, в выемочном поле, в котором ведутся очистные работы, нет подготовительных. Таким образом, подготовительные и очистные работы разнесены в пространстве и во времени, и нет тесной взаимосвязи между очистными и подготовительными работами, как это происходит при сплошных системах. Правда, сказать, что связи нет совершенно, будет не совсем правильно. Очевидно, что подготовка нового выемочного поля должна быть полностью закончена до окончания очистных работ в предыдущем выемочном поле, чтобы избежать разрыва в добыче. Но такая связь значительно менее тесная, чем при сплошных системах.

Выемочные поля на рис. 3.1 вскрываются с полевых (групповых) этажных штреков участковыми (промежуточными) откаточными (5) и вентиляционными (6) квершлагами. Они являются границами выемочных полей. Из рисунка видно, что отработка крыла этажа производится слева направо (отработанное выемочное поле, разрабатываемое, подготавливаемое), отработка выемочного поля, в котором ведутся очистные работы, – также слева направо. Таким образом, направление отработки этажа совпадает с направлением отработки выемочного поля. Такую работу называют работой на передний промежуточный квершлаг.

Подготовка выемочного поля на рис. 3.1 включает проведение участковых (промежуточных) откаточного (5) и вентиляционного (6) квершлагов, участковых откаточного (8) и вен-

53

тиляционных (9) штреков. Кроме того, на рисунке в каждом выемочном поле проходится печь 7, назначение которой еще будет рассмотрено. Все подготовительные выработки в выемочном поле и этажные штреки проходятся с использованием вентиляторов местного проветривания. Поскольку свежая струя воздуха подается по полевому этажному откаточному штреку 3, то вентиляторы для проветривания проводимых этажного откаточного штрека 3, откаточного квершлага 5 и печи 9 должны устанавливаться на этажном откаточном штреке 3 до участкового откаточного квершлага 5 выемочного поля, в котором ведутся очистные работы. Вентилятор для проветривания участкового вентиляционного квершлага 6 должен устанавливаться на участковом вентиляционном квершлаге 6 выемочного поля, в котором ведутся очистные работы. При этом содержание метана в этом квершлаге не должно превышать 0,5 %, что достигается разбавлением исходящей струи из лавы свежей струей, поступающей по печи 7 выемочного поля, в котором ведутся очистные работы. Проходка участковых штреков начинается обычно после проведения печи на всю длину. Это значительно упрощает схему вентиляции, т.к. становится возможным проветривание этажных полевых штреков, участковых квершлагов и печи за счет общешахтной депрессии. Вентилятор для проветривания участкового откаточного штрека 8 должен быть установлен на участковом откаточном квершлаге 5 или на полевом откаточном штреке 3, а исходящая из забоя струя, разбавленная свежей струей, пойдет по печи 7 на вентиляционный горизонт. Для проветривания участкового вентиляционного штрека 9 вентилятор должен быть установлен непосредственно на печи 7, при этом содержание метана в струе, проходящей по печи, не должно превышать 0,5 %. Следует заметить, что если требования Правил безопасности по содержанию метана в исходящих струях выполняются без подсвежения струи, то проходить печь совершенно необязательно, но при отсутствии печи длина вентиляционных ставов для проветривания участковых штреков будет больше удвоенной длины выемочного поля.

В отличие от сплошных систем разработки, при столбовых системах участковые выработки (штреки) поддерживаются

54

в массиве пласта впереди очистных работ, что значительно снижает затраты на их поддержание.

На рис. 3.1 проходка участковых штреков (8 и 9) осуществляется в подготавливаемом выемочном поле от новых участковых (промежуточных) квершлагов (5 и 6). Такая схема применяется, когда участковые штреки проходятся смешанным забоем. Схема позволяет разделить грузопотоки из очистного и подготовительных забоев, и добытая при проходке штреков порода не смешивается с полезным ископаемым, добытым в лаве. Однако проходка участковых штреков при этом возможна только после проведения полевых этажных штреков на длину нового выемочного поля и участковых квершлагов. В тех случаях, когда штреки проходятся всем сечением по пласту полезного ископаемого, применима схема проведения участковых штреков от участковых квершлагов выемочного поля, в котором ведутся очистные работы (рис. 3.2), поскольку при этом порода в забое штреков не добывается и такая проходка штреков не осложнит добычу полезного ископаемого в лаве. При этом проходка участковых штреков ведется одновременно с проходкой этажных полевых (групповых) штреков.

Рис. 3.2. Фрагмент столбовой системы разработки «лава-этаж» на пологом и наклонном падении при прямом порядке отработки этажа и проведении участковых штреков от разрабатываемого выемочного поля

55

Добытое в лаве полезное ископаемое в вариантах столбовой системы разработки, представленных на рис. 3.1 и 3.2, с лавного скребкового конвейера перегружается на транспортные средства (чаще скребковый конвейер) по участковому откаточному штреку 8 и далее транспортируется по участковому (промежуточному) квершлагу 5 и полевому (групповому этажному откаточному штреку 3. Обращает на себя внимание тот факт, что при прямом порядке отработки этажа и работе на передний промежуточный квершлаг наблюдается перепробег добытого полезного ископаемого. Действительно, сначала добытое полезное ископаемое транспортируется по участковому откаточному штреку от лавы в сторону участкового квершлага, а затем по этажному откаточному штреку в противоположном направлении. Естественно, это увеличивает затраты на транспорт.

