книги из ГПНТБ / Воробьев Б.М. Основы технологии горного производства. Введение в специальность учеб. пособие

В целом в угольной промышленности СССР средняя длина

л а в ы

составляет

около

100

м.

Д л и н у

лавы следует принимать по возможности

большей: чем

длиннее

лава, тем меньшее

число

штреков

приходится

проводить

в шахтном поле и тем более благоприятные

у с л о в и я

создаются

д л я

работы

комбайнов

и

врубовых

машин .

Основными факторами,

ограничивающими

длину

л а в ы ,

я в л я ю т с я

производительность

комбайна (или врубовой

машины), в е н т и л я ц и я ,

а т а к ж е

горно-геологические

факторы .

В соответствии

с

приведенной

классификацией

в

последующих

п а р а г р а ф а х

будет

рассмотрена

сущность наиболее распространенных

систем

разработки

пластовых

месторождений.

§ 2. СПЛОШНЫЕ СИСТЕМЫ Р А З Р А Б О Т К И

Х а р а к т е р н о й

особенностью

сплошных систем

разработки

яв ­

ляется то, что очистной забой и подготовительные выработки,

обслу­

ж и в а ю щ и е ее, подвигаются одновременно и

в одном

н а п р а в л е н и и .

Эти системы н а ш л и широкое применение при разработке

тонких

пластов .

Р и с . 108. Схема с п л о ш н о й

с и с т е м ы разработки

( л а в а - э т а ж ) :

1 — к а п и т а л ь н ы й

б р е м с б е р г ( у к л о н ) ; 2 —

х о д о к ; s — э т а ж н ы й

откаточный штрек;

4.— р а з -

,резная печь; 5 —

э т а ж н ы й в е н т и л я ц и о н н ы й

ш т р е к ; в •— б у т о в а я п о л о с а н а д э т а ж н ы м

откаточ ­

ным ш т р е к о м ; 7 — б у т о в а я п о л о с а п о д в е н т и л я ц и о н н ы м ш т р е к о м ; 8 — очистной

з а б о й

Сплошная

система разработки

без разделения

этажа на

под­

этажи

(лава-этаж) (рис. 108). Эта

система

я в л я е т с я наиболее

про­

стой,

п о с к о л ь к у требуется минимальное

число

подготовительных

совпадает

с направлением подвигания забоев штреков .

Д л я

открытия очистного забоя от капитального бремсберга

М е ж ду этими штреками на границе предохранительного

целика

(уклона) проводят разрезную печь, откуда открывается

очистная

выработка .

Н а пластах пологого и наклонного падения

забои

лав

бывают

прямолинейными и значительной длины — от 50

до 300

м

и более.

ной

из

кусков

породы,

называемой

б у т о в о й

п о л о с о й .

П е р в ы й способ охраны выработок обычно применяют при раз ­

работке

пластов

средней мощности и мощных, а второй способ —

при

разработке

тонких

пластов.

В рассматриваемом случае этажные откаточный и ветиляционный

штреки

ограждают со стороны выработанного пространства

пород­

ными

бутовыми

полосами.

Породу

д л я в ы к л а д к и

бутовой

полосы

под вентиляционным штреком получают в

забое

вентиляционного

штрека,

проводимого вместе с лавой . Породу

д л я в ы к л а д к и

бутовой

полосы

над

откаточным

штреком

получают в специальном

б у т о ­

в о м

ш т р е к е .

Добываемое

в лаве полезное ископаемое конвейером

доставляют

вниз

по

падению на откаточный штрек, где

его з а г р у ж а ю т

в ваго­

нетки

и

электровозом

транспортируют

до

капитального

бремсберга

(уклона) .

Свежий

воздух по

капитальному

бремсбергу

(уклону)

поступает

в этажные откаточные штреки и по ним подводится к

лавам

в обоих

к р ы л ь я х

шахтного поля .

П р и

этом

основная часть

воздуха

идет из

штрека сразу в

л а в у , а д р у г а я ,

меньшая часть н а п р а в л я е т с я

д л я

про­

ветривания забоя откаточного штрека (обычно с

помощью

вентилято ­

ров местного проветривания и системы вентиляционных

трубопро­

водов),

из

которого

затем

поступает

т а к ж е

в

лаву .

