Горное дело

    При отработке одного из пластов в  пределах горизонта, приступаем к отработке  третьего мощного пласта. Схема подготовки несколько отличается от первых двух пластов. Здесь главный откаточный штрек и ярусные откаточные штреки проводим по пустым породам на небольшом расстоянии от пласта, остальные выработки проводим , как и при пластовой подготовке – по пласту. Для соединения полевых и пластовых выработок проходим промежуточные квершлаги. Схема транспортировки  и вентиляции остается такой же, как и при пластовой подготовке. Применение пластово-полевой подготовки позволит избежать обвалов угольного пласта, потерь угля в целиках , получить лучшую схему по изоляции пожаров и выбросов газов, которые наиболее вероятны при разработке мощных пластов.

       По мере отработки запасов  первого горизонта, производят  углубление вертикальных стволов  и вскрытие второй выемочной  ступени, после чего ведут подготовку  в том же порядке , как и для первого горизонта. В качестве вентиляционного штрека для верхних ярусов используем откаточный штрек предыдущего горизонта. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    4. Выбор и обоснование системы разработки 

    Система разработки – определенный порядок ведения подготовительных и очистных работ в пределах разрабатываемой части шахтопласта, увязанный в пространстве и времени. Этими частями могут быть этаж(подэтаж), панель, ярус (подъярус).

    Рациональная  система разработки пласта должна удовлетворять следующим требованиям: обеспечивать безопасность ведения горных работ; обусловливать высокий уровень технико-экономических показателей; иметь минимальные потери. Под технико–экономическими показателями понимают возможно наибольший уровень производительности труда и минимальную себестоимость добычи полезного ископаемого.

    На  выбор системы разработки оказывают  влияние различные факторы. Основными  из них являются: форма залегания, строение, мощность и угол падения  пласта; свойства угля и вмещающих  пород; газоносность и обводненность месторождения; склонность угля к самовозгоранию; склонность угольных пластов к горным ударам, внезапным выбросам угля и газа; глубина горных работ; средства механизации подготовительных и очистных работ.

    Наибольшее  влияние на выбор системы разработки оказывают мощность и угол падения пласта. От мощности пласта зависит решение таких вопросов, как способ проведения и поддержания горных выработок, выбор технологии очистных работ , возможность разработки пласта на полную мощность или необходимость деления его на слои, крепление очистной выработки и управления горным давлением. Выбор средств механизации очистных работ, крепления и управления кровлей во многом зависит и от угла падения пласта. Этот фактор является решающим при выборе средств доставки угля в забое при его расположении по падению пласта. Его также учитывают при выборе формы и длины очистного забоя.

    Свойства  вмещающих пород являются решающим фактором при выборе способа управления горным давлением (управления кровлей), а также поддержанием выемочных выработок и их расположения. Они оказывают существенное влияние на выбор средств механизации очистных работ.

    Такой фактор, как склонность угля к самовозгоранию, обусловливает необходимость принятия таких решений, которые обеспечивали бы резкое снижение потерь угля. На удароопасных пластах необходимо избегать таких ситуаций, когда в угольных целиках и краевых зонах проявляется повышенная концентрация напряжений.

    Перечисленные факторы, как правило, оказывают комплексное влияние на выбор систем разработки и их параметров.

    Разнообразие  горно–геологических условий залегания  угольных пластов предопределяет применение различных систем разработки и их вариантов.

    Системы разработки пластовых месторождений  можно представить в виде следующей  классификации.

    1. Системы разработки с выемкой  пласта на полную мощность.

    1.1. С длинными очистными забоями  (сплошные, столбовые, комбинированные).

    1.2. С короткими очистными забоями  ( камерные, камерно – столбовые,  подэтажные штреки).

    2. С разделением пласта на слои (наклонные, горизонтальные и поперечно- наклонные).

