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

практике имеется ряд шахт с суточной производственной мощ­ ностью 20 000 т и более.

Таблица 4

Угольный бассейн, шахта

В табл. 4 в качестве примера приведены данные проектов некоторых шахт.

§ 3. ВСКРЫТИЕ ШАХТНЫХ ПОЛЕЙ

Чтобы разрабатывать пласт угля, т. е. добывать уголь и выдавать его на поверхность, необходимо вскрыть шахтное поле. Под вскрытием понимают проведение капитальных выра­ боток, открывающих доступ к шахтному полю и обеспечиваю­ щих возможность проведения подготовительных горных выра­ боток. Под подготовкой понимают проведение горных вырабо­ ток, обеспечивающих возможность ведения очистных работ.

Различают вскрытие шахтного поля вертикальными или на­ клонными стволами и штольнями. Выбор способа вскрытия за­ висит от многих факторов, в первую очередь от горно-геологи­ ческих условий и технико-экономических соображений.

По Правилам безопасности требуется, чтобы на каждой дей­ ствующей шахте было не менее двух отдельных выходов на по­ верхность, приспособленных для передвижения по ним людей. Одну из этих выработок используют для подачи в подземные выработки свежего воздуха, а другую — для выдачи на по­ верхность отработанного. Обычно шахты имеют три и более выходов на поверхность.

§ 4. ВЗАИМНОЕ РАСПОЛОЖЕНИЕ ШАХТНЫХ СТВОЛОВ

Если оба выхода из шахты (главный и вентиляционный стволы) расположены в центре шахтного поля, то такое рас­

70

положение называют центрально-сдвоенным. Данную схему применяют при любом залегании пластов. Расположение глав­ ного ствола в центре поля, а вентиляционного — у верхней его границы называют центрально-отнесенным и применяют глав­ ным образом при пологом залегании пластов.

Применяют и другой вариант расположения стволов, когда главный ствол расположен в центре шахтного поля, а два вен­ тиляционных ствола располагают у верхней его границы. Та­ кое расположение называют фланговым и применяют чаще при пологом залегании пластов.

При центрально-сдвоенном расположении стволов расстоя­ ние между ними составляет 30—50 м. Стволы соединяются между собой выработками околоствольного двора. По одному из стволов (главному) поднимают на поверхность в скипах до­ бытый уголь, но другому (вспомогательному) производят спуск и подъем в клетях людей, материалов, оборудования, а также используют его для проветривания подземных выработок.

При центрально-отнесенном расположении стволов глав­ ный ствол помимо подъема добытого угля служит также для спуска и подъема людей, материалов, оборудования и т. д. Вспомогательный ствол служит только для вентиляции.

При фланговом расположении стволов главный ствол служит для тех же целей, что и при центрально-сдвоенном рас­

положении стволов.

Вообще выбор оптимальной схемы расположения стволов имеет большое значение и зависит от целого ряда факторов. От правильного выбора места заложения шахтных стволов за­ висит эффективность работы шахты: работа подземного транс­ порта, поддержания выработок, вентиляции и т. д.

§ 5. СПОСОБЫ ВСКРЫТИЯ ОДИНОЧНЫХ УГОЛЬНЫХ

ПЛАСТОВ 1

Вскрытие одиночных пластов наклонными стволами. Схема вскрытия одиночного пологого пласта показана на рис. 29. По пласту вниз по падению проходят два наклонных ствола — главный 1 и вспомогательный 2 на расстоянии один от другого не менее 30 м. Стволы проходят до пересечения их с откаточ­ ным штреком первого этажа. От этих стволов проходят штреки: этажный откаточный 3, этажный вентиляционный 4 и около­ ствольные выработки.

Добычу угля начинают из разрезных печей, проводимых на расстоянии около 40 м от стволов. Оставленные целики необхо­ димы для предупреждения возможных искривлений стволов, которые могут произойти в результате сдвижений горных пород под влиянием выработок.

