книги из ГПНТБ / Ляхов Г.М. Основы разработки угольных месторождений подземным способом учебник

90

I¡

<sj

.Cx

Рис. 42. Система разработки поперечно-наклонным и слоями в восходящем порядке с гидрозакладкой:

I и 2 — полевые штреки; 3 и 4 — квершлаги; 5 и 6 — штреки; 7, 8 и 9 — печи; 10 и 11 — скаты

У кровли и почвы пласта от печей проводят в обе стороны выемочного поля слоевые штреки, сбиваемые между собой через 10—15 м ортами для проветривания.

В процессе очистных работ вынимают полосы угля шириной 1,2—1,6 м в пределах толщины слоя. Призабойное пространство крепят стойками, которые ставят под лежни верхного слоя, ниж­ ние концы стоек устанавливают непосредственно на подошву слоя.

Описанный вариант системы применяют в Кузбассе. Систему разработки поперечно-наклонными слоями приме­

няют при разработке мощных (более 8 м) пластов, залегающих под углом от 40 до 70°. Сущность системы состоит в том, что пласт вырабатывают полосами по простиранию, наклоненными

закладки от 3 до 6 м. При восходящем порядке выемки слоев выработанное пространство полностью заполняют закладочным материалом гидравлическим или пневматическим способом. Поперечно-наклонные слои имеют ряд преимуществ перед гори­ зонтальными, основное — улучшаются условия транспортировки угля и закладки.

Систему поперечно-наклонных слоев применяют в настоящее время в Кузбассе.

§ 4. СИСТЕМЫ РАЗРАБОТКИ МОЩНЫХ ПЛАСТОВ БЕЗ РАЗДЕЛЕНИЯ НА СЛОИ

Щитовая система разработки наиболее успешно применяется при разработке пластов мощностью 4—7 м, с углом падения не менее 55°, с выдержанным залеганием и крепким углем.

При щитовой системе этаж разделяют на выемочные поля. В каждом выемочном поле главный откаточный и верхний вен­

падению на всю мощность пласта полосами шириной по простиранию 24—30 м и более. Между полосами оставляют целики размером 1—2 м. Сверху забой перекрывают щитом.

Щит представляет собой металлическую раму из стальных балок, на которую в несколько рядов укладывают накатник из бревен. Накатник скрепляют с рамой при помощи металличе­ ских хомутов, планок и стяжных болтов. С боков щит имеет фартуки. Ширина щита определяется мощностью пласта. По

91

длине щит состоит из отдельных прилегающих друг к другу секций длиной 5—6 м.

Монтируется щит на верхнем вентиляционном штреке в мон­ тажной камере. Выемку угля под щитом ведут при помощи взрывных работ. По мере выемки уголь самотеком спускается по печам на откаточный штрек, а щит под влиянием собствен­ ного веса и тяжести обрушающейся на него сверху породы по­ степенно опускается, опираясь на целики угля.

Щитовая система разработки имеет ряд достоинств: до­ ставка отбитого угля самотеком на откаточный штрек; низкий расход лесоматериалов; высокая производительность труда рабочих щитового забоя. Основной недостаток системы — боль­ шие потери угля.

Ведутся работы по совершенствованию конструкций щитов, а также проводятся опыты по применению щитов на наклонных

пластах.

В Кузбассе щитовая система при разработке крутых пластов занимает доминирующее положение.

Система разработки полосами. Для пластов средней мощ­ ности и мощных применяют системы разработки полосами. Различают полосы по простиранию, по восстанию и диагональ­ ные.

На рис. 44 показана система разработки полосами по простиранию. Выемочное поле подготавливают к разработке на верхнем вентиляционном горизонте тремя и на откаточном гори­ зонте одним промежуточными квершлагами. Два верхних про­ межуточных квершлага располагают по границам поля и один — в его середине. Нижний промежуточный квершлаг рас­ полагают в середине выемочного поля.

В середине поля после проведения квершлага проводят печь у почвы пласта. На границах поля проводят откаточные штреки и печи с двумя отделениями. Фланговые печи служат для доставки к месту работы закладочных и крепежных ма­ териалов, удаления исходящей струи воздуха и передвижения людей.

Вентиляционные штреки не проводят: их создают в закла­ дочном массиве, крепь штреков устанавливают на закладочный массив.

Пласт отрабатывают от границ к середине поля полосами по простиранию шириной 5—10 м, вынимаемыми снизу вверх. Одновременно отрабатывают одну полосу. После отработки первой полосы (считая снизѵ вверх) приступают к следующей.

