Основы геологической технологии

/ - ствол; 2 — главный транспортный штрек; 3 — бремсберги; 4 — ходки; 5 этажный штрек; 6 — ярусный штрек; 7 — этажный вентиляционный штрек; 8 ярусный вентиляционный штрек; 9 — главный вентиляционный штрек;

Этажный способ заключается в том, что шахтное поле делится по простиранию на этажи, которые отрабатываются последовательно и, как правило, в нисходящем порядке. Этажную схему рекомендуют применять на пластах с углом падения свыше 25°. Размер этажа по простиранию равен размеру шахтного поля по простиранию, по падению — наклонной высоте этажа. Преобладающие размеры этажа по падению составляют 120 — 450 м (в зависимости от угла падения пласта).

Достоинства этажной схемы подготовки: сравнительно небольшой объем проведения наклонных подготавливающих выработок; быстрота ввода очистных забоев в эксплуатацию (при сплошной системе отработки); простота схемы вентиляции. К ее недостаткам относят наличие длинных этажных штреков, разбросанность горных работ, значительные затраты на поддержание этажных штреков.

Панельный способ заключается в том, что шахтное поле делят на примерно одинаковые по размеру панели. В каждой панели проводят комплекс подготавливающих выработок, позволяющих эксплуатировать данную панель независимо от других. Общими выработками между панелями на одном пласте являются выработки транспортного и вентиляционного горизонтов или только транспортного горизонта.

Панельную схему подготовки применяют на пластах любой мощности с углами падения до 25° (преимущественно 10 — 20°). Размер панели по простиранию обычно не превышает 2,5 — 3 км, а размер ее по падению равен или кратен наклонной высоте выемочной ступени.

К достоинствам панельной схемы подготовки можно отнести: возможность высокой концентрации очистных работ и транспортных потоков, полной конвейеризации транспорта от очистного забоя до ствола; сокращение объема одновременно поддерживаемых выработок; достижение большой производственной мощности. К недостаткам панельного способа относят повышенный объем проведения и поддержания панельных наклонных выработок, сложность изоляции выработок в смежных ярусах, что увеличивает утечки воздуха и усложняет регулирование проветривания выемочных участков.

Погоризонтный способ подготовки шахтного поля заключается в том, что шахтное поле делят по падению транспортными горизонтами на выемочные ступени, отрабатываемые лавами по падению или восстанию. Схема погоризонтного способа подготовки шахтного поля показана на рисунке № 3.

Рекомендуемая область применения погоризонтной схемы — пласты с углом падения до 10°. При погоризонтной схеме подготовки один транспортный горизонт служит для отработки как бремсберговой, так и уклонной ступени. Размер выемочной ступени по простиранию равен длине шахтного поля или той его части, которую отрабатывают лавами погоризонтно. По падению размер ступени изменяется от 400 до 2600 м. Число выемочных столбов, размещаемых в выемочной ступени, зависит от длины очистного забоя. С ростом его длины уменьшается число столбов и снижается объем проведения и поддержания наклонных подготовительных выработок.

Погоризонтный способ подготовки шахтного поля является на данный момент наиболее прогрессивным и практически не имеет недостатков. Он рекомендован для всех строящихся шахт и шахт, находящихся на реконструкции.

Вскрытие вертикальными стволами и погоризонтными квершлагами шахтный панельный ствол квершлаг.

1, 2, 3 — ствол главный, вспомогательный и вентиляционный; 4, 5 — капитальный квершлаг 1-го горизонта соответственно транспортный и вентиляционный; 6, 7 — то же 2-го горизонта Сущность вскрытия вертикальными стволами и погоризонтными квершлагами с углубкой стволов заключается в том, что при значительных размерах шахтного поля по падению, чтобы исключить длинные и ступенчатые уклоны, его разделяют на горизонты и вскрытие каждого из них осуществляют последовательно погоризонтными квершлагами. Стволы первоначально проводят только до отметки первого горизонта, а затем, по мере отработки его запасов, производят углубку их до отметки второго горизонта и т. д. На каждом горизонте сооружается околоствольный двор.

Достоинства вскрытия вертикальными стволами и погоризонтными квершлагами:

• — возможность отработки шахтных полей больших размеров по падению без ступенчатых уклонов;
• — возможность отработки шахтного поля только бремсберговыми полями;
• — возможность технического обновления шахты при сооружении новых горизонтов.

Недостатки способа вскрытия:

• — сложность работ по углубке стволов и подготовке новых горизонтов в условиях действующей шахты;
• — большие капитальные затраты будущих лет по вскрытию шахтного поля;
• — усложняется режим работы подъемов при переходе работ с одного горизонта на другой.

Условия применения:

• — большие размеры шахтного поля по падению (более 2500.3000 м);
• — угол падения пластов от 10° до 30.35°;
• — большая производственная мощность шахты.