1 Написан В. II. Златкнным.

71

4-¿ этаж

Рис. 29. Схема вскрытия одиночного пологого пласта наклонными ство­ лами

Схема проветривания выработок на рисунке показана стрелками.

Добытый уголь транспортируют в вагонетках или кон­ вейерами. В то время когда отрабатывают первый этаж, стволы углубляют до второго откаточного штрека и подготавливают к отработке второй этаж. Эту операцию производят с таким рас­ четом, чтобы подготовку второго этажа закончить ко времени отработки первого.

К достоинствам данной схемы вскрытия относятся: относи­ тельно небольшой срок проходки стволов, незначительные за­ траты, производство попутной разведки пластов.

К недостаткам рассматриваемой схемы относятся: высокая стоимость поддержания стволов во время эксплуатации, боль­ шие утечки воздуха в стволах из-за незначительного расстоя­ ния между ними, перебои в производстве транспортных опера­ ций из-за частого ремонта стволов.

До последнего времени вскрытие наклонными стволами при­ менялось главным образом для шахт небольшой производствен­ ной мощности и на мало изученных угольных пластах, а также при угле падения пластов не превышающем 25°. В настоящее время вскрытию наклонными стволами при проектировании крупных шахт отдают предпочтение, так как они позволяют обеспечить с помощью конвейеров практически любую произ­ водственную мощность и поточность.

72

ными стволами

Вскрытие одиночных пологих и наклонных пластов вер­ тикальными стволами (рис. 30) заключается в проходке по пустым породам двух и более вертикальных стволов — глав­ ного 1 и вспомогательного 2. При этом могут быть три ва­ рианта: при первом — ствол пройден у верхней границы шахт­ ного поля, при втором — ствол (см. рис. 30) пройден в середине шахтного поля и при третьем — ствол пройден у нижней границы шахтного поля. Из этих трех вариантов наи­ более приемлемым является второй, когда верхняя часть поля может быть отработана через капитальный бремсберг 3, а нижняя часть поля — через капитальный уклон 4.

После проходки вертикальных стволов проводят выработки

73

Отработка начинается с первого (верхнего) этажа. Для этого проводят откаточный 7 и вентиляционный 8 штреки. Для проветривания выработок проходят просеки 9.

Вскрытие пластов штольнями. Как одиночные пласты, так и группы их могут вскрываться штольнями. Такая схема вскры­ тия применима в гористой местности. В зависимости от местных условий штольня может быть проведена по простиранию или вкрест простирания пласта.

Штольни откаточную и вентиляционную проходят как на одном, так и на разных уровнях. Остальные горные работы, связанные с подготовкой этажей к очистной выемке, производят в той же последовательности, как и при вскрытии вертикаль­ ными стволами.

§ 6. СПОСОБЫ ВСКРЫТИЯ СВИТЫ УГОЛЬНЫХ

ПЛАСТОВ 1

Очень часто угольные пласты залегают группами, образуя так называемую свиту пластов, что требует особых решений при выборе схем вскрытия. При этом следует исходить из ре­ альных горно-геологических условий и технико-экономических расчетов.

Рассмотрим несколько наиболее типичных схем вскрытия свиты пологих, наклонных и крутых пластов.

Вскрытие свиты пологих пластов вертикальными стволами и

Рис. 31. Схема вскрытия свиты пологих угольных пластов верти­ кальными стволами и капитальным квершлагом

основного откаточного горизонта, который делит шахтное поле ио падению на две равные части. От стволов на уровне от­ каточного горизонта проводят околоствольные выработки и капитальный квершлаг 3. От квершлага по пластам проходят основные штреки 4. После этого подготовительные выработки по пластам проводят таким же образом, как и при вскрытии одиночного пласта.

1 Написан П. Ф. Земсковым.

