книги из ГПНТБ / Охрименко В.А. Подземная гидродобыча угля учеб. пособие

а

Рис. 34. Система разработки длинными диагональными столбами

При первом варианте системы разработки ярус разделяют ди­ агональными печами на столбы шириной 6—8 м. Печи через каж­ дые 30 м между собой сбивают сбойками, служащими для провет­ ривания забоев. В печах устанавливают гидромониторы, отраба­ тывающие столбы заходками по падению.

При втором варианте системы ярус разделяют диагональными печами на столбы шириной 8—10 м. Печи через каждые 10 м сби­ ваются просеками, которые служат для проветривания, доставки оборудования, материалов и транспортирования пульпы. Печи на­ резают снизу вверх под углом 40—45° к линии простирания с рас­ четом, чтобы просеки (сбойки) между печами имели наклон к го­ ризонтальной плоскости примерно 7—8°.

Столбы отрабатывают заходками снизу вверх. Вода в очистные забои поступает с вентиляционного штрека. Одновременно в ра­ боте может находиться несколько заходок (по одной в каждом столбе). Передовую печь проводят снизу вверх во время очистной выемки. Пульпа из очистного забоя по сбойке попадает на передо­ вую печь и далее транспортируется до аккумулирующего штрека.

Технология работ в нарезных забоях не отличается от техно­ логии работ при системах разработки, описанных выше. Просеки проводят попутно с печами.

Перед началом выемки новой заходки подготовляют русло для самотечного гидротранспорта угля по просеку в соседнюю вы­ емочную печь. Подготовка заключается в том, что еще при выемке предыдущей заходки струей воды расчищается сбойка (просек). Погашаемую печь на границе с отработанной заходкой перегора­ живают кусками породы или стойками. Столбы отрабатывают от­ крытыми заходками размером по оси 4 м. У верхней границы столба оставляют защитный целик, что позволяет предотвратить вынос угля после отбойки в выработанное пространство.

Трубы или шланги из погашаемых печей переносят во вновь проводимые печи по просекам.

Основные достоинства варианта: небольшие потери угля в очи­ стном пространстве благодаря отбойке угля в столбах снизу вверх и хорошим условиям поддержания кровли (при преждевременном обрушении кровли отбойку можно продолжать выше обрушенного участка, что нельзя сделать при выемке сверху вниз); нормальный режим проветривания очистных забоев (за счет общешахтной де­ прессии); благоприятные условия для оставления в выработанном пространстве породы от прослойков и ложной кровли в связи с от­ работкой столбов по восстанию с передачей пульпы в передовую печь.

Основные недостатки: высокий объем нарезных работ; увели­ ченная длина печей; трудность передвижения людей и доставки материалов по нарезным выработкам и значительная депрессия в связи с диагональным расположением печей в ярусе; необходи­ мость строгого контроля и регулирования направления движения пульпы.

71

Производительность труда рабочего при данной системе в зави­ симости от мощности разрабатываемого пласта приближается к производительности труда по системе с двусторонней выемкой столбов по падению. Это объясняется снижением затрат на доставку материалов и оборудования, что компенсирует в некоторой мере увеличение трудовых затрат на проведение нарезных выработок.

Согласно расчетам производительность труда рабочего по уча­ стку в зависимости от мощности пласта должна составить 15— 24 т/выход.

Наиболее целесообразной областью применения рассмотренной системы следует считать весьма газоносные пласты мощностью не менее 0,9—1 м. Устойчивость вмещающих пород должна быть не ниже средней.

Системы разработки гидроспособом тонких

исредней мощности пологих пластов

скреплением очистных забоев

При отработке тонких и средней мощности пологих пластов применяют систему разработки длинными столбами по восстанию

Рис. 35. Система разработки длинными столбами по восстанию с выемкой столбов сплошным забоем по падению:

1 — нарезной комбайн; 2 — выемочная машина; 3 — механи­ зированная крепь; 4 — штрек; 5 — печь; 6 — водовод

с выемкой столбов по падению оплошным забоем. Характерным является наличие двух выходов из очистной выработки.

