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

С вводом в эксплуатацию высокопроизводительных про­ ходческих комбайнов (ПК-Зм, 4ПУ, ПК-9р, «Карагапда-7/15» и других) срок подготовки шахтных полей при отработке их обратным ходом значительно сокращается. Это позволяет рас­ ширить область применения отработки шахтных полей обрат­ ным ходом.

Применяют также комбинированный порядок отработки шахтного поля, когда выемочные поля отрабатывают в направ­ лении от ствола к границам, а в пределах выемочных полей — от их границ к промежуточному квершлагу.

Контрольные вопросы

1.Что называют шахтным нолем?

2.Каковы должны быть запасы угля в шахтном поле?

3.Что представляет собой выемочное поле?

4.Как определить производственную мощность шахты?

5.Сколько лет существуют шахты?

8.Каким образом вскрывают свиты угольных пластов?

9.Назовите способы подготовки шахтных полей.

10.В каком порядке отрабатывают шахтные поля?

11.Какие применяют варианты взаимного расположения шахтных стволов?

Глава VII СИСТЕМЫ ПОДЗЕМНОЙ РАЗРАБОТКИ

УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

§ 1. КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ РАЗРАБОТКИ

После вскрытия шахтного поля и проведения необходимых подготовительных и нарезных выработок приступают к очист­ ным работам. Последние имеют целью извлечение полезного ископаемого из недр земли. Добычу угля ведут по той или иной системе разработки.

Системой разработки называют определенный порядок и по­ следовательность проведения очистных и подготовительных вы­ работок, их взаимную увязку во времени и пространстве. Наиболее рациональной системой разработки любого место­ рождения считают такую, которая обеспечивает:

наибольшую безопасность работ, экономичность работ, наименьшие потери полезного ископаемого,

наибольшую добычу полезного ископаемого.

Безопасность работ обеспечивается в том случае, когда ра­ бочие находятся в надежно закрепленных рабочих местах и всегда защищены от самопроизвольного обрушения пород кровли, сползания пород почвы угольного пласта, а также скатывания при крутом падении кусков породы или каких-либо предметов. Кроме того, обязательным условием безопасности

80

работ является наличие не менее двух свободных выходов из очистного забоя, а также надлежащее и непрерывное его про­ ветривание.

Под экономичностью системы разработки следует понимать получение максимальной прибыли от эксплуатации разрабаты­ ваемого участка месторождения при высоких производитель­ ности труда и уровне извлечения угля из недр, обеспечиваемых комплексной механизацией, автоматизацией тяжелых и трудо­ емких работ, а также организацией производства.

Уменьшение потерь угля способствует увеличению срока службы шахт, а также повышает безопасность ведения работ при выемке углей, склонных к самовозгоранию, так как по­ следние являются основной причиной возникновения эндоген­

ных пожаров.

Совокупность производственных процессов, выполняемых в очистном забое для добычи угля, называют технологией очист­ ных работ. К важнейшим из этих процессов относят: управле­ ние горным давлением, выемку угля и перемещение его по очистной выработке.

На выбор рациональной системы разработки оказывают влияние многочисленные и разнообразные факторы. Основными считают следующие из них: мощность пласта, угол падения пласта, свойства и строение пласта, свойства боковых пород, газоносность пласта, обводненность месторождения, механиза­

ботки, которые можно классифицировать следующим образом. Системы разработки пластов тонких и средней мощности.

К ним относят: сплошную систему разработки, систему разра­ ботки длинными столбами.

Системы разработки мощных пластов с разделением на слои. К ним относят: систему разработки наклонными слоями, систему разработки горизонтальными слоями, систему разра­ ботки поперечно-наклонными слоями.

Системы разработки мощных пластов без разделения на

ее применении очистные работы ведут одновременно с проведе-

Рис. 35. Сплошная система разработки

ниєм подготовительных выработок. Последние незначительно

Ь2

углами падения от пологого до крутого, а также для разра­ ботки пластов III категории и сверхкатегорных по газу, опасных по внезапным выбросам угля или газа, склонными к самовоз­ горанию. При сплошной системе разработки для ведения очист­ ных работ не требуется проведения промежуточных штреков впереди очистного забоя. Откаточный штрек должен опережать очистной забой на 70—100 м. Работы можно вести как с разде­ лением, так и без разделения этажа на подэтажи.