Свежая струя воздуха для проветривания выемочного поля поступает по полевому (групповому) этажному откаточному штреку 3 и далее движется по участковому откаточному квершлагу 5 и участковому откаточному штреку 8. Исходящая струя из лавы выходит на участковый вентиляционный штрек 9

иудаляется по участковому вентиляционному квершлагу 6

иполевому (групповому) этажному вентиляционному штреку 4. При необходимости по печи 7 может подаваться свежая струя для разбавления исходящей из лавы струи до кондиций, определяемых Правилами безопасности. Как видно из рис. 3.1

и3.2, воздушная струя при столбовых системах разработки идет по кратчайшему пути, поэтому утечки воздуха минимальны. При проходке участкового откаточного штрека 8 в новом выемочном поле (см. рис. 3.2) вентилятор местного проветривания должен быть установлен либо на участковом откаточном квершлаге 5, либо на полевом этажном откаточном штреке 3. Для проветривания проводимого участкового вентиляционного штрека 9 вентилятор должен быть установлен на печи 7. Проветривание остальных выработок, проводимых в новом выемочном поле, аналогично рассмотренному ранее. Необходимо отметить, что и свежая и исходящая струи воздуха при своем движении выполняют петли. Так, свежая струя сначала идет по

56

этажному откаточному штреку в одном направлении, а затем по участковому откаточному штреку – в противоположном. Движение исходящей струи по участковому вентиляционному штреку и этажному вентиляционному штреку также противоположны.

На рис. 3.1 и 3.2 показаны варианты столбовой системы разработки с работой на проход, т.е. без оставления целиков между выемочными полями. Такая работа позволяет разрабатывать пласт с применением механизированных комплексов, сводя до минимума монтажные и демонтажные работы. Как отмечалось в подразделе 2.1, работа без оставления целиков не всегда возможна. На рис. 3.3 показан вариант столбовой системы разработки с оставлением целиков между выемочными полями (целик между отработанным и разрабатываемым выемочными полями). Показанный вариант системы разработки аналогичен подробно рассмотренному выше (см. рис. 3.1). Он также представляет работу на передний промежуточный квершлаг, поскольку направление отработки этажа и выемочного поля совпадают. Но этот вариант системы разработки требует проведения разрезных печей 10 в каждом выемочном поле и делает нерациональным применение механизированных комплексов в лаве из-за большого объема монтажных и демонтажных работ. Достоинством этого варианта является надежная изоляция выемочных полей друг от друга.

Все рассмотренные варианты столбовой системы разработки применяются при полевой (групповой) подготовке. На рис. 3.4 показан вариант столбовой системы разработки при прямом порядке отработки этажа, но при пластовой подготовке. Поскольку при прямом порядке отработки этажа пластовые этажные штреки 3 и 4 эксплуатируются позади фронта очистных работ в этаже, возникает необходимость охраны их целиками. В связи с этим этажные штреки проводятся спаренными забоями с просеками 5 и 6. Это значительно упрощает их проветривание при проведении, т.к. тупиковая часть выработок, проветриваемых вентиляторами местного проветривания, определяется расстоянием между сбойками. Правда, такой способ проведения и охраны этажных штреков увеличивает потери полезного ископаемого в целиках.

57

На рис. 3.4 в разрабатываемом этаже 2 показаны три выемочных поля: левое (по рисунку) – отработано, среднее – находится в разработке, а правое – в подготовке. Границами выемочных полей в данном случае служат печи 7, соединяющие откаточный (3) и вентиляционный (4) пластовые этажные штреки. Поскольку направление отработки выемочного поля совпадает с направлением отработки этажа, то, следовательно, в данном случае будет работа на переднюю промежуточную печь. Как всегда при прямом порядке отработки этажа и работе на переднюю выработку, наблюдается перепробег добытого полезного ископаемого и перепробег свежей и исходящей воздушных струй, т.к. транспортирование и проветривание допускается только через передовые сбойки.

Для того чтобы проветривать проводимые вентиляционный этажный штрек и вентиляционный просек, свежая струя по печи разбавляет исходящую струю из лавы до содержания метана 0,5 %.

Рассмотренный на рис. 3.4 вариант системы разработки предполагает работу на проход, но возможен также и вариант с оставлением целиков между выемочными полями.

Все рассмотренные выше варианты столбовой системы лава-этаж применяются при прямом порядке отработки этажа. Действительно, при этажной подготовке наиболее широко применяют именно прямой порядок отработки этажа. Тем не менее, хоть и редко, но применяется и обратный порядок отработки этажа. На рис. 3.5 и 3.6 рассмотрена столбовая система разработки при обратном порядке отработки этажа.

На рис. 3.5 показана столбовая система разработки при полевой (групповой) подготовке и обратном порядке отработки этажа. При обратном порядке отработки этажа сначала на всю длину крыла этажа проходятся этажные откаточный и вентиляционный штреки. При полевой подготовке, как правило, этажный вентиляционный штрек не проводится, а в качестве этажного вентиляционного штрека используется бывший откаточный этажный штрек верхнего этажа. При проходке полевых этажных штреков (или одного этажного откаточного штрека) возникают большие проблемы с проветриванием проводимых

60