Нарезные работы (рис. 35) заключаются в проведении спа­ ренных печей с вентиляционными сбойками между ними.

72

Печи проводят снизу вверх по линии восстания пласта или под небольшим углом к ней. При машинной выемке и гидравлическом транспорте угля очистной забой располагают под углом 4—5° к ли­ нии простирания.

Оконтуренный по простиранию столб угля разрезают просеком, в котором монтируют комплекс крепи с выемочной машиной. При подвигании очистного забоя печи, непосредственно примыкающие к столбу, погашаются.

После отработки столба все оборудование демонтируют и пе­ реносят в очистной забой нового подготовленного столба.

В связи с прямолинейностью забоя, расположенного по прости­ ранию, очистные работы могут вестись как агрегатами, так и ком­ плексами.

В зависимости от свойств кровли передвигать крепь к забою можно непосредственно за перемещением выемочной машины или же после завершения цикла выемки. Вода для гидротранспорта угля должна подаваться к исполнительному органу машины по гибкому шлангу. Применительно к этой системе институтом Донгипроуглемаш разработан комплекс оборудования КМ. В комп­ лекс входит нарезной комбайн КМП с гидравлическим приводом и оборудованием для механизированного возведения штанговой крепи, выемочный агрегат КВМ челнокового действия и механизи­ рованная крепь КМК. Длина очистного забоя принята 30 м.

Выемка угля при наличии крепи может производиться как ме­ ханическим, так и гидравлическим способами. Однако с точки зрения удобств перемещения крепи и снижения энергоемкости разрушения угля предпочтительнее механическая и гидромехани­ ческая выемка, так как при гидроотбойке трудно осуществить от­ деление угля от кровли или почвы, не нарушив хотя бы частично их поверхность.

Транспорт по печам и аккумулирующему штреку гидравличе­ ский безнапорный.

Достоинства системы разработки: надежность проветривания очистного забоя струей воздуха за счет общешахтной депрессии; высокая концентрация горных работ и большие нагрузки на вы­ емочный участок благодаря применению высокопроизводительных выемочных машин; возможность надежного дистанционного управ­ ления машинами.

Недостатки системы: большой объем нарезных работ; увеличен­ ные по сравнению с другими столбовыми системами потери угля; высокая металлоемкость оборудования; большой объем монтаж­ ных работ.

Систему разработки целесообразно применять на пластах лю­ бой категории по газу мощностью более 0,9 м при крепких углях. Для эффективной отбойки давление гидромониторной струи воды должно быть не менее 65 кгс/см2.

Кроме трех описанных выше систем разработки, при гидравли­ ческом способе угледобычи применяют (или испытывались ранее)

73

и другие системы и варианты систем разработки с креплением очистного забоя. Так, в ПНР на гидрошахте «Ян» в 1956 1960 гг. пологий пласт средней мощности отрабатывали камерами по про­ стиранию с деревянной крепью. С 1957 г. в ПНР применяется си­ стема разработки длинными столбами по простиранию с деревян­ ной крепью, гидравлической закладкой и взрывогидравлической

либо гидравлической выемкой.

В СССР находят применение системы разработки длинными столбами по восстанию (выемка по падению) или по простиранию с механизированными крепями (ОМКТ и др.).

§ 3. СИСТЕМЫ РАЗРАБОТКИ МОЩНЫХ ПОЛОГИХ ПЛАСТОВ

Система разработки длинными столбами по простиранию с односторонней гидравлической выемкой столбов заходками по простиранию

Систему применяют в шахтоуправлении «Юбилейное» в Куз­ бассе при отработке пласта 29а мощностью 3,5—4,5 м с углом падения 8—10° (рис. 36).

Подготовка выемочного участка заключалась в проходке по восстанию пласта ходовой и пульпоспускной печей, из которых по простиранию пласта к границам блока с помощью комбайна К-56 мг проводили выемочные штреки. Штреки сечением 6,3 м2 нарезали через 5—7 м с уклоном 0,07 в сторону пульпопечи для транс­ портирования угля водой. Они имели арочную форму и ввиду ма­ лого срока службы не крепились. Для проветривания штреки че­ рез каждые 12 м сбивали сбойками. Сопряжения сбоек со штре­ ками крепили двумя анкерами под однорезку.

