6. Вскрытие и системы разработки при подземной добыче полезных ископаемых

Н аклонные стволы проводят с поверхности по пласту полезного ископаемого или по достаточно устойчивым породам. Хотя наклонные стволы длиннее вертикальных, использование наклонных стволов в качестве основных вскрывающих выработок имеет ряд достоинств: скорость проведения наклонного ствола в среднем в 2—4 раза выше скорости проведения вертикального ствола той же площади поперечного сечения, что позволяет сократить общий срок строительства шахты на 20— 30%; стоимость проведения 1 м наклонного ствола примерно в 1,2— 1,5 раза меньше, чем вертикального; возможна полная конвейеризация транспортирования угля от очистного забоя до поверхности, обеспечивающая снижение трудоемкости работ на подземном транспорте до 25%; меньшие сроки пуска шахты в эксплуатацию; получение попутной добычи угля при проведении стволов по мощному или средней мощности угольному пласту; упрощение схемы околоствольного двора.

При углах наклона стволов до 18° для транспортирования угля по ним используют ленточные конвейеры, при 19—25°— вагонетки и при 26— 35°—скипы. При горизонтальном или пологом залегании пластов наклонные стволы проходят вкрест простирания по породам висячего бока.

Наклонный ствол состоит из устья и собственно ствола. Устье ствола проводят обычно в наносах, его длина зависит от мощности наносов и угла наклона ствола к горизонту. Возле устья главного ствола сооружают эстакаду, являющуюся продолжением ствола на поверхности, и здание приемного бункера для угля. Под бункер подводят рельсовый путь для загрузки углем железнодорожных вагонов.

Главный ствол оборудуют скипами или мощным ленточным конвейером. Для загрузки скипа на транспортном горизонте ствол сбивают с объездной выработкой коротким гезенком-бункером. Вспомогательные стволы снабжены рельсовыми путями. Наклонные стволы применяются для вскрытия шахтных полей с одним-тремя пластами, имеющих небольшие размеры (по простиранию 2,5—3 км и по падению до 2 км). Глубина заложения наклонных стволов на шахтах страны не превышает обычно 400 м. Эффективность применения наклонных стволов возрастает с уменьшением мощности наносов (не должна превышать 50—70 м) и увеличением мощности пласта.

Схема вскрытия шахтного поля наклонными стволами с этажными квершлагами:

1 — здание подъемной машины: 2 — копер; 3 — приемный бункер;4 — эстакада; 5 — устье главного ствола; 6 — главный наклонный ствол; 7 — объездная выработка; 8 — этажный вентиляционный квершлаг; 9 — этажный вентиляционный штрек по верхнему пласту; 10 — этажный откаточный квершлаг; 11 — этажные откаточные штреки; 12 — этажные вентиляционные штреки; 13 — очистные забои; 14 — вспомогательный ствол для механизированной доставки людей; 16 — вспомогательный грузовой ствол; 17 — загрузочный бункер; 18 — скип.

Штольневое вскрытие применяют, как правило, в гористой местности. При этом устье штольни должно находиться выше уровня максимального поднятия паводковых вод в долине. Такой способ имеет явные преимущества перед вскрытием вертикальными и наклонными стволами: отсутствует подъем, упрощается схема транспортировки грузов, значительно сокращается объем околоствольного двора.

В благоприятных условиях пласты вскрывают штольнями без дополнительных вскрывающих выработок. При крутом залегании пластов или расположении рабочего пласта ниже уровня штольневого горизонта проводят дополнительные вскрывающие выработк

Схемы вскрытия штольней наклонных (а), пологого (б), крутых (в) пластов и пласта, залегающего ниже штолыгевого горизонта (г):

1 — устье штольни; 2 — штольня; 3 — штрек; 4 — этажный квершлаг; 5 — главный слепой ствол: 6 — вспомогательный слепой ствол; 7 — вентиляционный квершлаг 8 — вентиляцнонвый шурф (скважина)

При комбинированном вскрытии одновременно используют разнотипные основные вскрывающие выработки. Комбинированные схемы вскрытия в последнее время находят применение при строительстве шахт большой производственной мощности. При этом в качестве основной вскрывающей. выработки используют главный наклонный ствол, пройденный под углом 11—18° и оборудованный мощными ленточными конвейерами. Другими основными вскрывающими выработками являются вертикальные стволы и вентиляционные шурфы. По главному наклонному стволу выдают уголь на поверхность, вертикальные стволы служат для спуска-подъема оборудования и людей, вентиляции и других вспомогательных целей.

