книги из ГПНТБ / Смолдырев А.Е. Технология и механизация закладочных работ

системах, где применение металлических стоек затруднено, приме­ няют механизированную выемку и деревянную крепь.

При углах падения до 20—40° внедряются механизированные комплексы. При углах более 45° вопросы механизации не решены. Для мощных пластов средства комплексной механизации только разрабатываются. Нагрузка лавы при гидрозакладке 320—350 т/сут.

Рис. 9. Вариант системы разработки наклонными слоями в восходящем порядке с гидравлической закладкой

Широко применяется на мощных пластах система разработки наклонными слоями с гидравлической закладкой. На многих шахтах на пластах мощностью от 3,5 до 18 м при углах падения от 0 до 20° применяют вариант системы наклонных слоев с отработкой их ла­ вами по восстанию (рис. 9). Сущность системы заключается в том что пласт^разделяют на слои, вырабатываемые в восходящем порядке' а каждый слой отрабатывают забоями по восстанию. Размеры вы-

емочного участка по простиранию 160-200 м, по восстанию 1 8 0 - /ии м. іолщина слоев от 2,5 до 4 м.

30

Слои отрабатывают на всю высоту этажа, за исключением предо­ хранительных целиков. Очередной слой вступает в работу после полной отработки предыдущего. Шаг закладки от 6 до 10 м. Подго­ товка выемочного участка заключается в проведении откаточного и вентиляционного штреков, а также трех печей (через 90—100 м) — двух фланговых и одной центральной.

Центральная печь разделяет участок на два крыла, в каждом крыле имеется два забоя длиной 40—50 м. Уголь транспортируется через печь в закладочном массиве. Транспортирование материалов осуществляется по печам с вентиляционного штрека.

После выемки угля на 6—10 м производят работы по подготовке к закладке выработанного пространства. Закладочпые трубопроводы для четырех забоев прокладывают во всех трех печах.

Организация работы в забое — один или два цикла в сутки. Численность рабочих, занятых на отбойке угля, без машинного вруба, 20 чел., на переноске конвейера 6 чел. Добыча за цикл 350 т. Производительность труда забойщика 18,7 т, а рабочего по забою с закладкой 8,5 т.

На пластах мощностью 6,5—10 м с углом падения 25—60° при устойчивых вмещающих породах применяют другой вариант этой системы. Выемочный участок длиной по простиранию 100—120 м и наклонной высотой 240 м подготавливают, как показано на рис. 9, с той разницей, что в работе одновременно находятся два забоя дли­ ной 50—60 м, работы в которых ведутся по восстанию. Пласт разра­ батывают слоями от 2 до 3,6 м. Уголь вынимают по простиранию полосами шириной 5—6 м. Закладочный массив возводят после пол­ ной отработки полосы; шаг закладки равен ширине полосы.

Забои имеют наклон к центральной печи, по которой транспорти­ руется уголь и в который проложен трубопровод. Выемку угля в по­ лосе производят при помощи ВВ лентами шириной 1,2 м. Уголь вдоль полосы транспортируется конвейером (в последние годы используют и более современные способы выемки и крепления).

Добыча угля в смену из двух забоев составляет 220 т. Произво­ дительность труда рабочего по забою достигает 8 т.

В последние годы в ПНР ведутся очистные работы лавами с гид­ розакладкой в пласте мощностью 3,5 м при угле падения 4°; добыча составляет до 1000 т/сут. При применении механизированных ком­ плексов нагрузку на забой намечено довести до 2000 т/сут

[ 22].

Во Франции для разработки мощных угольных пластов приме­ няют в основном различные варианты слоевых систем с гидравли­ ческой и пневматической закладкой [23].

Отмечается тенденция к концентрации и механизации работ. Так, на ш. «Мерлебах» суточная производительность достигает 18 тыс. т товарного угля при высокой концентрации производства. Здесь крутые пласты мощностью 1,2—5 м отрабатываются системой гори­ зонтальных полос по простиранию механизированными комплексами с гидравлической закладкой.

31

На шахте «St — Jonis» (бассейн Бланси) для разработки пласта мощностью 20 м с углом падения 15—35° применяют систему гори­ зонтальных слоев в восходящем порядке с пневматической закладкой.

Закладка выработанного пространства в КНР применяется при разработке мощных пластов угля, склонных к самовозгоранию. С полной закладкой разрабатываются преимущественно мощные угольные пласты пологого и наклонного залегания, распространен­ ные на месторождениях Фушунь и Фусинь. Помимо этих двух основ­ ных месторождений, полная закладка применяется в небольших объемах и на других месторождениях.