Очистной забой по падению прямолинеен. Выемку угля про­ изводят с помощью буровзрывных работ. Отбитый уголь само­ теком по почве пласта скатывается в штрек, по которому его скребковым конвейером доставляют до ѵглеспускнон печи. Очистное пространство крепят обычной призабойной крепью

По мере подвигания очистного забоя закладывают выпабо-

93

6-Б

Рис 44 Система разработки полосами по простиранию с выемкой их в вое* ходящем порядке с закладкой

таииое пространство. Предварительно забой со стороны вырабо­ танного пространства отшивают досками. Закладочный мате­ риал в случае применения самотечной закладки доставляют ленточным конвейером, при применении пневматической или гидравлической закладки — по трубам. Шаг закладки 6—8 м.

Достоинствами системы являются: небольшой объем под­ готовительных работ, незначительные потери угля, простая организация работ. Система весьма перспективна.

§5. УПРАВЛЕНИЕ КРОВЛЕЙ

Взависимости от способности отдельных слоев породы кровли к самообрушению различают: ложную, непосредствен­ ную и основную кровли.

Ложной кровлей называют залегающий непосредственно над разрабатываемым пластом угля слой породы незначительной мощности (до 0,5—0,6 м), который легко обрушается или одно­ временно с выемкой угля, или через некоторое незначительное время. Многие пласты не имеют ложной кровли.

Непосредственной кровлей называют залегающую над уголь­ ным пластом довольно значительную толщу легко обрушающихся пород, давление которой воспринимается в основном при­ забойной крепью и целиком угля. При отсутствии ложной

кровли непосредственная кровля залегает над пластом. Основной кровлей называют толщу крепких труднообруша-

ющихся пород, залегающих выше непосредственной кровли, не

94

обращающихся одновременно с обрушением непосредственной кровли.

По аналогии с непосредственной кровлей различают и

непосредственную почву — толщу пород, залегающую не­ посредственно под угольным пластом.

Толщу пород, залегающую ниже непосредственной почвы, называют основной почвой.

По мере обнажения кровли пласта при выемке угля проис­ ходит сдвижение горных пород, образование трещин в кровле и, наконец, обрушение пород. Для бесперебойной и безопасной работы в очистном пространстве необходимо перед забоем иметь свободное, но вместе с тем защищенное от обрушающихся пород пространство для нахождения людей и размеще­ ния механизмов. Ширину этого пространства, называемого при­ забойным, обычно принимают 2—4 м. Крепят его призабойной крепью, которая поддерживает кровлю от обрушения только

вблизи забоя.

На некотором расстоянии от забоя породы кровли провисают и усиливают давление на стойки, последние ломаются и по­ роды кровли обрушаются. Чтобы предотвратить распространение обрушения пород кровли до забоя, необходимо управлять дав­ лением пород — управлять кровлей.

Существует несколько способов управления кровлей: полное обрушение пород кровли, полная закладка выработанного пространства, частичная закладка выработанного пространства, частичное обрушение пород кровли, плавное опускание пород

кровли.

Полное обрушение пород кровли. Сущность этого способа управления кровлей сводится к тому, что параллельно забою, вдоль лавы устанавливают специальную крепь, отделяющую призабойное пространство от выработанного, в котором проис­ ходит обрушение. После установки специальной крепи присту­ пают к выбойке стоек в выработанном пространстве; вслед за этим породы кровли обрушаются до специальной крепи. Затем снова начинают работы по отбойке и выемке угля, возводят при­ забойную крепь, а через определенное расстояние, называемое

шагом обрушения, или шагом посадки, снова возводят специ­ альную крепь; стойки между новым рядом специальной крени и старым выбивают и породы кровли обрушаются.

Шаг обрушения обычно принимают равным одному — трем размерам ширины вынимаемых полос угля. Планомерно повто­ ряя по мере подвигания забоя искусственное обрушение пород кровли, можно устранить обрушение в призабойном простран­ стве и обеспечить безопасную работу в забое. Этот способ уп­ равления кровлей имеет наибольшее распространение (более 85% от числа всех способов) и применяется в различных вари­

95

для заполнения после обрушения всего выработанного прост­ ранства.

Если мощность пород кровли недостаточна для надежного подбучивания вышележащих пород основной кровли, применя­ ют частичное обрушение пород кровли.

Сущность этого способа управления кровлей состоит в том, что выработанное пространство заполняется породами не пол­ ностью, а частично. По мере подвигания лавы по падению вы­ кладывают бутовые полосы шириной 5—6 м. Расстояние между этими полосами (8—12 м) принимают из условия, чтобы после обрушения непосредственной кровли породы основной кровли не обрушались.

Непосредственная кровля в выработанном пространстве между бутовыми полосами обрушается на специальную крепь. Бутовые полосы выкладывают из породы, полученной или в бу­ товых штреках, или в обрушенных пролетах кровли между по­ лосами. Управление кровлей при помощи частичного обруше­ ния по удельному весу составляет в СССР около 10%.