74

Отработанную (исходящую) струю воздуха вентиляционного штрека 5 направляют к вентиляционному стволу по вентиля­ ционному квершлагу 6. Иногда (при небольшой глубине) вместо

делят на части размером по падению около 1000 м. Эти части, называемые еще ступенями, отрабаты­ вают бремсберговыми по­ лями. Главный и венти­ ляционный стволы про­

штреков. Шахтное поле при этой схеме вскрытия может быть разделено как на этажи, так и па панели. Если размеры ступе­ ней и этажей совпадают, схему вскрытия можно рассматривать как вскрытие вертикальными этажами и этажными квершла­ гами.

Вскрытие свиты пологих пластов вертикальными стволами и капитальным газенком. В тех случаях когда пологие уголь­ ные пласты расположены на небольшом расстоянии один от другого, вертикальные стволы проходят до пересечения с ниже­ лежащим пластом, а верхний пласт вскрывают капитальным гезенком. Добытый уголь из верхнего пласта в этом случае спускают на откаточный горизонт нижележащего пласта и за­ тем по стволу поднимают на поверхность. Такая схема вскры­ тия позволяет избежать многогоризонтной работы подъемной установки.

При большом расстоянии между пологими угольными пластами их вскрывают вертикальными стволами с самостоя­ тельным рабочим горизонтом на каждом пласте.

Вскрытие свиты крутых пластов вертикальными стволами и этажными квершлагами. При этой схеме (рис. 33) для вскрытия первого этажа проходят вертикальные стволы 1 и 2, выработки околоствольных дворов, штреки — вентиляционный 4 и отка­ точный 3 и затем этажные квершлаги, которые пересекают пласты всей свиты. По мере отработки первого этажа вскры­

75

вают второй путем углубки стволов на глубину, равную высоте этажа. В этом случае при отработке второго этажа откаточный квершлаг первого этажа будет выполнять функции вентиляци­

онного и т. д.

При вскрытии свиты мощных крутых пластов во избежание больших потерь угля в охранных целиках вертикальные стволы проходят по породам лежачего бока.

Рис. 33. Схема вскрытия свиты крутых пластов вертикальными стволами и этажными кверш­ лагами

Вскрытие нарушенных пластов. В схемах вскрытия пологих, наклонных и крутых пластов предполагалось, что они залегают более или менее правильно. На практике, однако, приходится встречаться со значительными нарушениями, как это имеет место в Прокопьевско-Кисслевском угольном районе Кузбасса и других местах. И если месторождение геологически нарушено складками, сбросами и т. д., то применение в таких случаях типовых схем затруднительно и способы вскрытия приходится приспосабливать к каждому отдельному случаю.

Чаще всего сильнонарушенные угольные месторождения вскрываются вертикальными стволами и этажными квершла­ гами. Существуют также комбинированные способы вскрытия, представляющие собой сочетание двух, трех и более основных способов. Их применяют также при определенных горно-геоло­ гических условиях и для вскрытия спокойно залегающих пла­ стов.

76

§7. СПОСОБЫ ПОДГОТОВКИ ШАХТНЫХ ПОЛЕЙ

Взависимости от расположения подготовительных вырабо­ ток различают два основных способа подготовки шахтных по­ лей: этажный и панельный.

Этажный способ подготовки заключается в том, что по простиранию пласта проводят штреки, которые делят шахтное поле (рис. 34, а) па вытянутые по простиранию прямоуголь­ ники — этажи. Этаж — часть шахтного поля, ограниченная по простиранию границами шахтного поля, а по падению — отка­ точным (внизу) и вентиляционным (вверху) штреками. Этажи обычно разрабатывают в нисходящем порядке.

При переходе к разработке второго этажа откаточный штрек

первого этажа становится этажным вентиляционным штреком

второго и т. д.

Расстояние между откаточным и вентиляционным штреками в этаже определяет наклонную высоту этажа. Наклонную вы­ соту этажа принимают в таких пределах, чтобы при разработке одного этажа была обеспечена заданная производственная мощ­

ность шахты.