Для создания необходимого очистного фронта ежесуточно про­ водили по 97 м выемочных штреков. Работа по проведению штре­ ков велась в три смены по 8 ч каждая. В каждую смену выходили на работу один комбайнер и два его помощника (рис. 37).

Очистную выемку угля вели струями воды давлением 90— ПО кгс/см2 с применением гидромониторов ГМДЦ-ЗМ. Производи­ тельность гидромонитора составляла 40 т/ч и более. С целью ре­ зервирования очистных забоев четыре выемочных штрека были оборудованы гидромониторами, при этом в одновременной работе находились два гидромонитора, третий был в резерве. В четвертом выемочном штреке вели работы по подготовке к следующему циклу: укорачивали водовод, переносили гидромонитор, устанавливали щит, ограждающий гидромониторщика, и подхват в месте буду­ щего сопряжения выемочного штрека с очистным пространством. Гидромонитор между бортом штрека и салазками гидромонитора раскрепляли двумя стойками ВК-7 или ВК-8. Подхват длиной 2,5— 3 м устанавливали на двух стойках ВК-7, которые после оконча­ ния выемки угля в заходке извлекали.

74

Рі.гс, 36, Система разработки мощного пологого пласта длинными

столбами по простиранию с односторонней гидравлической выемкой пластов заходками по простиранию:

Выемку угля в заходке начинали с проведения сбойки-под­ сечки шириной 3—4 м и высотой 1,5—2 м. Затем высоту сбойкиподсечки за несколько приемов увеличивали до 3—3,5 м, оставляя потолочину и не вскрывая отработанного пространства. В послед­ нюю очередь извлекали целики по контуру заходки и уголь, ос­ тавленный в потолочине заходки и над выемочным штреком. От­ работку заходки заканчивали извлечением оградительных целиков, выемка которых велась до перепуска обрушенных пород или по­ садки кровли в заходке (см. рис. 36, в и г ) .

Маркшейдерская съемка и задание направления штрека

Очистная выемка угля с помощью гидромони­ торов гм д ц -вм

Доставка материалов а оборудования Обслуживание злектрооборудования Ремоитньіе работы

Рис. 37. График организации работ в нарезных и очистных забоях по пласту 29а шахтоуправления «Юбилейное»

Работы по очистной выемке угля вели в три смены по 8 ч. В каждую смену работали два гидромониторщика и два их помощ­ ника для обеспечения одновременной выемки угля в двух забоях. Кроме того, в каждую смену выходили еще два помощника, зани­ мающиеся подготовкой забоев (см. рис. 37).

На участке работали два комбайна К-56мг, которыми прово­

дили подготовительные выработки для дальнейшего развития гор­ ных работ.

За 10 месяцев 1973 г. бригада Героя Социалистического Труда Г. Н. Смирнова, применяя высоконапорную гидроотбойку при очи­ стной выемке и механогидравлический способ проведения нарез­

76

Камерно-столбовая система разработки с обратной выемкой по падению

Сущность камерно-столбовой системы разработки (рис. 38) за­ ключается в следующем. Выемочный участок по простиранию пла­ ста разделяют на камеры и столбы, расположенные по восстанию пласта и чередующиеся между собой.

Для проведения подготовительных выработок используют гид­ ромониторы (с предварительным ослаблением массива ВВ) или проходческий комбайн с гидротранспортом.

Каждую камеру подготовляют тремя выемочными печами, про­ водимыми от аккумулирующего штрека, две из которых распола­ гают у почвы пласта на расстоянии 7—10 м друг от друга, а третью (по оси камеры) — у кровли пласта. Камеры шириной 10— 11 м отрабатывают взрывогидравлическим способом из выемоч­ ных печей открытыми заходками шириной 4—6 м по восстанию пласта.