ной линии забоев (рис. 35, ó), если породы кровли недостаточ­ но устойчивы и поддержание промежуточных бремсбергов в выработанном пространстве связано со значительными трудно­ стями.

Чтобы сократить число подготовительных выработок в пре­ делах этажа и увеличить длину лав с целью создания наиболее благоприятных условий для использования новой техники, этаж разрабатывают на всю его высоту одной сплошной лавой, без разделения на подэтажи. Такая разновидность сплошной системы разработки носит название лава-этаж (рис. 36).

Рис. 36. Система разработки лапа-этаж:

/ — капитальный бремсберг (ѵклон); 2 — ходок; 3 —этажный откаточный штрек; 4 - раз­ резная печь; 6'— этажный вентиляционный штрек; б — бутовая полоса над этажным отка­ точным штреком; 7 - бутовая полоса под вентиляционным штреком; 8 - очистной забой

В Донецком бассейне в основном применяют сплошную систему лава-этаж. Лава достигает длины 200—300 м и имеет сплош­ ной забой от откаточного до вентиляционного штрека.

Основные преимущества применения системы лава-этаж со­ стоят в том, что при этом не нужно проводить и поддерживать промежуточные штреки и бремсберги в выработанном пространстве, упрощается организация работ в лаве, добыча всего участка поступает на один погрузочный пункт, так как отсутствуют промежуточные звенья транспортировки угля по промежуточным штрекам к бремсбергу, упрощается схема про-

ветривания. Вместе С тем лава-этаж имеет и ряд недостатков. Так, усложняется организация управления кровлей, доставка материалов в лаву.

Система разработки длинными столбами. Основное отличие столбовых систем разработки от сплошных состоит в том, что намеченный к разработке участок месторождения до начала очистных работ разрезают подготовительными выработками на отдельные части — столбы, которые вынимают в период очист­ ных работ. Подготовительные выработки за время своего суще­ ствования находятся в целиках угля, а не в выработанном пространстве. Поэтому над подготовительными выработками не происходит массового оседания кровли и не требуется частый ремонт крепи.

Система разработки длинными столбами как по простира­ нию, так и по падению находит все большее распространение. Ее применяют при любых углах падения пластов тонких и средней мощности при боковых породах различной устойчи­ вости.

При этой системе отработку шахтных полей можно вести от ствола шахты к границам шахтного поля (прямым ходом). Тогда направление очистной выемки совпадает с направлением проведения подготовительных выработок, и добытый уголь до­ ставляют по промежуточным штрекам на передний бремсберг. Если отработку выемочного поля ведут от границ шахты к

В последнем случае необходимо до начала очистных работ про­ вести откаточный и вентиляционный штреки на всю длину

ных боковых породах систему разработки длинными столбами несколько видоизменяют (рис. 37). Главные штреки (откаточ­ ный 1 и вентиляционный 2) проводят в обе стороны от ствола шахты. Они разделяют шахтное поле примерно на равные части. От этих штреков проводят выемочные штреки 3, кото­ рыми нарезают длинные столбы 4.

Нарезанные столбы обычно вынимают одновременно двумя соседними лавами, из которых уголь доставляют на один и тот же сборочный штрек.

В настоящее время в связи с широким использованием ме­ ханизированных комплексов (ОМКТМ. МК) применяют оди­ нарные столбы шириной 100—120 м (рис. 38).

Основные достоинства системы разработки длинными стол­ бами по простиранию:

более простое и дешевое поддержание подготовительных вы­ работок, находящихся в массиве угля;

84

__ ¿(границе шахтною поля

Рис. 37. Система разработки длинными столбами горизонтального

пласта в Подмосковном бассейне:

а — отработка столбов к границам шахтного поля; б — отработка столбов от границ шахтного поля

возможность провести доразведку залегания пласта ж выемочном поле при проведении штреков и бремсбергов до на­ чала очистной выемки;

независимость выполнения на участке подготовительных и очистных работ.