    Системы разработки с выемкой пласта на полную мощность характеризуются относительной  простотой, так как все подготовительные выработки располагаются в плоскости  пласта. Системы разработки с разделением  пласта на слои конструктивно более сложны и многообразны. Около 75 % подземной добычи угля дают столбовые системы разработки с длинными очистными забоями.

    Сплошная  система разработки характеризуется  одновременным ведением подготовительных и очистных работ в выемочном поле. Забои откаточного и вентиляционного штреков, формирующих выемочное поле, движутся в том же направлении, что и очистной забой. Для нее характерны: прямой порядок отработки в крыле шахтного поля или в пределах выемочного поля; породные забои подготовительных выработок перемещаются вслед за очистными, за исключением откаточного штрека, проводимого с опережением на 50-70 м; подготовительные выработки поддерживаются в зоне влияния выработанного пространства.

       Достоинства сплошной системы  разработки:

• быстрый  ввод в эксплуатацию очистных забое;

• возможность  размещения в шахте пустой породы, получаемой при проведении подготовительных выработок.

    Недостатки  сплошной системы разработки:

• сложность  совмещения подготовительных и очистных работ в одном выемочном поле;

• большие  затраты на поддержание подготовительных выработок;

• отсутствие доразведки условий залегания угольного  пласта;

• утечки воздуха через выработанное пространство.

    Столбовая система разработки – это такая  система, при которой часть пласта в пределах этажа или яруса до начала очистных работ оконтуривается подготовительными выработками, в результате чего образуются столбы. Для нее характерны: обратный порядок отработки пласта в крыле шахтного поля или в пределах выемочного поля; разделение в пространстве и времени очистных и подготовительных работ в пределах этажа (подэтажа) или яруса, подготовительные выработки поддерживаются в массиве, по мереподвигания очистного забоя они погашаются (или частично сохраняются при бесцеликовой подготовке).

    Достоинства столбовой системы разработки:

• относительно низкие затраты на поддержание подготовительных выработок;

• доразведка условий залегания угольного  пласта;

• независимое  ведение подготовительных и очистных работ;

• минимальные  утечки воздуха.

    Недостатки  системы разработки:

• длительные сроки подготовки очистного забоя;

• более  сложная схема проветривания.

    Камерная  система разработки характеризуется  отработкой выемочного пространства узкими и длинными очистными выработками  – камерами. Длина камер достигает 200-250 м ширина 4-12 м. Забой в камерах подвигают по восстанию пласта или диагонально до границ шахтного поля или панели. Между смежными камерами оставляются целики шириной 3-5 м. Проходка выработок и выемка угля  в камере осуществляются специальными комбайнами.

    В отдельных случаях после отработки  двух смежных камер обратным ходом  осуществляют частичное погашение междукамерного пространства. Такой вариант представляет собой разновидность камерно-столбовой системы разработки.

    Область применения камерной и камерно – столбовой системы разработки: пласты мощностью 1,5-3 м. с углами падения до 15˚, залегающие на глубине до 300 м. в устойчивых и средней устойчивости породах ; газоносность пласта должна быть не более 10 м/т. Применение ее неэффективно на пластах с высококачественным, особенно коксующимся углем, а по условиям безопасности – на пластах, угли которых склонны к самовозгоранию, опасны по внезапным выбросам угля и газа, а также по горным ударам.

    Основное  преимущество камерной и камерно  – столбовой системы разработки – возможность применения для очистных и подготовительных работ одного и того же комплекта оборудования, а также высокие технико–экономические показатели при ведении работ. К недостаткам относятся высокие потери полезного ископаемого (до 35%) и ограниченную область применения.

    В зонах нарушений с амплитудой смещения более 2 м. участки пластов  мощностью 3,5 -5 м. с углами падения 40-90˚  могут разрабатываться буровзрывным способом с применением подэтажных штреков без крепления призабойного пространства.

