1.3. Общие сведения о шахте. Типы шахт
Угольные месторождения занимают по площади десятки и сотни квадратных километров и разрабатываются отдельными шахтами или угольными разрезами.
Шахтой называется горное предприятие по добыче угля подземным способом, а разрезом - открытым способом. В понятие "шахта" включаются также наземные сооружения и подземные выработки, предназначенные для разработки месторождения.
В зависимости от размеров, а следовательно, и запасов месторождение может разрабатываться одной или несколькими шахтами. В последнем случае месторождение разделяется на отдельные части - шахтные поля.
Различают следующие типы шахт: индивидуальная, объединенная и блочная.
Индивидуальная шахта - это самостоятельно функционирующее производственное предприятие по добыче угля в пределах отведенного ему шахтного поля.
Объединенная - это две или несколько индивидуальных шахт, соединенных (сбитых) между собой горными выработками для транспортирования добычи каждой шахты и выдачи ее на поверхность одной из них. Целью такого объединения является сокращение штата рабочих по обслуживанию поверхностей и управленческого аппарата.
Шахта блочного типа - крупная шахта, разрабатывающая пласты на большой глубине, имеющая большие размеры шахтного поля по простиранию (свыше 8000-10000 м), которое разделяется на отдельные части-блоки, вскрывающиеся самостоятельными воздухоподающими и вентиляционными стволами и объединенные общим магистральным штреком для транспортирования угля из всех блоков к главным (центральным) стволам.
В настоящее время, как правило, проектируются крупные шахты блочного типа.
Основными параметрами, характеризующими шахту как производственную единицу, являются: размеры шахтного поля, балансовые и промышленные запасы, мощность и срок службы шахты.
1.4. Шахтное поле
Шахтным полем называется месторождение или его часть, отводимая шахте для разработки подземным способом.
Границами шахтного поля являются поверхности, ограничивающие его по простиранию, восстанию или падению и отделяющие его от остальной части месторождения. При негоризонтальном залегании пластов различают: границу шахтного поля по восстанию - верхняя техническая граница; границу по падению - нижняя техническая граница и границы шахтного поля по простиранию, которые принято именовать по названию сторон света, например, восточная (западная, северная, южная) техническая граница.
Границы шахтного поля могут быть естественными и условными.
Рис. 1.1 Шахтное поле при правильном залегании угольного пласта
Естественные (фиксированные) границы могут определяться: контурами самого месторождения, если на нем располагается одна шахта; контурами рабочей мощности пласта или кондиционной характеристики его, например, по содержанию золы или серы и др.; выходом пласта под наносы; крупными геологическими нарушениями; охранными целиками под зданиями и сооружениями на поверхности, под железными дорогами и крупными водоемами.
Условные границы шахтного поля устанавливаются на основании технико-экономических расчетов и утверждаются Государственной комиссией по запасам (ГКЗ). К условным относятся также границы шахтных полей соседних шахт.
В производственной практике и горнотехнической литературе шахтные поля принято изображать в виде проекций на горизонтальную плоскость, а для крутых пластов - на вертикальную. В учебной литературе шахтные поля обычно изображаются в виде разрезов в плоскости пласта, поскольку все размеры как по падению, так и простиранию получаются неискаженными.
Для полной характеристики шахтного поля с точки зрения формы и условий залегания пластов служат так называемые гипсометрические планы, которые представляют собой рельефное изображение поверхности почвы пласта в виде изогипс.
Изогипса - это линия, соединяющая точки почвы пласта с одинаковой высотой (отметкой) относительно уровня моря. Например, изогипса -500,0 м означает, что все точки ее располагаются на 500 м ниже среднего уровня Балтийского моря, принятого в Украине за нулевую отметку.. По изогипсам можно судить об изменении направления простирания пласта и угла его падения.
При выдержанной гипсометрии, т.е. при правильном залегании угольного пласта, шахтное поле имеет форму прямоугольника (рис. 1.1), вытянутого по простиранию; при неправильном залегании, т.е. при непостоянстве углов падения и направления простирания - неправильную форму (рис. 1.2).
Рис. 1.2. Шахтное поле при неправильном залегании пласта: 1 - выход пласта под наносы;
2 - верхняя техническая граница шахтного поля; 3 - нижняя техническая граница по падению; 4 - восточная техническая граница; 5 - западная техническая граница (по линии взброса)
Размеры шахтных полей индивидуальных шахт при пологом и наклонном падении колеблются от 3 до 10 км по простиранию и до 3-4 км по падению, а шахт блочного типа - 10-20 км по простиранию и до 4-5 км по падению. При крутом и крутонаклонном залегании пластов размеры шахтных полей примерно такие же, как и при пологом и наклонном, а по падению значительно меньше - до 1,5-2,0 км, что связано с предельно допустимой глубиной разработки угольных пластов, которая в Донбассе составляет 1600 м.
Из приведенных выше данных видно, что размеры шахтных полей по простиранию, как правило, всегда больше, чем по падению, что определяется технико-экономическими расчетами: затраты на проведение горизонтальных выработок, проводимых по простиранию, и транспорт угля по ним меньше, чем по наклонным, проводимым по падению пласта. Помимо этого здесь играет роль и возрастание глубины разработки, что имеет свои отрицательные последствия, приводя к удорожанию добычи угля.