По простиранию этаж делят на выемочные поля, которые представляют собой часть этажа, заключенную но простиранию между двумя соседними промежуточными бремсбергами.

Часть выемочного поля, заключенную между двумя сосед­ ними штреками, называют выемочным участком.

Если высота этажа велика, то его делят на подэтажи. Для этого параллельно этажным штрекам проводят ряд промежу­ точных, или подэтажных штреков. Подэтаж — часть этажа, ограниченная по простиранию границами этажа, а по восста­ нию - подэтажными штреками. Доставка угля из верхних под­ этажей па откаточный штрек осуществляется при пологом па­ дении по бремсбергам, при крутом — по скатам, из нижних подэтажей — ио уклонам.

Панельный способ подготовки (рис. 34, б) применяют при горизонтальном и пологом залегании пластов. Сущность этого способа заключается в том, что шахтное поле делят на поле по восстанию и поле по падению. Каждое из этих полей делят на напели: поле по восстанию — на панели /, 2, 3, Іа, 2а, За, поле по падению — на панели 4, 5, 6, 4а, 5а, 6а. Поля разделяют главным откаточным штреком. Каждая панель, в свою очередь, ограничена по восстанию или падению главным откаточным штреком и границей шахтного поля, а ио простиранию — соседними панелями или соседней панелью и границей шахт­ ного поля. Каждая панель в поле по восстанию обслуживается панельным бремсбергом, а в поле но падению — панельным уклоном. Панели, как правило, двусторонние. При панельном способе подготовки проводят только один основной откаточный штрек на горизонте околоствольного двора.

77

Рис34. Способы подготовки шахтных іюлей:

Панели разрабатывают в последовательном порядке: вначале по восстанию шахтного поля — 1, Ja; 2, 2а; 3, За (см. рис. 34, б), а затем по падению — 4, 4а; 5, 5а; 6, 6а. Панели по падению делят на ярусы. Ярус — вырабатываемая часть па­ нели. В каждой панели могут быть два-три яруса. Ярусы раз­ деляются ярусными (промежуточными) штреками, проводи­ мыми от панельного бремсберга или уклона. Работы в ярусе обычно ведут от границ панели к бремсбергу (уклону). Па­ нельный способ подготовки шахтных полей находит в Донбассе все большее применение.

Оптимальная длина выемочных полей (панелей) на пологих пластах в настоящее время составляет: для лав, оборудованных механизированными комплексами, 800—1200 м, для лав, обору­ дованных узкозахватными комбайнами или струговыми уста­ новками с индивидуальной крепью, 650—900 м.

Оптимальная длина лав на пологих пластах, оборудованных узкозахватными комбайнами и струговыми установками с ин­

может производиться прямым ходом (от ствола к границам шахтного поля) или обратным ходом (от границ шахтного поля к стволу). Каждый из этих способов имеет свои преимущества и недостатки.

При разработке шахтного поля прямым ходом имеется воз­ можность быстро приступить к очистным работам, так как нет необходимости в предварительном проведении откаточных штреков, они опережают очистные работы на 50—80 м. К не­ достаткам прямого хода относятся: значительные расходы на поддержание и ремонт выработок, трудности, связанные с про­ ветриванием (особенно при центральной схеме проветривания), затруднения в работе транспорта на откаточном штреке (в связи с неизбежным совмещением на штреке работ по про­ ведению последнего и откатке добытого угля). Кроме того, при прямом ходе отработки отсутствует возможность заранее (при проведении штрека) изучить характер залегания пласта.

Разработка шахтных полей обратным ходом лишена этих недостатков. Однако, в этом случае шахта вводится в строй действующих предприятий только после проведения откаточных штреков до границ шахтного поля, на что требуется много времени. Это связано с замораживанием больших средств до окончания проходки капитальных выработок (откаточных штреков).

79