Отработанная

с т р у я

воздуха выходит

из

лавы

на

вентиляционный

штрек .

Призабойное

пространство

лавы,

к а к п р а в и л о ,

омывается

вос­

ходящей

струей

воздуха д л я облегчения

у д а л е н и я

выделяющихся

газов

(в

основном метана

С Н 4 ) .

Сплошная

система

разработки

с разделением

этажа

на

подэтажи.

Необходимость

разделения этажа на подэтажи может

возникнуть

из-за

н а л и ч и я

значительных геологических нарушений, когда не­

возможно иметь л а в у большой длины и невозможно

обеспечить

заданную добычу из одной лавы . В

каждом

подэтаже

открывается

самостоятельный очистной

забой.

Вариантом

сплошной

системы

разработки

я в л я е т с я

система

с разбивкой этажа на два подэтажа;

иногде возникает

необходимость

в разделении этажа на большее число

подэтажей . Н а

границе

под­

этажей

в выработанном

пространстве

поддерживается

промежуточ ­

ный

штрек,

который

удлиняется

по

мере

подвигания

очистных

за­

11 Заказ 187

161

откаточного и вентиляционного штреков оставляют

целики у г л я .

Откаточный штрек с целью обеспечения хорошего

проветривания

особенно неблагоприятными .

Д л я обеспечения возможности периоди­

ческого погашения участков

подэтажных штреков и с о к р а щ е н и я

до минимума транспортных

коммуникаций, а т а к ж е расходов по

этажные штреки на

участке между, двумя соседними промежуточ ­

ными бремсбергами по мере подвигания

очистного забоя погашают .

Х а р а к т е р н ы м д л я

рассматриваемого

варианта сплошной системы

разработки я в л я е т с я

проведение

промежуточного

бремсберга

и

ходка впереди очистных забоев и поддержание их

в ц е л и к а х .

Од­

нако промежуточный

бремсберг с

ходком можно

проводить и

по

откаточного

штрека .

И з

нижнего

подэтажа

полезное

ископаемое

выдают конвейерами на просек и далее

через

печь

на

откаточный

штрек .

П р а в и л а м и

безопасности в у г о л ь н ы х

и

сланцевых

ш а х т а х

пред­

писывается

иметь

на

у г о л ь н ы х ш а х т а х

обособленное

проветривание

лав .

В отдельных

с л у ч а я х

при низкой газообильности пластов до­

пускается отступление,

от

этого п р а в и л а :

лавы

на

подэтажах

про ­

ветриваются

последовательно

с подсвежением

вентиляционной

струи

воздухом, подводимым по подэтажным штрекам .

Достоинства

сплошной

системы

разработки

следующие:

м и н и м а л ь н а я протяженность подготовительных

выработок,

про­

водимых до начала очистных работ;

незначительный

срок

подготовки

выемочных

полей, ярусов

и л и

этажей

к

очистной

выемке;

простота

проветривания

небольшого

числа

г л у х и х

забоев

при

небольшой

длине

подготовительных

выработок.

ной детальной

доразведки

массива

у г л я , подлежащего

выемке,

с помощью

подготовительных выработок; значительные

утечки

воздуха через выработанное пространство.

Сплошную

систему

разработки по

горно-геологическим и горно ­

техническим

факторам

целесообразно

применять на пластах мощ ­

ностью не более

1 м

п р и

спокойном

залегании, при устойчивых

породах кровли и л и при пучащих породах

почвы, а т а к ж е на пластах,

сверхкатегорных

по

газу

и опасных по

внезапным выбросам у г л я

и газа . Целесообразность

применения сплошной системы

разработки

на пластах, опасных

по внезапным выбросам у г л я и газа о б ъ я с н я ­

ется следующим.

Очаги

этих выбросов

чаще всего

наблюдаются

в

забоях подготовительных

выработок, а

так к а к число забоев под­

готовительных

выработок

при сплошной системе минимальное, то

и

вероятность

внезапных

выбросов тоже

меньше.

