4.2.2. Порядок отработки этажей в шахтном поле
Отработка этажей в шахтном поле производится в определенной последовательности как по линии падения пласта, так и по линии простирания.
По линии падения этажи могут отрабатываться как сверху вниз, так и снизу вверх, т. е. в нисходящем или восходящем порядке, а также комбинированным способом (рис. 3.5). В подавляющем большинстве случаев применяется нисходящий порядок, что обусловливается его преимуществами, а также требованиями Правил технической эксплуатации.
При нисходящем порядке отработки (рис. 4.4, а) обеспечиваются более благоприятные условия поддержания нижнего этажного штрека, поскольку с одной стороны у него находится нетронутый массив угля (а при обратном порядке отработки крыла этажа даже с обеих), в то время как верхний этажный штрек примыкает к выработанному пространству, что ухудшает условия его поддержания. А так как нижним штреком почти всегда является транспортный (по условиям транспортирования угля по лаве и необходимости восходящего проветривания её), то этими факторами и предопределяется нисходящий порядок отработки этажей. Кроме того, согласно Правилам технической эксплуатации (§24) на шахтах III категории и сверхкатегорных по метану разработка этажей (ярусов) должна, как правило, производиться в нисходящем порядке.
Рис.4.4. Порядок отработки этажей в шахтном поле по падению пласта:
а — нисходящий; б — восходящий; в — комбинированный
Рис.4.5. Порядок отработки этажа по простиранию пласта:
а — прямой; б — обратный; в — комбинированный
В уклонной ступени на шахтах не свыше II категории по газу и когда не предполагается дальнейшая разработка пласта ниже границы шахтного поля по падению, может оказаться целесообразной отработка этажей в восходящем порядке, поскольку капитальный уклон с ходками будет погашаться по мере отработки этажей и поддерживаться в массиве угля. Восходящий порядок отработки этажей в уклонном поле нельзя применять, если не исключается возможность в будущем прирезки запасов ниже границы шахтного поля, так как разработка велась бы под затопленным выработанным пространством.
Комбинированный порядок отработки этажей применяется в одних случаях для сокращения срока ввода шахты (горизонта) в эксплуатацию. При этом первым в бремсберговом поле отрабатывают этаж, транспортный штрек которого располагается на уровне околоствольного двора и для обслуживания коренных лав не требуется проведения бремсберга. За время отработки этого этажа подготавливают капитальный бремсберг с ходками и переходят на нисходящий порядок отработки этажей, начиная с самого верхнего. Продолжать же отработку этажей по восстанию затруднительно по причине сложности работы вспомогательного транспорта по наклонным выработкам и условий проветривания бремсбергового поля, так как исходящая струя должна двигаться вниз по вентиляционному ходку, что допустимо для газовых шахт при углах наклона выработок не более 10° или при больших углах, но с соблюдением условий, предусмотренных §197 ПБ.
В других случаях комбинированный порядок отработки этажей применяется при подготовке длинных столбов по простиранию с проведением штреков вприсечку к выработанному пространству с целью исключения влияния очистных работ отрабатываемого этажа (подробнее см. в разд. 4 "Системы разработки пластовых месторождений").
По линии простирания отработка этажа может осуществляться прямым, обратным и комбинированным порядком (рис. 3.6). Если отработка запасов в этаже ведется в направлении от капитального бремсберга или уклона к границам шахтного поля, то это называется прямым порядком отработки этажа (а), а от границ к бремсбергу или уклону — обратным (б). Комбинированный порядок отработки этажа обладает признаками как прямого, так и обратного, т.е. часть крыла этажа отрабатывается прямым порядком, другая — обратным.
Достоинствами прямого порядка отработки этажа являются:
быстрый ввод очистных забоев в работу, обеспечивающий сокращение срока строительства шахты (горизонта) и снижение первоначальных затрат на подготовку участка;
возможность применения эффективных способов охраны штреков при пучащих породах почвы применением различных модификаций сплошной системы разработки, характерной для прямого порядка отработки этажа.
К недостаткам прямого порядка отработки этажа относятся:
подготовительные и очистные работы не разделены во времени и пространстве, что приводит к взаимным организационным помехам в работе;
в общем случае — большие затраты на поддержание этажных штреков, подверженных влиянию очистных работ;
отсутствие детальной разведки пласта с опасностью неожиданной встречи геологических нарушений;
большие утечки воздуха через выработанное пространство, что может приводить к нарушению нормального проветривания очистных забоев, особенно при большой длине крыла этажа.
Прямой порядок отработки этажа рекомендуется применять при:
значительных размерах шахтного поля по простиранию, особенно на тонких и весьма тонких пластах, когда проведение штреков на всю длину крыла этажа для обратной отработки затруднительно;
наличии пучащих пород в почве пласта, когда требуется применение специальных способов охраны пластовых штреков;
полевой подготовке пласта, т.е. проведении этажных штреков по пустым породам.
Достоинствами обратного порядка отработки этажа являются:
разделение во времени и пространстве подготовительных работ от очистных, что устраняет взаимные помехи в их работе;
небольшие затраты на ремонт выработок, поскольку они своей рабочей частью находятся в нетронутом массиве или в зоне установившегося горного давления;
отсутствие утечек воздуха между транспортной и вентиляционной выработками, разделяющимися массивом угля;
детальная разведка пласта в пределах всего этажа, что позволяет своевременно выявить геологические нарушения и принять соответствующие решения.
Основным преимуществом комбинированного порядка отработки является возможность увеличения количества забоев в этаже. Так, при наличии в крыле этажа двух лав, из которых одна отрабатывается прямым ходом, а вторая — обратным, линия забоев увеличивается вдвое.
Поскольку комбинированный порядок отработки включает в себя и прямой, и обратный порядок, то ему в известной степени присущи достоинства каждого из них.
К недостаткам комбинированного порядка отработки этажа можно отнести:
ухудшение проветривания лавы, отрабатываемой прямым порядком, особенно при доработке крыла из-за сложности регулирования распределения воздуха между лавами;
напряженность в работе транспортного штрека, обслуживающего обе лавы, причем в одной из них одновременно ведутся очистные и подготовительные работы;
наличие в известной мере других недостатков, присущих прямому и обратному порядку отработки.
На практике комбинированный порядок отработки этажа применяется сравнительно редко, когда возникает острая необходимость увеличить фронт очистных забоев в этаже на пластах мощностью до 1,0-1,3 м с устойчивыми боковыми породами, неопасными по выбросам и несклонных к самовозгоранию угля.