Цей спосіб є одним з основних. При цих схемах менше обмежуючий вплив роблять такі фактори, як число пластів, відстань між пластами, виробнича потужність шахти.

Розкриття з проведенням квершлагів має великі експлуатаційні переваги й тому частіше застосовується, чим розкриття з проведенням гезенків; у ланцюзі горизонтальних виробок квершлаг не є додатковою ступінню в транспорті, тому що пластові штреки й квершлаг складають одну ланку в електровозному транспорті; квершлаг більш зручний для перевезення людей, устаткування і матеріалів; вентиляції.

Розкриття похилими стволами. При розкритті одного пологого пласта по ньому проходять, звичайно, один головний похилий ствол і один чи два допоміжних стволи. Допоміжні стволи проходять паралельно головному стволу на відстані не менш 30 м від нього; вони необхідні для вентиляції і виконання допоміжних операцій.

Головний ствол обладнають або канатним підйомом для транспортування вугілля в вагонетках чи скіпах, або конвеєрами. На шахтах невеликої виробничої потужності підйомний ствол для скорочення його довжини можна обладнати рейковим транспортом. Вугілля, породу, матеріали й устаткування транспортують по стволі у вагонетках. Відкочування у вагонетках застосовується при кутах падіння до 35⁰.

Головні стволи більш великих шахт обладнають конвеєрами для транспортування вугілля при кутах падіння пластів до 17-18°, при великих кутах нахилу - скіповим підйомом. При канатному підйомі одноступінчастий транспорт здійснюється на довжину в середньому до 100 м. При конвеєрному транспорті похилий ствол може мати практично будь-яку довжину (рис. 7.6).

Рис. 7.6. Розкриття свити пластів головним похилим, допоміжним вертикальним стволами і капітальним квершлагом: 1 – похилий ствол; 2 – капітальний квершлаг; 3 – допоміжний вертикальний ствол

При одночасній розробці декілька пластів застосовують спосіб розкриття похилими стволами і капітальним квершлагами (рис. 7.7). Горизонтальні квершлаги вигідні при застосуванні одного виду транспорту при обслуговуванні декілька пластів, а також при незначній відстані між пластами (до 50 м).

Похилі стволи доцільно проводити по нижньому пласті зі стійкими боковими породами. Коли бокові породи нижнього пласта слабкі і схильні

54

Основними промисловими пластами району є n₇-Волинський 1,

n₇^{в-супутник} Волинського 1, n₈-Волинський 2, n₈^в—Західно-Бузький, n₉-тонкий і w₄-Волинський 5.

Оформлення звіту. У звіті про практичну роботу необхідно виконати основні рисунки та зробити їх аналіз згідно пунктів завдання. Після аналізу тре­ба дати відповіді на контрольні запитання, уточнити їх зміст із виклада­чем.

Питання для самоперевірки

Дайте визначення “пласт вугілля”.

Які потужності розрізняють в пласті складної будови?

Як поділяють пласти за потужністю? Як поділяють пласти за кутом падіння?

Як поділяють пласти вугілля Донбасу на свити?

З яких частин складена покрівля та підошва пласта?

Як Україна забезпечена корисними копалинами: енергетичними ресурсами?

Охарактеризуйте басейни кам’яного і бурого вугілля України.

Як забезпечена Україна сіллю, де знаходяться поклади її?

Які запаси торфу в Україні?

Охарактеризуйте родовища залізних руд.

Охарактеризуйте запаси вугілля в басейні.

Охарактеризуйте інші корисні копалини Дніпровського буро-вугільного басейну.

Частиною якого вугільного басейну є Львівсько-Волинський?

Перелічить літологічний склад відкладень карбону.