Вскрытие вертикальными стволами и капитальным квершлагом.

1 — главный ствол; 2 — вспомогательный ствол; 3 — вентиляционный ствол (шурф); 4, 5, 6 — капитальный квершлаг соответственно вентиляционный для проветривания бремсбергового поля, транспортный и вентиляционный для проветривания уклонного поля; 7 — капитальный бремсберг; 8 — вспо­мо­гательный бремсберг; 9, 10 — этажный штрек транспортный и вентиляционный; 11 — вентиляционный ходок; 12 — вспомогательный уклон; 13 — капитальный уклон; 14 — вентиляционный ходок уклона; 15 — главный вентиляционный штрек Этот способ вскрытия является самым распространенным при разработке свит пологих и наклонных пластов из-за его простоты. Отличительной особенностью способа является то, что после проведения стволов до уровня рабочего горизонта и сооружения на нем околоствольного двора проводится капитальный транспортный квершлаг, которым одновременно или последовательно в зависимости от принятой очередности разработки производится вскрытие всех пластов свиты (рис. 5.17). На уровне верхней технической границы проводится вентиляционный квершлаг в пределах свиты, а к нему с поверхности — вентиляционный шурф или ствол. При небольшой глубине вентиляционный квершлаг может не проводиться, но в таком случае на каждый из пластов должен проводиться свой вентиляционный шурф.

После вскрытия каждого пласта приступают к его подготовке, т. е. к проведению подготавливающих шахтное поле выработок: при этажной подготовке — капитального бремсберга и ходков при них, а при панельной подготовке — главных штреков и панельных бремсбергов с ходками. Затем от бремсбергов проводятся этажные (ярусные) штреки и разрезные печи, от которых начинается очистная выемка.

По завершении отработки бремсберговой ступени приступают к отработке уклонной, для чего заблаговременно проводят капитальный или панельные уклоны и ходки при них. Для проветривания уклонного поля параллельно транспортному квершлагу проводят вентиляционный квершлаг.

В том случае, если в шахтном поле залегает один пласт, вскрытие его возможно производить без капитального квершлага, т. е. непосредственно вертикальными стволами.

Достоинства вскрытия свиты пластов вертикальными стволами и капитальным горизонтальным квершлагом:

• — удобное сообщение между пластами и околоствольным двором с точки зрения работы вспомогательного транспорта;
• — горизонтальный квершлаг может быть один, в то время как, например, наклонных надо проводить не менее двух или трех.

Недостатки вскрытия вертикальными стволами и капитальным горизонтальным квершлагом:

— большая длина квершлага при весьма пологом залегании пластов.

Условия применения вскрытия вертикальными стволами и капитальным горизонтальным квершлагом:

• — общие для одногоризонтного вскрытия (п. 3.2);
• — при углах падения пластов свыше 8−10°.

Вскрытие свиты крутопадающих пластов вертикальными стволами и этажными квершлагами.

1, 2 — клетевой и скиповой стволы; 3, 4 — околоствольный двор; 5, 6 — вентиляционный и откаточный квершлаги; 7, 8 — полевые групповые штреки; 10, 12 — вентиляционный пластовый и откаточный пластовый штреки; 11 — разрезная печь Первоначально стволы сооружают до горизонта откаточного штрека второго этажа и оборудуют околоствольные дворы на откаточном и вентиляционном горизонтах первого этажа (рис. 2.20). От стволов проводят один над другим этажные откаточный и вентиляционный квершлаги до пересечения их с верхними пластами свиты. От места пересечения этажных квершлагов с пластом в обе стороны проводят этажные штреки: откаточные на длину 50−70 м и вентиляционные на длину 20−25 м.

За 2−3 года до окончания выемки запасов второго этажа должен быть подготовлен третий этаж. Для этого стволы углубляют до откаточного горизонта третьего, иногда четвертого этажа, т. е. на глубину, равную вертикальной высоте этажей. На горизонте третьего этажа оборудуют новый околоствольный двор и проводят этажный откаточный квершлаг до пересечения с верхним пластом. Подготовка последующего этажа к очистной выемке производится аналогично ранее описанной. При этом откаточные квершлаг и штреки первого этажа используют в качестве вентиляционных для второго этажа и т. д.

При вскрытии этажными квершлагами: требуется большее число горизонтальных выработок (этажных квершалгов) и, в следствие значительной длины этих выработок, объем горно-капитальных работ будет большим.

Достоинствами вскрытия вертикальными стволами с этажными квершлагами являются более простые схемы транспорта и проветривания. К недостаткам следует отнести небольшой срок службы этажа и необходимость частой углубки стволов, оборудование околоствольных дворов на каждом горизонте и др.