2.2 Способы вскрытия шахтных полей

Способ вскрытия — это качественная характеристика шахты, отражающая вид и взаимное расположения главных и вспомогательных выработок, проводимых для создания доступа с поверхности земли к шахтному полю или к его части.

Способ вскрытия зависит от геологических, горнотехнических и экономических факторов: формы и размеров шахтного поля, мощности и угла падения пластов, числа рабочих пластов в шахтном поле и расстояния между ними, глубины залегания пластов от поверхности и ее рельефа, нарушенности месторождения и газоносности пластов, производственной мощности шахты и срока ее службы, марочного состава угля и применяемой техники. Учет влияния перечисленных факторов должен быть комплексным.

Выбранный способ вскрытия должен обеспечивать максимальную производительность труда при минимальной себестоимости 1 т угля. Это достигается выполнением следующих требований:

• минимальные первоначальные капитальные затраты и сроки строительства шахты;

• концентрация производства, т. е. увеличение производственной мощности шахты при максимально возможных нагрузках на очистной забой и на пласт при ограниченном числе одновременно разрабатываемых пластов;

• концентрацию грузопотоков и применение конвейерного транспорта;

• сокращение протяженности поддерживаемых горных;

• эффективное проветривание горных выработок при полном соблюдении правил безопасности и охраны труда.

В зависимости от конкретных условий залегания и числа пластов способы вскрытия шахтных полей различают:

• по типу главной вскрывающей выработки, проходимой с поверхности;

• расположению главной вскрывающей выработки относительно пласта и элементов его залегания;

• по числу транспортных горизонтов в шахтном поле;

• по наличию и типу вспомогательных вскрывающих выработок.

Различают три типа главных вскрывающих выработок: вертикальные стволы, наклонные стволы и штольни. Поскольку главных вскрывающих выработок должно быть не менее двух, возможны комбинации этих выработок, например вертикальных и наклонных стволов.

Вскрытие шахтных полей вертикальными стволами является наиболее универсальным и распространенным, его применяют независимо от числа рабочих пластов в шахтном поле, мощности и угла падения этих пластов, мощности наносов и глубины разработки, производственной мощности шахты и т. д. (рис. 2.3, е — к).

В соответствующих горно-геологических условиях проходят наклонные стволы, что обеспечивает определенные экономические и технические выгоды по сравнению со вскрытием вертикальными стволами (рис. 2.3, а — д). В гористой местности возможно вскрытие месторождения штольнями (рис. 2.3,л — н).

При комбинированных способах вскрытия применяют разнотипные главные вскрывающие выработки, например вертикальные и наклонные стволы (рис. 2.3, о — с). Наклонный ствол используют для выдачи угля на поверхность, а вертикальный — для спуска-подъема людей, грузов и пр:

Главные вскрывающие выработки могут занимать различное положение по отношению к вскрываемому пласту и элементам его залегания. Так, вертикальные стволы обычно пересекают породы и пласты полезного ископаемого при горизонтальном, пологом и наклонном их залегании. Наклонные стволы обычно проходят по пласту и, как исключение, по породам лежачего или висячего бока. Положение штольни зависит от того, как расположен пласт по отношению к участку земной поверхности, удобному для ее заложения. Штольня может быть проведена как по пласту, так и по породе лежачего или висячего бока, по простиранию (рис. 2.3, н) или вкрест простирания их (рис. 2.3,л, м).

Стволы сооружают сразу на полную глубину или до определенного горизонта с последующей углубкой. В связи с этим различают вскрытие с одним (рис. 2.3, з) или несколькими транспортными горизонтами (рис. 2.3,к).

Под транспортным горизонтом подразумевают совокупность выработок, расположенных на одном уровне и предназначенных для осуществления транспортных и других операций, необходимых для ведения горных работ.

По числу транспортных горизонтов способы вскрытия шахтных полей вертикальными стволами делятся на одногоризонтные и многогоризонтные. При одногоризонтных способах запасы шахтного поля отрабатывают на один транспортный горизонт, время службы которого соответствует сроку существования шахты. Многогоризонтные способы вскрытия предусматривают наличие двух и более транспортных горизонтов. При этом различают варианты: без периодической углубки стволов с одновременной работой транспортных горизонтов (рис. 2.3, ж); с периодической углубкой стволов и последовательной работой горизонтов (рис. 2.3,и).

При вскрытии штольнями применяют только одногоризонтные способы вскрытия.

Для вскрытия пластов, кроме главных, используют вспомогательные вскрывающие выработки — квершлаги, гезенки, слепые вертикальные или наклонные стволы или сочетания различных выработок. Выбор типа вспомогательной вскрывающей выработки зависит от числа пластов, угла их падения и расстояния между ними.

Рис. 2.5. Схемы вскрытия

В зависимости от того, какую часть шахтного поля обслуживают вспомогательные вскрывающие выработки, последние подразделяют на капитальные, панельные, погоризонтные и этажные. Если квершлаг (гезенк или породный скат) обслуживает все шахтное поле, и, следовательно, срок его службы равен времени существования шахты, его называют капитальным независимо от способа подготовки шахтного поля. Если квершлаг обслуживает только одну или две смежные панели (бремсберговую или уклонную), он называется панельным.

Погоризонтные квершлаги обслуживают горные работы в пределах одного горизонта независимо от способов его подготовки. Наконец, под этажными подразумеваются квершлаги, которые обслуживают горные работы в пределах одного этажа.

Рассмотренных признаков достаточно, чтобы полностью охарактеризовать тот или иной способ вскрытия.

Графическим изображением способа вскрытия является схема вскрытия.