Практичне заняття 4 аналіз гірничих виробок

Витрати часу: 4 години аудиторних занять

Цілі практичного заняття:

– визначати та змальовувати ескізи гірничих виробок;

– ідентифікувати та використовувати теоретичні знання з визначень підземних та відкритих гірничих виробок;

– аналізувати розташування гірничих виробок на планах гірничих робіт шахт, що діють;

– складати нові технологічні схеми розташування гірничих виробок у шахтному полі;

– розвивати уміння й здібності у читанні геолого-маркшейдерської документації для використання у професійній підготовці кваліфікованих робітників.

31

Методика проведення роботи. Протягом першої години студенти вивчають елементи виробки, класифікаційні ознаки й характеристики. При цьому використову­ютьсяплакати, стенди. Протягом цієї години під керівництвом виклада­ча перевіряється засвоєння матеріалу, уточнюються неясні поняття й терміни.

На другій годині заняття на базі знань із класифікаційних, термінологічних і функціональних характеристик гірничих виробок студент виконує:

 графічне зображення залягання пластів на вертикальному розрізі (вхрест простягання пласта) із вказівкою на схемі рельєфу поверхні, потужності наносів, глибини розробки, кута падіння пластів, їх потужності і відстані між ними;

 визначає набір гірничих виробок, які можуть бути проведені у наданих умовах. Користуючись визначеннями виробок, вказує функціональні характеристики кожної виробки.

Основні теоретичні положення. Роботи, що виконуються при видобутку корисних копалин, називають гірничими. В результаті у товщі земної кори створюються штучні порожнини – гірничі виробки.

Гірничі виробки дуже різноманітні за формою, розмірами, призначенням і положенням у просторі. Розрізняють виробки відкриті (розташовані у земній поверхні і мають незамкнений контур поперечного перерізу) і підземні (із замкнутим контуром поперечного перерізу, розташовані на певній глибині від поверхні в масиві гірських порід). Серед підземних виробок розрізняють: протяжні виробки, очисні виробки і камери. Протяжні виробки мають, за звичай, значну довжину й незначні розміри поперечного перерізу.

В підземних гірничих виробках розрізняють наступні елементи (рис. 4.1).

Поверхню порід, що обмежує виробку знизу, називають підошвою 1, поверхню порід, що обмежує виробку з боків, боками 2, поверхню порід, що обмежує виробку зверху, - покрівлею 3. Поверхня порід, що обмежує виробку і переміщується в результаті ведення прохідницьких робіт, називається прохідницьким вибоєм. Початок гірничої виробки або місце її виходу на земну поверхню, або місце примикання до іншої виробки називається устям. У відкритих гірничих виробках (рис. 4,1 б і в) розрізняють підошву 5, борти 6 і вибій 7.

Рис. 4.1. Елементів гірничих виробок: а – підземної; б – відкритої похилої; в – горизонтальної (траншеї).

32

Область застосування: при кутах падіння пластів більше 25⁰ в умовах родовищ з великим вугленасиченням і невеликим розміром між пластами в свиті; розміри шахтного поля за падінням до 3 км.

Переваги: відсутність капітальних бремсбергів і уклонів; без ступінчастість транспорту по гірничих виробках від експлуатаційної ділянки до стовбура; менші капітальні витрати в початковий період і менший термін будівництва шахти; більш проста схема провітрювання шахти.

Недоліки: часте поглиблення стволів; велика довжина поверхових квершлагів, особливо на перших і останніх поверхах; необхідність проведення й устаткування пристволових дворів на кожному виїмковому горизонті; необхідність періодичної заміни підйомного обладнання у зв'язку з поглибленням стволів; великі капітальні витрати на весь період існування шахти; необхідність у якийсь період одночасної роботи на двох-трьох горизонтах; невеликий термін служби горизонту.

Застосування даної системи розкриття обмежується наступними умовами: пласти з кутами падіння не менш 10⁰; велике число пластів вугілля; підвищена виробнича потужність шахт; великий розмір шахтних полів (за падінням 2-4 км, за простяганням - 5-10 км); великий термін існування шахти (60 років і більше), а також поверху (не менше 10 років).