С полной гидравлической закладкой выработанного пространства работают все шахты треста «Фушунь».

Месторождение представляет синклинальную складку. Угол падения пластов изменяется как по простиранию, так и по падению от 16 до 50°. Угольная толща слагается из мощного пласта Основного и многочисленных пропластков. Пласт Основной сложный по про­ стиранию, мощность его изменяется с востока на запад от 8 до

150м.

Вкровле пласта залегает толща горючих сланцев 70—180 м. Пласт газоносный — 20—81 м3 метана на 1 т добычи. Глубина раз­ работки достигает 740 м (рабочие горизонты — 330 и 430 м).

На ш. «Лаохутай», а также и на других шахтах треста «Фушунь» применяется система разработки наклонными слоями в восходящем порядке с выемкой полосами по восстанию Ѵ-образным забоем и гидрозакладкой. Накоплен большой опыт применения системы, позволяющий постоянно иметь устойчивый и надежный очистной фронт со сравнительно неплохими показателями.

Шахта разрабатывает пласт мощностью 45 м, залегающий под углом 22—38°. Подготовка участка (рис. 10) производится поле­ выми и слоевыми откаточными штреками. Пласт вскрывается квер­ шлагом с полевого штрека, с которого проходят и слоевые штреки.

Угольный пласт разделяется на две, иногда на три пачки в соот­ ветствии с породными прослойками. Каждая пачка, в свою оче­ редь, разделяется на слои. В первую очередь вынимается верх­ няя пачка, затем нижняя. Слои в пачках отрабатываются в восхо­ дящем порядке.

Длина выемочного участка 320 м, длина очистного забоя по про­ стиранию 80 м.

Очистные работы начинаются со слоевого штрека в обе стороны от погрузочной печи. Забою придается наклон 8—10° в сторону углеспуска. Вначале каждый очистной забой имеет свой углеспуск, а с развитием работ образуется один Ѵ-образный забой. Углеспуск­ ная печь наращивается по мере подвигания очистного забоя и под­ держивается в закладочном массиве для спуска угля и стока воды от закладки. Закладочные печи не сохраняются.

Мощность вынимаемого слоя колеблется от 2,5 до 3 м. Отбойка угля осуществляется взрывным способом. Для доставки угля вдоль забоя до углеспуска применяются скребковые конвейеры.

32

Расход лесных .материалов 18—19 м3 на 1000 т. Потери угля по участку составляют 3 %. В качестве закладочного материала исполь­ зуется шлак перегоревшего сланца.

На отдельных шахтах применяется слоевая система с выемкой угля в слоях длинными столбами по простиранию или по восстанию. Управление горным давлением в обоих случаях осуществляется полной гидравлической закладкой. Пласт делится на несколько пачек мощностью от 9 до 19 м, границами которых принимаются

Рис. 10. Схема подготовки и отработки мощного пласта на­ клонными слоями в восходящем порядке с выемкой полосами по восстанию и гидравлической закладкой

наиболее мощные породные прослойки. Каждая пачка, в свою оче­ редь, подразделяется на слои 1,8—2,2 м.

Разработка пачек ведется в нисходящем, слоев в пачках — в вос­ ходящем порядке. Наклонная высота этажа 80—180 м.

Для обслуживания закладочными работами выемочных участков, находящихся в разных частях шахтного поля (длина полей 3,5— 5 км), проходятся специальные стволы (шурфы), около которых соору­ жаются закладочные установки.

Представляет интерес опыт разработки угольных пластов на больших глубинах в Индии. Глубина разработки достигает 900 м и более. На ш. «Судемлих» проектной мощностью 2,16 млн. т в год горные работы ведутся на глубине 1000 м. Разработка угольных

пластов осуществляется с гидравлической закладкой выработанного пространства (песком).

К трудностям разработки на больших глубинах относятся во­ просы управления горным давлением, борьбы с эндогенными пожа­ рами, проветривания выработок, борьбы с высокой температурой, а также с внезапным обрушением пород и горными ударами.

2. Разработка угольных пластов средней мощности и тонких

Отработка таких пластов (пологие, наклонные и крутые) с заклад­ кой ведется в различных горно-геологических условиях во всех уголь­

кладки примерно 55—62 м3. В породной полосе оставляли две печи, закрепленные сплошной крепью, через которые в выработанное пространство подавался закладочный материал. Объем незапол­ ненного пространства составлял около 25—35 м3. Отбойка угля осуществлялась с помощью ВВ.