Р и с .

109.

Схема

с п л о ш н о й с и с т е м ы разработки с проведением

э т а ж н о г о

отка­

т о ч н о г о ш т р е к а з а л а в о й :

1 —

л а в а ;

2 — э т а ж н ы й

откаточный штрек; 3 — косовичный

х о д о к ; 4 —

печь

в б у т о в о й п о л о с е ; 5 — к о н в е й е р

П р и

разработке пологих тонких пластов на глубоких

горизон­

тах (600—700 м)

ш а х г

Донецкого бассейна применяется

вариант

ный забой раскоски и штрека

я в л я е т с я продолжением очистного

забоя .

У г о л ь ,

транспортируемый из лавы конвейером поступает

на

конвейер в

косовичном ходке

и через печь в

раскоске выдается

на

откаточный

штрек, где его грузят в вагонетки

на некотором уда­

лении от забоя лавы и породного забоя штрека

(рис. 109).

Приме ­

нение

такого

варианта вызвано

тем, что впереди очистного

забоя

11*

163

на

больших

глубинах

разработки

развивается

значительное

опорное давление, выводящее полностью из строя э т а ж н ы й

штрек

на

участке,

опережающем

забой лавы .

П р и сплошной системе

разработки

к р у т ы х пластов

форма

очист­

толкоуступной при расположении массива полезного

ископаемого

над забоем

уступа.

Забой почвоуступной

формы

часто

применяют

т а к ж е

при

разработке рудных месторождений. Н а

угольных

пластах

пока

еще

широкое

распространение получила

потолкоуступиая

форма

забоя .

Н а

рис. 110 приведена схема сплошной системы разработки тон­

кого

крутого пласта

с потолкоуступной

формой

очистного

забоя .

После того как откаточный

штрек

и просек пройдены на 20—

25 м, от него начинают проведение трех выработок

по

восстанию

(печей) без подрывки боковых

пород.

Б л и ж а й ш у ю

к

к в е р ш л а г у

печь проводят только

до просека, а две другие печи — до вентиля ­

ционного штрека . По

мере проведения эти печи

д л я удобства про­

ветривания соединяют

сбойками. Одна печь

я в л я е т с я ходовой,

ства

целиками у г л я размерами

по простиранию 4—6

м,

а

по

паде­

нию

6—10

м.

Под вентиляционным штреком в большинстве случаев

оставляют

целики

или

выкладывают

бутовые

полосы

из породы,

получаемой

от

восстановления

или проведения

вентиляционного

штрека .

Р а з ­

мер

целиков

по

падению

6—8

м.

П е р в ы й

н и ж н и й

уступ

называется

м а г а з и н н ы м ,

так

как

в

нем собирается (магазинируется)

отбитый

у г о л ь ,

а

все

остальные

уступы —

р а б о ч и м и .

Величина опережения уступов может изменяться

от 1,8

до 4,5 м,

а

длина

забоя

уступа —

от

10

до

30

м.

С

увеличением

длины

уступов

уменьшается

их

число

в л а в е ,

а

следовательно,

уменьшается

объем трудоемких

работ

по

выемке

у г л я

в к у т к а х

в верхней части

уступов. Д л я

отбойки у г л я

в

уступах

применяют пневматические отбойные молотки .

Выемка

у г л я

в

уступе осуществляется

сверху

вниз

полосами

шириной 0,9—1

м. П р и устойчивых

боковых породах у г о л ь

в полосе

части уступа производят отбойку следующей части

уступа

и так

далее .

К р е п ь

на

к р у т ы х пластах

следует

устанавливать

особенно

тща­

тельно,

так к а к

ее используют

т а к ж е

д л я устройства

полков

и

пере­

д в и ж е н и я

людей.

Металлическая крепь в

очистных

забоях к р у т ы х

пластов

приме­

н я е т с я

пока

в

опытном

п о р я д к е .

крепью

могут

быть отдельные деревянные

стойки,

устанавливаемые

в л у н к и в лежачем боку пласта, и крепежные рамы из трех

стоек,

подбиваемых

под

верхняк .