Область застосування схем розкриття вертикальними стволами: при кутах падіння пластів більш 8⁰. При менших кутах падіння довжина квершлагу значно зростає і замість них проводять гезенки (рис. 75), скати чи похилі квершлаги.

Рис. 7.5. Розкриття пластів вертикальними стволами і гезенками: а – капітальним гезенком; б – поверховими гезенками; 1, 2 – головний і допоміжний стволами; 3 – капітальний гезенк; 4 – поверхові гезенки

При невеликій відстані між пластами крім капітального квершлагу чи гезенка проводять ще поверхові квершлаги чи гезенки.

53

Провітрювання бремсбергової частини нижнього горизонту можна здійснювати безпосередньо через вентиляційний ствол, для чого необхідно провести вентиляційний квершлаг на межі між полями верхнього і нижнього горизонтів.

Для провітрювання уклонної частини зберігаються бремсберги відпрацьованого бремсбергового поля, по яких вихідна струмінь повітря надходить на вентиляційний квершлаг чи на рівні відкотного квершлагу другого горизонту проводять додатковий вентиляційний квершлаг.

Область застосування – при кутах падіння пластів до 8-25⁰ і розмірах шахтного поля за падінням від 2,5 до 4 км.

Переваги: простота схеми провітрювання; менші витрати на проведення й підтримання підготовчих виробок; більш високе навантаження на очисні вибої і виїмкові поля.

Недоліки: часті поглиблення стволів; менший термін служби горизонту (у порівнянні з розкриттям капітальними квершлагами); значні витрати на проведення і підтримання квершлагів і штреків головного напрямку.

Розкриття вертикальними стволами і поверховими квершлагами. Сутність цих схем полягає в тому, що розкриття запасів здійснюється кожні 100-120 м по вертикалі, починаючи з поверхні зверху вниз. Зазначена вертикальна висота поверху вважається в даний час оптимальною.

Поверхи відпрацьовуються в низхідному порядку. По мірі відпрацьовування заздалегідь поглиблюють стволи і підготовляють новий відкотний горизонт. Свіжий струмінь з допоміжного ствола надходить на квершлаг відкотного горизонту, а з нього по штреках підводиться до очисних вибоїв, пройшовши які по відповідних виробках вентиляційного горизонту повертається до головного ствола, по якому піднімається на поверхню.

При розробці великого числа пластів розкривають двома стволами (рис. 7.4). Головний ствол обладнають скіповими підйомами. По цьому ж стволі відводиться на поверхню відпрацьований струмінь повітря. Другий ствол обладнається клітьовими підйомами.

Рис. 7.4. Розкриття свити пластів вертикальним стволами й поверховими квершлагами: 1 – поверхові квершлаги; 2 – поверхові штреки

52

Форма поперечного перерізу виробок залежить від фізико-механічних властивостей порід, що пересікаються, терміну служби, призначення, матеріалу й конструкції кріплення, від способу її проведення, величини та напрямку гірського тиску.

В залежності від вказаних факторів гірничі виробки мають різні фор-ми поперечного перерізу: аркову (рис. 4.2,а), трапецієподібну (рис.4.2,б), прямокутну (рис.4.2,в), круглу (рис.4.2,г), еліптичну (рис.42,д), полігональну (рис.42,е), несиметричну (рис.4.2,є,ж).

Рис. 4.2. Форми поперечного перерізу гірничих виробок

Розміри поперечного перерізу виробки визначаються габаритами підйомних судин чи транспортного устаткування (клітей, скіпів, вагонеток, електровозів, конвеєрів), необхідними зазорами між кріпленням і зазначеним устаткуванням, а також кількістю повітря, що повинно проходити по виробці з певною швидкістю. В стволах, призначених для спуску й підйому вантажів, швидкість повітря не більше 12 м/с; у стволах, що використовуються для підйому людей, квершлагах, головних відкотних і вентиляційних штреках, капітальних і панельних бремсбергах і уклонах – 8 м/с, в усіх інших виробках – 6 м/с.