34

Для ограждения призабойного пространства от закладочного массива через каждый таг закладки (10 м) возводили одинарную органную крепь, которая для предотвращения просыпания закла­ дочного материала обшивалась металлической сеткой. В качестве закладочных материалов использовались горелые породы круп­ ностью 100—120 мм и дробленые аргиллиты. Для совмещения работ по выемке угля и закладке очистной забой делился на два уступа: нижний — длиной 18 м и верхний — 76 м.

На шахте были получены следующие техиико-экономические показатели: добыча угля 150 т/сут, производительность труда забой­ щика 18,6 т/выход, потери угля 11,2%.

Для отработки крутых пластов средней мощности применяют и систему разработки длинными столбами по простиранию, где упра­ вление горным давлением осуществляется с помощью самотечной или гидравлической закладки. Этой системой в Кузбассе отрабаты­ вали выемочные поля на различных пластах. На рис. 12 предста­ влена схема работ на пласте «Пятилетка» ш. «Черная Гора».

Из других вариантов этой системы заслуживает внимания опыт работ на пласте Встречном, мощность которого 1,8—2 м и угол паде­ ния 57—65°. Выемочное поле длиной по простиранию 200 м с наклон­ ной высотой этажа 90 м отрабатывалось по схеме лава-этаж. Уголь средней крепости. Кровля — песчанистые аргиллиты средней устой­ чивости, а почва — углистые сланцы.

Забой делился на уступы. Во время укладки закладочного мате­ риала в нижней части забоя производили выемку угля в нижнем уступе. В период возведения закладочного массива в верхней части забоя, выемку угля производили в нижней части верхнего уступа, после окончания закладочных работ забой верхнего уступа выравни­ вался в одну линию с нижним уступом и выемка угля сосредоточива­ лась в верхнем уступе лавы. После подвигания верхнего уступа по простиранию пласта на 10 м процесс повторялся.

По системе получены следующие технико-экономические пока­ затели: добыча 240 т/сут, производительность труда рабочего по участку 6,2 т/выход, потери угля 11,6%. Как и при сплошной си­ стеме, выемка взрывная, управление горным давлением — самотеч­ ная закладка. Среднемесячное подвигание забоя около 30 м.

Для крутых пластов Кузбасса имеет большое значение освоение щитовой системы разработки с закладкой [24].

При разработке крутых пластов Центрального района Донбасса в различных горно-геологических условиях применяется управле­ ние горным давлением с помощью деревянных костров. При этом расходуется много крепежных материалов (до 100 м3 на 1000 т до­ бычи), работа весьма трудоемка и не всегда обеспечивается беспере­ бойная работа очистных забоев, особенно на пластах с неустойчивой кровлей, со сползающей почвой и пластах мощностью более 1 м.

Например, на пласте Мазур на различных горизонтах при работе с кострами было около 18 случаев завалов лав и 7 случаев самовоз­ горания угля.

Врезультате применения закладки среднемесячное подвигание лав увеличилась с 23,3 до 3(5,6 м, а расход леса на 1000 т добычи уменьшился на 23%. Лава с закладкой работала больше года, и за это время не было случаев сползания почвы и самовозгорания угля.

Внастоящее время полная закладка выработанного пространствак3 применяется здесь в западной и восточной лавах на пласте Дере-

зовка гор. 121 м. Мощность пласта 1,1 —1,5 м. Для подачи закла-

Рис. 13. Сплошная система разработки с потолкоустушшм забоем и самотечной закладкой

дочного материала в лаву проводятся шурфы через 12 м по прости­ ранию, что соответствует ширине бутовых полос в лаве (рис. 13). Заполнение одной бутовой полосы длится 2—3 смены. Нагрузка на лаву достигает 7000 т/мес, а среднемесячное подвигание забоя — 49 м. При этом применяют сплошную систему разработки с потолкоуступным забоем и самотечную подачу закладочного материала.

В очистных работах пласта Мазур на гор. 220 и 340 м управление горным давлением осуществляли с помощью закладки породой, получаемой от проведения подготовительных выработок. При этом

37

выявлены следующие недостатки. Крупные куски породы выбивали крепь и не обеспечивалась плотность закладочного массива, что приводило к завалам лав и подземным пожарам.

сэтого горизонта (30—35% всей породы шахты) была использована

вкачестве закладочного материала. С закладкой начали отрабаты­ вать лавы с потолкоустушшм забоем пластов Мазур-Восток, Запад

иПята-Запад. Закладка производилась полосами шириной 7,2 м между рештаками.

Вкомбайновой лаве при сплошной системе с прямолинейным забоем порода закладывается полосами по падению шириной 7,2 м, которые отшивают обаполами. Максимально допустимое отставание закладочного массива от забоя 17—20 м.