В гористой местности используют комбинированное вскрытие шахтных полей штольнями, наклонными и вертикальными стволами. В этих случаях штольня или наклонный ствол служит для выдачи на поверхность угля, а вертикальные стволы (шурфы)—для вентиляции и других вспомогательных работ.

Уклонные ступени на нижних горизонтах шахтных полей действующих шахт часто вскрывают без строительства главного ствола. В таких случаях уголь из нижележащих очистных забоев в уклонной ступени доставляют к

транспортному горизонту по уклонам (иногда диагональным). В уклонной выемочной ступени может быть одна или несколько транспортных сту­пеней. С транспортного горизонта уголь выдают на поверхность по наклонному стволу, который служит таким образом в течение всего срока эксплуатации шахты. Такие схемы характерны для условий Донбасса.

Помимо возможности осуществить полную конвейеризацию транспорта угля от очистного забоя до погрузочного пункта на поверхности применение комбинированного вскрытия позволяет улучшить сортность отгружаемого шахтой угля. По данным ИГД им. Скочинского, выход штыба (крупность частиц до 6 мм) при транспортировке ленточными конвейерами в 1.5 — 2 раза ниже, чем в скипах.

При полной конвейеризации транспортирования угля с ис­пользованием мощных ленточных конвейеров необходим акку­мулирующий бункер вместимостью не менее 15% сменной про­изводительности подъема по углю. На крупшх шахтах его вместимость достигает 500—1200 т.

Одногоризонтные схемы вскрытия вертикальными стволами применяют при разработке как одиночного пласта, так и свиты пластов. При одногоризонтной схеме вскрытия одиночного пласта выработки околоствольного двора располагают или непосредственно по пласту, или в устойчивых породах почвы. Размещение околоствольного двора в породах кровли возможно в том случае, если почва представлена слабыми, пучащими, водоносными или особо выбросо-опасными породами. При одногоризонтной схеме вскрытия свиты пластов околоствольный двор размещают в кровле одного из пластов свиты, что требует оставления охранных целиков.

По виду дополнительной вскрывающей выроботки различают следующие одногоризонтные схемы всрытия вертикальными стволами, без дополнительной вскрывающей выработки с капитальным квершлагом, с этажными гезенками, с капитальным гезенком. При значительном (200 м и более) расстоянии между пластами вместо гезенка применяют наклонные квершлаг.

К достоинствам одногориэонтных схем вскрытия транспортировка фуза в течение всего срока эксплуатации шахты по одному транспортному горизонту, наличие только одного околоствольного двора, сравнительно небольшой объем горнокапитальных работ и отсутствие необходимости в углубке стволов. Их недостатками являются необходимость в отработке уклонного поля с транспортировкой угля снизу вверх сложность проветривания удаленных от стволов забоев, н значительных утечек воздуха между длинными наклонной ступенях.

Многогоризонтнысе схемы вскрытия используют при делении шахтного поля по падению на три и более выемочные ступени при пологом падении и на две и более при крутом и наклонном. При таком вскрытии главный и вспомогательные центральные стволы проходят с общей промплощадки шахты до нескольких транспортных горизонтов. При этом принципиально различают многогоризонтные схемы вскрытия без углубки и с углубкой стволов. В первом случае стволы проходят сразу на полную глубину, во втором—лишь, углубляя их по мере отработки горизонтов. Так как одни и те же стволы служат для отработки нескольких горизонтов, то в обоих случаях возникает необходимость в проведении погоризонтных квершлагов. Многогоризонтные схемы используют для вскрытия как одиночных пластов, так и их свит.