5.2. Сплошные системы разработки

5.2.1. Общие сведения

Класс сплошных систем разработки характеризуется тем, что очистные и подготовительные работы в выемочном участке ведутся одновременно, взаимосвязаны между собой и подвигаются, как правило, в одном направлении — от бремсберга, уклона или квершлага к границам шахтного поля, панели или блока; выемочные выработки, обслуживающие очистной забой, поддерживаются в выработанном пространстве, подвержены интенсивному проявлению горного давления, а транспортирование угля по ним производится в направлении, противоположном движению очистного забоя. Сплошные системы разработки могут применяться при любом способе подготовки шахтного поля.

Различают следующие разновидности сплошных систем разработки, геометрическая интерпретация которых представлена на рис.5.2:

при выемке лавами по простиранию: лава — этаж (ярус); лава-этаж (ярус) со средним вентиляционным штреком; со спаренными лавами в этаже (ярусе); с разделением этажа (яруса) на подэтажи (подъярусы);

при выемке лавами по восстанию (падению¹): с выемкой одинарными лавами и с выемкой спаренными лавами.

Общими достоинствами сплошных систем разработки являются:

- быстрый ввод очистных забоев в работу;

- небольшие первоначальные затраты на подготовку участка;

- отсутствие большой длины тупиковых выработок, что важно для их проветривания, особенно на газоносных пластах;

- возможность применения различных способов охраны выемочных выработок при слабых боковых породах пласта (особенно почвы).

Рис. 5.2. Разновидности сплошной системы разработки:

а — лава-этаж(ярус); б — лава-этаж (ярус) со средним вентиляционным штреком; в — со спаренными лавами в этаже (ярусе); г — с разделением этажа (яруса) на подэтажи (подъярусы); д, е — с выемкой лавами по восстанию соответственно одинарными и сдвоенными

Общие недостатки сплошных систем:

- в общем случае плохие условия поддержания выемочных выработок, подверженных влиянию очистных работ, и в этой связи большие затраты на их ремонт;

- отсутствие предварительной разведки пласта подготовительными выработками, а отсюда опасность неожиданной встречи непрогнозируемых геологических нарушений и выхода участка из строя;

- очистные и подготовительные работы не разделены во времени и пространстве, что приводит к взаимным организационным помехам;

- ограничение нагрузки на забой по газовому фактору, хотя она в аналогичных условиях и более высокая, чем, например, у столбовой системы разработки, однако значительно ниже, чем у комбинированных систем с подсвежающей струей воздуха.

5.2.2. Сплошная система разработки лава-этаж (ярус)

Разновидность сплошной системы разработки лава-этаж (ярус) (рис. 5.3) является основной в классе сплошных систем и имеет наибольшее распространение в практике благодаря своей простоте в отношении транспорта угля, проветривания забоев и минимальному объему выемочных выработок.

Подготовка этажа к очистной выемке начинается с проведения от капитального (панельного) бремсберга или уклона транспортного и вентиляционного штреков в оба крыла этажа (яруса) и сооружения приемных площадок. На расстоянии 40-50 м от крайних наклонных выработок и на всю высоту этажа (яруса) проводят разрезную печь, в которой монтируется забойное оборудование для очистной выемки. При достаточной мощности пласта разрезные печи проводят без подрывки боковых пород шириной 4-4,5 м. При небольшой мощности (0,6-0,9 м), а также на выбросоопасных пластах вначале проводят разрезной ходок обычно с подрывкой пород кровли, а затем в одной из боковых стенок ходка вынимают уголь на ширину, необходимую для монтажа оборудования.

Рис. 5.3. Сплошная система разработки лава-этаж (ярус):

а — разрезная печь; б — разрезной ходок; 1, 2, 3 — соответственно вспомогательный бремсберг, капитальный (панельный) бремсберг, вентиляционный ходок; 4, 5 — выемочный штрек транспортный и вентиляционный; 6 — разрезная печь (ходок); 7 — лава; 8 — бутовый штрек

По окончании монтажа приступают к ведению очистных работ, в результате чего забой лавы перемещается по простиранию к границе шахтного поля при этажной подготовке или к границе панели при подготовке панельной. Транспортный штрек проводят по мере подвигания лавы с опережением при рельсовом транспорте на 150-200 м, которое необходимо для удобства маневровых работ по обмену партий вагонеток под погрузочным пунктом лавы, а также для разведки пласта.

Этажный (ярусный) вентиляционный штрек в большинстве случаев проводится одним забоем с лавой, как правило, с подрывкой пород кровли пласта для удобства доставки породы в бутовую полосу скрепером.

Транспорт угля осуществляется по схеме (см. рис. 5.3): 7-4-2.

Основной вид транспорта по штрекам при сплошной системе разработки — рельсовый и в меньшей мере — конвейерный. Более широкому применению последнего препятствуют сложная гипсометрия пластов, не позволяющая иметь строго прямолинейные выработки, сравнительно не­высокие нагрузки на забой, а также необходимость систематического производства работ по перекреплению транспортного штрека с подрывкой пород почвы. Не малое значение играет и требование раздельной выдачи угля и породы, что проще осуществить рельсовым транспортом.

Схема проветривания участка — возвратноточная и осуществляется в последовательности: 1-4-7-5-3.

При этой схеме имеют место утечки воздуха через выработанное пространство, которое, с одной стороны, надо рассматривать как положительный фактор, поскольку в общей сложности на участок поступает большее количество воздуха, а следовательно, можно обеспечить большую нагрузку на очистной забой по газовому фактору, а с другой, — как отрицательный, так как утечки эти нерегулируемы и могут достигать значений, при которых нарушится нормальное проветривание лавы. При углях, склонных к самовозгоранию, утечки способствуют возникновению пожаров в выработанном пространстве.

Проветривание забоя транспортного штрека производится вентилятором местного проветривания, который устанавливается в штреке на расстоянии не менее 10 м от входа в лаву. Забой вентиляционного штрека проветривается той же струей, что и лава. Однако, в связи с тем, что породный забой штрека отстает от угольного забоя, верхний куток лавы плохо омывается вентиляционной струей и часто газируется, особенно при наличии ниши. Для улучшения проветривания кутка в нем устанавливают парус для направления туда части воздуха.

Достоинства разновидности сплошной системы разработки лава-этаж (ярус):

- общие для всех сплошных систем (п.2.1);

- минимальный объем проведения подготовительных выработок;

- простая схема транспорта на участке и простая схема проветривания.

Недостатки системы:

- общие для сплошных систем (п.2.1);

- невысокая нагрузка на этаж (ярус), так как в крыле находится одна лава;

- трудности в проветривании верхнего кутка лавы.

Условия применения: пласты мощностью до 1,0-1,2 м (на практике до 1,5 м) с любыми углами залегания, любой газоносности, не склонные к самовозгоранию, с устойчивыми породами почвы. Для пластов с почвами, склонными к пучению, применяются модификации систем с охраной штреков двусторонними бутовыми полосами или с расположением их по пустым породам. В последнем случае возможно применение системы и на самовозгорающихся пластах.