У вертикальних стволах додатково враховуються розташування, кількість підйомних судин і наявність іншого устаткування (сходове відділення, трубопроводи, кабелі й ін.), а в горизонтальних і похилих виробках – число рейкових колій.

Площа виробки, що визначається по внутрішнім утворюючим кріплення, називають перетином у світлі, а по контурі порід – перетином у проходці. Площа поперечного перерізу круглих стволів у світлі характеризується діаметром ствола, що приймається від 4 до 8,5 м з інтервалом через 0,5 м (площа від 12,6 до 56,7 м²). Мінімально припустима площа перетину головних відкотних і вентиляційних виробок, а також людських хідників призначених для механізованого перевезення людей – 6,0 м² при висоті не менше 1,9 м від підошви до кріплення; для дільничних вентиляційних, проміжних, конвеєрних та акумулюючих штреків, дільничних бремсбергів і уклонів 6 м²при висоті не менше 1,8 м від підошви до кріплення; для вентиляційних просіків, печей, косовиків та інших виробок 1,5 м².

Усі підземні гірничі виробки розрізняють за класифікаційними ознаками:

 по відношенню до земної поверхні (відкриті та підземні);

 із просторового положення (вертикальні, похилі і горизонтальні);

33

 у залежності від розташування відносно вугільного пласта (польові, пластові і проведені змішаним вибоєм);

 по відношенню до елементів залягання пластів (за простяганням, падінням (підняттям), вхрест простягання, діагонально);

 за призначенням (розвідницькі і експлуатаційні). Експлуатаційні у свою чергу поділяють на капітальні, підготовчі (транспортні, конвеєрні, вентиляційні), нарізні, обхідні, вуглеспускні, очисні та ін.

Перелік гірничих виробок із просторового положення наданий в табл. 4.1.

Таблиця 4.1 - Перелік гірничих виробок з ознак просторового положення

Протяжні виробки			Очисні виробки
Вертикальні	Похилі	Горизонтальні
Ствол Гезенк Сліпий ствол Шурф	Ствол Бремсберг Уклон Хідник Скат Піч	Штольня Квершлаг Штрек Просік (проруб) Орт	Лава Камера

Для спрощення запам’ятовування гірничих виробок визначення робиться в наступній послідовності:

1. Називається просторове положення виробки (вертикальна, похила чи горизонтальна).

2. Відзначається, має чи не має безпосереднього виходу на земну поверхню;

3. Визначається положення виробки відносно елементів залягання пласта (за простяганням, падінням (підняттям), в хрест простягання або діагонально);

4. Визначається цільове призначення гірничої виробки (транспорт вугілля чи матеріалів, каналізація повітря чи енергії, переміщення людей та ін.).

Вертикальні виробки. Ствол 1, 2 (від нім.Schacht) – вертикальна гірнича виробка, що має безпосередній вихід на земну поверхню й призначена для обслуговування підземних гірничих робіт (рис.4.3). По стволах здійснюють підняття вугілля та гірських порід, спуск і підняття людей, матеріалів, устаткування, прокладання комунікацій (кабелі, трубопроводи), провітрювання шахти, а також влаштовують драбинні відділення. Один ствол звичайно, виконує декілька функцій, для чого поділяють на відділення: драбинне, підйомне, трубне. Стволи поділяють наголовні (скіпові - призначені для підйому на поверхню корисної копалини, рис.4.4,аідопоміжні  клітьові або вентиляційні – призначені для вентиляції, транспортування людей, породи, обладнання, матеріалів; рис.4.4,б).

34

Для запобігання можливості підробітку верхніх пластів нижніми необхідно забезпечити постійне випередження очисних робіт у верхніх пластах.

Можливі різновиди розкриття вертикальними стволами і капітальними квершлагами. Так, наприклад, останнім часом при закладці великих шахт на родовищах з великою кількістю близько розташованих робочих пластів застосовуються схеми розкриття з поділом шахтного поля на блоки. При цих схемах розкриття в число розкривних виробок крім вертикальних стволів, капітального квершлагу входять магістральні польові штреки і блокові квершлаги.