П р и

неустойчивых почве и кровле стойки призабойной

крепи

устанавливают

на

л е ж н я х

и подбивают

под

в е р х н я к и ,

а

обнажен ­

ную

поверхность

почвы

и

кровли между

рамами

крепи

полностью

и л и

частично

перекрывают

з а т я ж к а м и .

Р а м ы призабойной крепи устанавливают

п а р а л л е л ь н о

линии

очистного

забоя,

причем

в е р х н я к и

и л е ж н и

укладывают

встык,

что снижает

опасность

сползания

крепи.

В качестве специальной крепи на крутом падении применяют

деревянные

костры, укладываемые

на

стойках

призабойной

крепи .

Д л я

н а п р а в л е н и я

движения

отбитого

у г л я

к

магазинному

ус­

тупу

в

лаве

к

стойкам

крепи

прикрепляют

деревянные

щиты.

Д л и н а очистного забоя при сплошной системе разработки

с

по-

толкоуступным

забоем

определяется

высотой

этажа .

Д л и н а уступа при выемке отбойными молотками зависит в ос­

новном

от производительности труда забойщика, крепости

у г л я ,

свойств

боковых пород

и

числа

рабочих

в

уступе .

Д л и н у

уступа

определяют

с

учетом

требования

отбойки

у г л я

в ленте

по всей длине уступа на ширину,

равную

ш а г у

крепи, за

одну

смену.

Д л я

разработки крутых пластов с очистными забоями п р я м о ­

линейной формы созданы специальные комбайны.

Комбайны с большой глубиной захвата (2—2,2 м)

на

крутых

пластах

широкого распространения не получили (в силу

конструк ­

т и в н ы х

особенностей д л я

работы

комбайна

требуется

значительная

н е з а к р е п л е н н а я

площадь

— 12—13

м 2 ) .

Более

совершенной

я в л я ­

ется

выемка

у г л я

с применением узкозахватного

комбайна.

В а р и а н т разработки по схеме лава - этаж с применением

у з к о ­

захватного

комбайна

приведен

на

рис.

111.

Комбайн

работает

с н и з у

вверх .

П о с к о л ь к у

ширина

захвата

небольшая

(0,9

м),

при-

забойное пространство

крепят

после выемки

у г л я

в

ленте

по

всей

д л и н е

очистного

забоя.

Исполнительный орган комбайна выполнен в виде штанги с ди­

сками .

Д л я отбойки

верхней

пачки

у г л я

с л у ж а т

р е ж у щ а я

цепь

и дисковый барабан, положение которого по высоте

можно

изменять

в зависимости

от мощности

пласта. Н а

комбайне

может

быть

уста­

н о в л е н

электрический

или

пневматический

двигатель . Д л я

большей

У г о л ь н а я пила

1 располагается

внизу полосы. От угольной пилы

через с к в а ж и н ы

или

печи, оконтуривающие

вынимаемую

полосу,

проходят

канаты

2,

которые на

вентиляционном штреке

огибают

н а п р а в л я ю щ и е блоки

3 и

присоединяются

к

барабанам лебедок 4.

Лебедки

прикреплены

к

почве с

помощью

клиновых штанг.

Р н с . 113.

Схема выемки

т о н к и х

к р у т ы х плас тов

с п р и м е н е н и е м

щ и т о в о й крепи:

1

—

л е б е д к а ;

2 —

с к и п

д л я л е с н ы х

м а т е р и а л о в ; з

— с е к ц и и к р е п и ;

4 — с к р е п е р

оструг;

5

—

у г л е с п у с к н а я

печь;

в —

л е с т н и ц а в х о д о в о м о т д е л е н и и печи; 7

—

с к р е п е р н а я

л е б е д к а ;

S — п о р о д н а я п о д у ш к а

углеспускные печи

в ы г р у ж а ю т в вагонетки

на

откаточном

штреке .

П р и разработке

пластов пилами работы

по

креплению

исключа­

течной

закладкой .

Б о л е е

прогрессивным способом разработки тонких крутых