На ш. «Новоцентральная» (пласт Ливенский мощностью 0,85— 0,95 м, залегающий под углом 10—12° на глубине 500—600 м) выемка угля производилась в лаве длиной 156 м комбайном МК-67 с шириной захвата 0,8 м. Ширина закладочной полосы 1,6 м. Перед подачей закладочного материала закладываемое пространство ограждалось

от забоя металлической сеткой с ячейками 5 x 5 мм.

В качестве закладочного материала использовалась порода от проведения и ремонта подготовительных выработок. Порода в ваго­ нетках поступала на центральный дробильно-сортировочный ком­ плекс, где проходила дробление с предварительным грохочением. Приготовленный материал поступал в закладочную машину ДЗМ-1, откуда по трубопроводу диаметром 200 мм с помощью сжатого воз­ духа направлялся в выработанное пространство.

Выемка угля и закладка выработанного пространства совмеща­ лись по времени. После закладки половины лавы комбайн включался в работу.

Для сокращения времени на возведение оградительной стенки на шахте разработана конструкция разборной переносной огради­ тельной стенки, которая регулируется по мощности пласта. Бла­ годаря ее применению время на закладку 2 м выработанного про­ странства сократилось до 5,6 мин, а на закладку всей полосы в лаве до 7 ч, благодаря этому нагрузка на забой увеличилась до 300— 400 т/сут.

На ш. «Красный Октябрь» очистные работы с гидравлической закладкой ведутся под Енакиевским металлургическим коксохими­ ческим и цементным заводами на глубине 670—800 м.

Пласты мощностью 0,45—1,8 м разрабатываются сплошной или столбовой системой. Очистные работы в лавах длиной 125—135 м ведутся отбойными молотками или комбайнами типа УКР.

В качестве закладочного материала используется порода от про­ ведения и ремонта горных выработок. После грохочения порода класса —50 мм поступает в аккумулирующий бункер готовой про­ дукции, а класса +50 м — в дробилку.

38

Из аккумулирующего бункера порода попадает в смеситель, куда подается вода. Образовавшаяся в смесителе пульпа напра­ вляется в приемную воронку смесительной установки диаметром 0,75 м, затем по горизонтальному трубопроводу подается к лаве.

Производительность гидротранспорта по твердому составила в 1972 г. 180—220 м3/ч при максимальной производительности за­ кладочной установки 240—250 м3/ч (чистое время работы).

ВЦентральном районе Донбасса при разработке крутых пластов на глубоких горизонтах, особенно на месторождениях, где в преде­ лах шахтного поля отрабатывается много угольных пластов, сохра­ нение горных выработок становится проблемой. Принимаемые до настоящего времени меры малоэффективны.

Наиболее эффективна, как показала практика ш. им. Артема, для сглаживания максимального сдвижения пород при охране под­ готовительных выработок полная закладка выработанного простран­ ства.

Вкомбинате Артемуголь намечается в 1975 г. до 40% очистных

забоев перевести на работу с закладкой выработанного пространства в сравнении с 5% в 1972 г.

Ряд шахт в Западном Донбассе ведут очистные работы под пой­ мой реки Самары. С вводом в эксплуатацию новых шахт площадь подработки поймы значительно увеличится, и под ней будет нахо­ диться около 35% угленосной площади.

С целью сохранения поверхности в настоящее время рассматри­ вается вопрос разработки пластов под поймой системами с полной закладкой выработанного пространства.

УкрНИИгидропром рекомендует применение пневматической за­ кладки, в качестве закладочного материала наиболее подходящими являются породы от проведения и ремонта горных выработок.

ИГД им. А. А. Скочинского, КузІІИИ и Сибгормаш разработали исходную технологическую модель шахты нового типа для условий Прокопьевско-Киселевского района. В этой модели предусматри­ вается управление горным давлением преимущественно с закладкой выработанного пространства, технология очистных и подготови­ тельных работ — с комплексной механизацией и автоматизацией всех производственных процессов.

При этом предусматриваются следующие системы разработки для разных пластов: мощностью 2,5—12 м — наклонными слоями с выемкой длинными столбами по простиранию и восстанию с при­ менением комплексов; мощностью более 12 м и участков пластов со сложным залеганием — горизонтальными слоями в восходящем порядке с закладкой также с применением комплекса; на пластах мощностью 3,5—4,5 м с изменяющейся гипсометрией — горизонталь­ ными полосами по простиранию в восходящем порядке с закладкой и применением комплекса. Длина очистных забоев рекомендуется 200 м, нагрузка на забой 1500—1750 т/сут.

Вопрос разработки угольных пластов с закладкой выработанного пространства является важным и для Карагандинского бассейна.

39