Каждый столб шириной 14—15 м подготовляют двумя выемоч­ ными печами, одну из которых располагают у почвы, а другую—■ у кровли пласта и отрабатывают закрытыми или комбинирован­ ными заходками шириной (по восстанию) 4—8 м (в среднем 7 м).

Камеры и столбы отрабатывают одновременно обратным ходом от вентиляционного штрека к аккумулирующему, причем забои камер опережают забои столбов на 15—17 м — расстояние, опре­ деляемое необходимостью размещения обрушаемых пород в очист­ ном пространстве камеры и устойчивостью угольного массива столба. Обрушение кровли происходит по линии забоев столбов. Размеры заходок в столбе по простиранию изменяются от 8 до 12 м.

Пласт разрабатывают сразу на всю мощность (без разделения на слои) без крепления очистного пространства с предварительным ослаблением угольного массива ВВ.

Очистные забои проветривают за счет общешахтной депрессии. Свежий воздух от бремсберга поступает к аккумулирующему штреку, далее по выемочным печам подается в очистные забои и, омыв их, уходит по вентиляционным печам и сбойкам на венти­ ляционный штрек. Подготовительные забои проветривают вентиля­ торами местного проветривания.

Размеры целиков, ширина камер и другие параметры системы разработки выбирают в зависимости от устойчивости обнажений кровли, крепости и трещиноватости угля и принятой технологии

ведения работ.

Наиболее целесообразно применять рассмотренную систему раз­ работки на пластах мощностью от 3 до 12 м с углом падения от 5 до 20°; кровля устойчивая, не обрушающаяся в забоях камер, но систематически обрушающаяся по мере выемки столбов.

На шахте им. В. И. Ленина (бывш. «Томусинская-1/2)» при камерно-столбовой системе разработки производительность труда

77

рабочего по участку на выход составила 9,5 т, или 189,4 т/месяц, расход ВВ на 1 т добычи 345 г, себестоимость добычи 1 т угля 1,18 руб., расход леса на 1000 т добычи 10 м3, эксплуатационные потери угля в недрах 25—29%.

Камерно-столбовая система разработки, наряду с крупным до­ стоинством — производительной выемкой без крепления, имеет сле­ дующие недостатки: сравнительно высокий уровень потерь угля, трудность поддержания печей, особенно пройденных у почвы пла­ ста, и необходимость применения ВВ при взрывогидравлической выемке угля.

Для снижения потерь угля целесообразно применять частичное крепление очистных забоев, например штанговую крепь.

Система разработки полосами по падению с отбойкой угля на откос обрушенных пород

Поиски решений по снижению потерь угля при системах разра­ ботки мощных пологих пластов без крепления очистного забоя при­ вели к созданию системы разработки полосами по падению с от­ бойкой угля на откос обрушенных пород.

Сущность системы разработки заключается в том, что для за­ щиты рабочего пространства от обрушенных пород непосредствен­ ной (ложной) кровли плоскость забоя наклоняют в сторону выра­ ботанного пространства параллельно линии обрушенных пород. Уголь отбивают на откос пород, имеющий угол наклона 60—70°

ипод защитой наклоненного под таким же углом забоя смывают

впечи.

Промышленные испытания, проведенные на шахте им. В. И. Ле­ нина, показали, что выемка угля на контакте с обрушенными по­ родами без оставления целиков в выработанном пространстве ока­ залась возможной и эффективной. Отбитый буровзрывными рабо­ тами на откос пород уголь смывался с него удовлетворительно, трудоемкость работ по смыву за счет скатывания угля с откоса к печи оказалась меньше, чем при выемке из открытых полостей камер.

Рациональные параметры системы разработки: наклонная вы­ сота подэтажа 50—70 м; ширина полосы при односторонней вы­ емке 7,5—8 м, при двусторонней 11—12 м; опережение смежных

выработанного пространства 60—70°. Величина потерь не превы­

шает 25%.

Производительность труда рабочего по участку 9,8 т/смену, или 200 т/месяц, себестоимость добычи угля 1,18 руб/т. Способ вы­ емки с отбойкой на откос пород может эффективно применяться для отработки пластов при камерно-столбовой системе разра­ ботки.

79