    При подготовке пластов к выемке откаточный и вентиляционный штреки проходятся у почвы пласта на длину выемочного поля. Отработка подэтажей в этаже  производится в нисходящем порядке  с опережением не менее чем  на 15 м. Очистные работы включают : проведение разрезной щели, выемка угля буровзрывным способом лентами шириной 1-1,5 м, после подвигания забоя на 10-15 м. производится посадка кровли самообрушением с частичным перепуском обрушенных пород с вышележащего горизонта.

    Данная  система разработки позволяет достичь максимальных технико – экономических показателей. Она обеспечивает максимальную месячную добычу угля (6,5- 7,5 тыс.т.) и производительность труда рабочего по участку (60-90 т), минимальный объем проведения подготовительных выработок на 1000 т, минимальную себестоимость угля.

    Однако  из-за больших потерь угля и высокой  пожароопасности система применяется  редко.

    Мощные  пласты в некоторых горно-геологических  условиях не представляется возможным  отрабатывать на полную мощность. Их отработку осуществляют отдельными частями – слоями. Слой – ограниченная двумя параллельными плоскостями часть мощного угольного пласта, отрабатываемая как пласт средней мощности.

    Условные  плоскости, разделяющие пласт на слои, могут располагаться параллельно  кровле и почве, горизонтально или наклонно к плоскости напластования. В зависимости от этого различают деление мощных пластов на наклонные, горизонтальные и поперечно- наклонные слои.

    Деление пластов на наклонные слои применяется  при их пологом залегании и  мощности 3,5-5 м   с обрушением пород кровли, и при их крутом залегании и мощности до 12 м  с выемкой угля полосами по простиранию. Отработку слоев, как правило, ведут столбовыми системами разработки. В каждом слое для подготовки его к очистной выемке проводят необходимые подготовительно – нарезные выработки. Откаточный штрек проводят один на несколько слоев.

    Разделение  на горизонтальные слои применяют при  разработке крутых пластов (угол падения  более 30˚)  мощностью более 10м, а  также при отработке замковых частей складок мощных пластов. В зависимости от мощности пласта в каждом слое проводят один или два слоевых штрека. Обычно забой располагают вкрест простирания, с подвиганием по простиранию пласта . Система разработки в слое  - столбовая. Выемка угля может быть механизированной  и взрывной. Управление кровлей может осуществляться полным обрушением и полной закладкой.

    Систему разработки поперечно- наклонными слоями применяют для выемки запасов, расположенных  под списанными пожарными участками, под сооружениями и водоемами на поверхности; на пластах мощностью 5-10м и углах падения 50-70˚ . Вмещающие породы должны быть устойчивыми  а уголь крепким и вязким. Необходимое условие применения системы – возведение закладочного массива высокой плотности . Особенность этой системы разработки заключается в том, что в слоях заблаговременно слоевые штреки по углю не проводят, а сооружают их в закладываемом пространстве.

    На  основании горно-геологических условий  и принятой схемы подготовки пластов  к очистной выемке применим столбовую систему разработки с длинными очистными забоями.

    Подготовка  выемочных столбов в каждом ярусе  заключается в проведении от бремсберга конвейерного и вентиляционного  штреков до границ панели. На границе  панели между этими штреками проводим разрезную печь, которую затем расширяем, образуя камеру для монтажа очистного оборудования. После этого начинаем отработку столба обратным ходом.

    В целях снижения потерь угля и удельного  объема проведения подготовительных выработок  применим отработку без оставленных целиков между выемочными выработками в соседних ярусах. Для этого конвейерный штрек не погашаем, а поддерживаем, чтобы использовать в качестве вентиляционного при выемке нижележащего столба.

    Уголь от очистного забоя транспортируем по конвейерному штреку, затем по бремсбергу до погрузочного пункта на откаточном штреке. Свежий воздух в очистной забой подаем с откаточного штрека по ходкам и конвейерным штрекам. Исходящая струя по вентиляционному штреку поступает в ходки и далее на вентиляционный горизонт шахты или по шурфу на поверхность.