Сутність системи полягає в тому, що шахтне поле поділяється за простяганням на блоки. Кожен блок має індивідуальне провітрювання, але підйом вугілля здійснюється по загальному для всієї шахти скіповому стволу. Одночасно відпрацьовуються кілька блоків, число яких визначається потужністю шахти.

Переваги: значно збільшення терміну службі горизонту, який дорівнює терміну функціонування шахти; простота; відсутність потреби в поглибленні стволів в період експлуатації шахти.

Недоліки: наявність уклонних полів; потреба підтримувати у виробленому просторі вентиляційних виробок великої довжини; наявність дільничних водовідливів в уклонній частині шахтного поля; значні втрати повітря між уклонами та хідниками.

Розкриття вертикальними стволами і погоризонтными квершлагами. Сутністю цього виду розкриття є розподіл шахтного поля по лінії падіння на частини шляхом послідовного поглиблення стволів і проведення на кожному горизонті горизонтальних квершлагів, так званих погоризонтних (рис. 7.3).

Рис. 7.3. Розкриття свити пластів вертикальними стволами і погоризонтними квершлагами

Спочатку стволи проходять тільки до відмітки першого горизонту, а пласти розкривають погоризонтними квершлагами. Відпрацьовування запасів можна робити як бремсберговими, так і уклонними полями.

51

Рис. 7.1. Розкриття пласта вертикальними стволами: а – з розташуванням пристволового двору в площині пласта; б – в порожніх породах

Переваги: відносно невисока вартість і скорочення термінів будівництва шахти.

Недоліки: труднощі проведення і підтримання виробок і камер білястовбурового двору по пласті чи в безпосередній близькості від нього, що не може виключити імовірність виникнення ендогенної пожежі в пристоловому дворі навіть на пластах, що схильні до самозаймання.

Розкриття вертикальними стволами й капітальними квершлагами.Спосіб є одним з основних. Він застосовується майже при будь-яких кутах падіння. Тільки при дуже пологих пластах (до 8⁰), коли горизонтальні квершлаги виходять занадто довгими, вони можуть бути замінені похилими квершлагами, гезенками, скатами.

Відмінною рисою цієї схеми є те, що безпосереднє розкриття пласта (свиті пластів) здійснюється головним квершлагом, який проводиться з пристволового двору, а не стволом.

На рис. 7.2 показаний один з найбільш простих варіантів цієї системи. Гірничі роботи на кожному з розкритих пластів ведуться відокремлено.

Рис. 7.2. Розкриття пластів вертикальними стволами і капітальним квершлагом: 1, 2 – головний і допоміжний стволи; 3 – квершлаг; 4 – шурф

50

Рис. 4.4. Перерізи а – скіпового і б – клітьового стволів: 1 – два скіпи для вугілля ємністю 11 або 15 м³; 2 – скіп для породи ємністю 5 або 9,5 м³

Зумпф 3(від нім.Sumpf)– частина ствола, що розташована нижче пристволового двору й призначена для збору води, розташування загальношахтного заземлення й розташування підйомних посудин в період розвантажувально-навантажувальних операцій (рис.4.3).

Шурф4 (від нім. Schürfloch, Schurf, Schürfschacht) вертикальна не глибока (до 50…60 м) виробка, що має безпосередній вихід на земну поверхню, звичайно, прямокутної форми перерізу й призначена для розвідки корисних копалин або для обслуговування підземних гірничих робіт. Експлуатаційний шурф обладнається легким допоміжним підйомом, використовується, головним чином для провітрювання і є додатковим виходом із шахти. Неглибокі шурфи круглого перерізу називаютьдудками(рис.4.3).

Сліпий ствол5 (від нім.Blindschacht,Gesenk) – вертикальна виробка, яка не має безпосереднього виходу на земну поверхню й призначена

35