Недостаток этой системы заключается в том, что предвари­ тельное проведение подготовительных выработок требует значн-

SS

тельного времени и со­ пряжено с большими трудностями проветрива­ ния глухих забоев.

Однако наличие высо­ копроизводительных про­ ходческих комбайнов соз­ дает благоприятные усло­ вия для применения стол­ бовой системы разра­ ботки.

§ 3 СИСТЕМЫ РАЗРАБОТКИ МОЩНЫХ ПЛАСТОВ

С РАЗДЕЛЕНИЕМ НА СЛОИ

Систему разработки наклонными слоями при­ меняют при разработке мощных пологих, наклон­ ных и крутых пластов. Пласт в пределах этажа разделяют параллельно плоскостям напластова­ ния на отдельные слои и каждый слой отрабаты­

слоями.

Часто пласт делят на слои с учетом содержащихся в нем различных по качеству пачек угля.

Пологие и наклонные пласты разрабатывают обычно с об­ рушением пород кровли, а крутые пласты — с закладкой выра­ ботанного пространства пустыми породами.

первый (верхний) слой, а затем последующие — второй, третий и т. д. После выемки верхнего слоя требуется некоторое время для уплотнения обрушенных пород, после чего можно присту­ пить к выемке следующего слоя. В зависимости от свойств по-

86

ПочВа

Рис. 39. Система разработки наклонными слоями с выемкой их в нисходящем порядке с обрушением кровли

род уплотнение их после обрушения продолжается от несколь­ ких недель до полугода и более.

Этот вариант системы применяют в ряде угольных бассей­ нов страны: Кузнецком, Карагандинском, Черемховском и др.

Система разработки наклонными слоями с закладкой выра­ ботанного пространства по существу мало отличается от систе­ мы разработки наклонными слоями с обрушением. Вместо обру­ шения кровли применяют закладку выработанного пространства песками, дроблеными коренными породами, горельниками, породами террикоников и т. п., доставляемыми с поверхности.

Если при работе с обрушением возможен только нисходя­ щий порядок выемки слоев, то при работе с закладкой вырабо­ танного пространства выемку слоев производят как в нисходя­ щем, так и в восходящем порядке (рис. 40).

Работа с закладкой выработанного пространства является наиболее надежным способом разработки мощных пластов, обеспечивающими минимальные потери угля и резко снижаю­ щим возможность возникновения подземных пожаров.

Систему разработки горизонтальными слоями применяют главным образом при разработке пластов мощностью выше 8 м, с углом падения более 45—55°. Сущность ее сводится к разделению вынимаемого пласта на слои горизонтальными

87

150

Рис. 40. Система разработки наклонными слоями с выемкой их в восходя­ щем порядке с закладкой

плоскостями, отстоящими одна от другой по вертикали на 2—3,5 м. Для начала выемки слоя от центральной печи до границы выемочного поля проводят слоевой штрек, погашаемый по мере отработки слоя.

Работы можно вести с обрушением и с закладкой вырабо­ танного пространства. При работе с обрушением слои вынимают только в нисходящем порядке, при работе с закладкой — как

ввосходящем, так и в нисходящем порядке.

Внастоящее время основным является способ разработки горизонтальными слоями с закладкой.

При разработке пластов в нисходящем порядке с закладкой (рис. 41) сначала возводят крепь из лежней длиной 4,5—5,5 м и диаметром 220—250 мм, укладываемых по простиранию пла­ ста в сделанные углубления. Расстояние между рядами лежней принимают 1 —1,2 м. Выемку слоев производят по

простиранию.

Подготовка слоя к выемке заключается в проведении одного или двух слоевых штреков, по которым транспортируют от­ битый уголь и закладочный материал.

Длина выемочного поля по простиранию 150—200 м. Вер­ тикальная высота этажа 50 м. Поле вскрывают в средней части промежуточным квершлагом, от которого у кровли и почвы пласта проводят штреки. В центре поля проходят печи по всей высоте этажа. Затем заканчивают проведение откаточного штрека до границ выемочного поля. И, наконец, на уровне буду­ щего первого слоевого штрека проводят по породе до уровня вентиляционного штрека квершлаг от главной печи.

88