Плавное опускание пород кровли состоит в том, что на тон­ ких пластах при наличии боковых пород, способных прогибать­ ся, кровля в выработанном пространстве плавно опускается на почву, заполняя свободное пространстве. При этом крепь долж­ на быть податливой, чтобы она не препятствовала опусканию кровли. Этот способ управления кровлей по своему удельному весу составляет в СССР более 3°/о-

Закладка выработанного пространства. Разработка мощных, особенно крутых угольных пластов связана с преодолением зна­ чительных технических затруднений в отношении управления горным давлением. В этих условиях применяют закладку выра­ ботанного пространства. Материалом для закладки служат в основном боковые породы, добываемые в карьерах на поверх­ ности. В Кузбассе, например, для этой цели применяют песча­ ники, песчанистые и глинистые сланцы, а также породы шахт­ ных отвалов.

Для придания закладочным материлам необходимой транс­ портабельности их дробят и сортируют по крупности.

Закладочный материал может заполнять все выработанное пространство — полная закладка или только часть его—частич­ ная закладка. При частичной закладке в выработанном прост­ ранстве по простиранию выкладывают бутовые полосы. Мате­ риалом для них служит порода из прослойков в пласте угля или порода из специально проводимых бутовых штреков. Рас­ стояние между бутовыми полосами и ширину их принимают та­ кими, чтобы между ними не обрушалась кровля.

По способу возведения закладочного массива различают

самотечную, гидравлическую, пневматическую и механическую закладки.

96

§ 6. КРЕПЛЕНИЕ ОЧИСТНЫХ ВЫРАБОТОК

Паспорт управления кровлей. Согласно Правилам безопас­

кровлей, в котором даются технические решения всех вопросов касающихся как управления кровлей, так и крепления данной очистной выработки. В паспорте управления кровлей должны быть приведены: схемы положения очистного забоя к началу каждой смены, паспорт крепления, график организации работ, таблица расчета потребности в крепежных материалах, табли­ ца основных показателей, а также краткая пояснительная за­ писка.

На схеме положения забоя к началу каждой смены указы­

В паспорте крепления очистной выработки даются в масшта­ бе 1:50 или 1:100 все необходимые размеры вынимаемой по­ лосы угля, шага обрушения, крепи и расстояния между отдель­ ными конструкциями крепи.

В графике организации работ в очистном забое показывают­ ся последовательность и продолжительность основных произ­ водственных процессов. Это касается также управления кровлей

икрепления.

Всодержащейся в паспорте управления кровлей таблице расчета потребности крепежных материалов приводится подроб­ ный перечень и размеры элементов крепи, потребное количест­ во элементов крепи для закрепления очистной выработки.

Втаблице основных показателей приводятся: мощность пла­

ста, угол падения, длина лавы, ширина вынимаемой полосы и т. д.

В пояснительной записке приводится описание боковых по­ род, обоснование выбранного способа управления кровлей, а также выбора специальной и призабойной крепи.

Паспорт управления кровлей является важным документом, с ним должны быть ознакомлены все члены бригады, бригади­ ры и горные мастера.

Без наличия утвержденного паспорта ведение работ ио уп­ равлению кровлей запрещено.

Индивидуальные деревянные крепи. Для обеспечения безо­ пасной и бесперебойной работы по выемке угля пз очистного забоя требуется своевременное возведение крепи в очистных выоаботках.

По своему назначению крепь делят на призабойную и спе­ циальную (посадочную или оградительную). Призабойную крепь устанавливают в призабойном пространстве вслед за вы­

емкой угля. Предназначается она главным образом для пре­ дотвращения обрушения пород кровли.

Призабойная крепь состоит из деревянных или металличес­ ких стоек, подбиваемых большей частью под верхняки. Две или три стойки, подбитые под верхняк, образуют раму.

Стойки располагают вдоль забоя правильными рядами. В зависимости от свойств кровли верхняки можно располагать вдоль забоя или перпендикулярно ему. Иногда, при малоустой­ чивой н трещиноватой кровле, призабойную крепь усиливают затяжками из тонких досок или горбылей, укладываемых меж­ ду кровлей п верхняком.

Специальную крепь устанавливают в выработанном прост­ ранстве на некотором расстоянии от забоя. Различают поса­ дочную специальную крепь, позволяющую осущест­ влять управление кровлей, обрушением или плавным опускани­ ем, и оградительную, которая только защищает призабойное пространство от проникновения в него обрушенной породы или закладочного материала. К посадочной крепи относят: орган­ ную крепь, кусты, костры.

Костровая крепь (рис. 45, в) представляет собой не­ сколько перекрещивающихся рядов стоек или брусьев. Костры выкладывают па всю мощность пласта от почвы до кровли. По форме они бывают квадратные, прямоугольные и треугольные.

Индивидуальные металлические крепи. Индивидуальную де­ ревянную крепь очистных выработок применяют все реже. Обычно ее применяют на крутых или пологих пластах мощно­ стью не более 2—2,5 м или там, где извлечение крепи для пов­ торного использования затруднено.

98