«Технологические схемы шахт» являются междисциплинарным курсом и завершают изучение технологии очистных и горно-подготовительных работ. В ходе изучения дисциплины будут использованы знания и навыки, полученные в ранее изученных дисциплинах. Эта дисциплина служит переходом к изучению курса «Проектирование шахт» с последующим выполнением итоговой аттестационной работы.
В течение последних 20 лет на угольных предприятиях Кузбасса, отрабатывающих пологие пласты, произошла интенсификация горных работ, обусловленная переходом большинства шахт на технологические схемы «шахта-лава», «шахта-пласт» и внедрением высокопроизводительных механизированных комплексов. В таких условиях все горные работы концентрируются на одном пласте, вся добыча осуществляется одним-двумя длинными очистными забоями, а воспроизводство запасов, для очистной выемки – тремя-четырьмя проходческими забоями.
Технологические схемы шахт, работающих на круто-наклонных и крутых пластах, за последние 20 лет существенного развития не получили.
За последнее время произошло:
- рост глубины ведения горных работ (до 700-800 м и более) и газоносности углепородного массива (до 35 м3/т с.б.м. и более);
- изменение геометрических параметров выемочных участков, т.е. увеличение длины подготавливаемых выемочных столбов и длины очистных забоев (в среднем длина очистных забоев составляет 250-300 м, длина подготавливаемых столбов до 2000 м и более);
- увеличение скорости проведения подготовительных выработок.
Вышеуказанные факторы приводят к существенному увеличению роли в технологических схемах шахт вентиляции и дегазации, эффективность которых предопределяют надёжность и безаварийную работу горного предприятия.
Основные понятия
Технологическая схема шахты – это совокупность очистных, транспортных, вентиляционных и вскрывающих горных выработок, а также комплекс поверхностных сооружений, позволяющих осуществлять основные и вспомогательные производственные процессы на базе определённых средств механизации и организации работ, направленных на экономичное и безопасное извлечение угля.
Схема технологического участка – это совокупность очистных, транспортных и вентиляционных выработок в рамках технологической схемы шахты, позволяющих осуществлять основные и вспомогательные производственные процессы в выемочном поле (столбе) на основе определённых средств механизации и решений по организации работ, направленные на экономически эффективное и безопасное извлечение угля
Связь между элементами обеспечивают технологически согласованное в пространстве и во времени расположение горных выработок и средств механизации.
Требования, предъявляемые к технологическим схемам угольных шахт
Технологическая схема современной шахты должна отвечать следующим основным требованиям:
1. Достаточная пропускная способность всех элементов технологической схемы;
2. максимальная по факторам оборудования и вентиляции нагрузка на очистной забой с использованием всех способов для снижения газообильности;
3. минимальное число действующих очистных и подготовительных забоев с целью достижения максимального уровня концентрации горных работ;
4. последовательный порядок отработки пластов в шахтном поле при одновременной отработке не более 2-х пластов;
5. деление шахтного поля на блоки в зависимости от размеров шахтного поля и выдержанности элементов залегания пластов;
6. техническая целесообразность и экономическая эффективность схем и способов вскрытия за счет рационального взаимного сочетания вертикальных, наклонных и горизонтальных выработок и соответствующего расположения их в толще горных пород, обеспечивающих:
- прямоточную схему проветривания, предусматривающую обособленную подачу воздуха к местам выделения метана;
- непрерывность транспортирования горной массы от забоя до поверхности;
7. использование в качестве основных вскрывающих выработок наклонных и вертикальных стволов и их комбинаций, в этом случае наклонные стволы используются для выдачи горной массы и оборудования конвейерами, что обеспечивает непрерывное выполнение основных производственных процессов по выемке, транспортирование и подъем угля. Все вспомогательные грузовые операции осуществляются через вертикальные выработки;
8. проведение вертикальных стволов для проветривания горных выработок. Подача воздуха осуществляется в нижнюю точку шахтного поля, далее его распределение по объектам проветривания;
9. соответствие схемы подготовки и системы разработки требованиям безопасности ведения горных работ, обеспечение минимальных экономически обоснованных потерь полезного ископаемого и условий для достижения устойчивой и высокой нагрузки на очистной забой путем
- исключения взаимного влияния очистных и подготовительных работ;
- снижение влияния на работу очистных забоев газовыделения за счет применения комплекса мероприятий по дегазации и разжижению газа с изолированной подачей воздуха к источникам его выделения;
- прогнозирование геологических нарушений для исключения непредвиденных остановок очистных забоев;
- вскрытие и подготовка склонных к самовозгоранию пластов должно быть полевым.
10. технологическая увязка схем и способов вскрытия, подготовки и систем разработки с механизацией и автоматизацией производственных процессов и проветривания шахт;
11. высокая безопасность технологических схем, которая объясняется: спецификой подземной разработки угля, сопряженной с опасными проявлениями горного давления (обрушение кровли в очистных забоях, обрушение пород в подготовительных и капитальных выработках, разрушение крепления в горных выработках, горные удары при ведении очистных и горнопроходческих работ), с разрушительными последствиями возможных взрывов газа (метана), внезапных выбросов угля и газа, с вредным влиянием на здоровье подземных рабочих запыленной и загазованной рудничной атмосферы, повышенной влажности и температуры;
12. обеспечение технологических схем вскрытия запасов, размер которых достаточен для отработки шахтой не более чем за 15-20 лет. При этом обеспечение общими запасами шахтного поля должно составлять не менее 30-50 лет.