Подземные геотехнологии: шахты Донбаса

Исходя из заданных условий, принимаем схему вскрытия шахтного поля вертикальными стволами с погоризонтными квершлагами. Данная схема применяется при углах падения пластов 8-25° и размерах шахтного поля по падению от 2,5 до 4 км.

Сущностью этого способа вскрытия является деление шахтного поля по линии падения на части путем последовательной углубки стволов и проведения на каждом горизонте горизонтальных квершлагов, называемых в данном случае погоризонтными.

Первоначально стволы проходят только до отметки первого горизонта, а пласты вскрывают погоризонтным квершлагом. На него отрабатывают запасы бремсберговой части. По мере отработки этих запасов стволы заблаговременно углубляют до второго горизонта, а пласты вновь вскрывают погоризонтным квершлагом.

При отработке запасов второго горизонта квершлаг первого горизонта используется как вентиляционный.

Проветривание бремсберговой  част и нижнего горизонт а можно  осуществить непосредственно через вентиляционный ствол, для чего необходимо провести вентиляционный квершлаг на границе между полями верхнего и нижнего горизонтов. При отсутствии такого квершлага исходящую струю с нижнего горизонта следует выводить по уклону верхнего горизонта.

Для проветривания уклонной части сохраняются бремсберги отработанного бремсбергового поля, по которым исходящая струя воздуха поступает на вентиляционный квершлаг, или на уровне откаточного квершлага второго горизонта проводится вспомогательный вентиляционный квершлаг.

Достоинствами данного способа вскрытия являются простота схемы проветривания, меньшие затраты на проведение и поддержание подготовительных выработок, более высокие нагрузки на очистные забои и выемочные поля.

Рассматриваемая схема вскрытия имеет то преимущество, что даже при значительных размерах шахтного поля по падению (в данном случае 3800 м) отдельные его части, отрабатываемые на погоризонтные квершлаги (следовательно и наклонные выработки), имеют умеренную длину (в нашем случае 1250 м).

Недостатки – частые углубки стволов и меньший срок службы горизонта (по сравнению со вскрытием капитальными квершлагами), значительные затраты на проведение и поддержание квершлагов и штреков главного направления.

 

3.2. Околоствольный двор

Выбор типа околоствольного двора определяется рядом факторов, в том числе: углом падения пластов, их числом и расстоянием между ними, способом вскрытия шахтного поля, а также устойчивостью горных пород, в которых предполагается сооружать околоствольный двор. Кроме т ого, учитывается экономичность привязки того или иного типа околоствольного двора к конкретной схеме вскрытия. Минимальный его объем достигается в том случае, когда клетевая ветвь является одновременно частью магистральной выработки.

Требования к околоствольному  двору: достаточная пропускная способность, целесообразная компоновка поверхностного комплекса шахты, простая увязка с примыкающими выработками, минимальный объем выработок, простота маневра, минимум обслуживающего персонала.

В данном случае целесообразно  применение кругового околоствольного двора. Основным его достоинством является: компактное расположение выработок, простота маневров, простота привязки к конкретным горно-геологическим условиям.

 

Рис. 1.1 Кругового околоствольного двора с ветвями, параллельными главной откаточной выработке.

1 – скиповой ствол; 2 – клетевой ствол; 3 – угольная разгрузочная яма; 4 – породная разгрузочная яма; 5 – главная откаточная выработка.

 

Круговой параллельный околоствольный двор является наиболее экономичным из всех остальных, поскольку вся его грузовая ветвь является частью главной откаточной выработки. Его конфигурация обеспечивает правильное разрешение всех транспортных вопросов, возможность применения простых технологических схем сооружения выработок и сокращения сроков строительства.

3.3. Подготовка шахтного поля

На выбор схем и способов подготовки шахтных полей оказывают влияние горно-геологические и горно-технические факторы. При этом из горно-геологических факторов наибольшее влияние имеют угол падения пласта, нарушенность месторождения, газоносность и водообильность пластов, а из горнотехнических факторов – размеры шахтного поля по простиранию, способ проветривания, скорость проведения подготовительных выработок и заданный объем добычи.

Подготовка шахтногополя осуществляется панельным способом. Сущность панельного способа подготовки заключается в том, что шахтное поле по простиранию делят на участки (панели), ограниченные по восстанию (падению) основными штреками или основным штреком и границей шахтного поля. Если бремсберг (уклон) проходят посредине панели, то панель называется двусторонней, а если у границы панели, то односторонней, причем первые наиболее предпочтительны. При панельной подготовке проводят только один основной откаточный штрек на горизонте околоствольного двора.

Длина панели обычно регламентируется транспортными средствами по наклонным  выработкам и условиями проветривания. Размер панели по простиранию в большинстве случаев составляет 2500-3000 м, по падению – 1200- 1500 м, в сложных горно-геологических условиях (наличие тектонических нарушений пласта, ориентированных в крест простирания, слабые боковые породы и пучащая почва) принимается в пределах 1500-2000 м.

Панели по падению делят на ярусы. Ярус – это часть пласта в пределах панели, ограниченная выемочными штреками (конвейерным и вентиляционным). Ярус можно вынимать одной, двумя или тремя лавами, работы в которых ведутся одновременно или с некоторым опережением в одной из них относительно другой.

Проветривание сгруппированных панелей осуществляется через самостоятельные стволы, по которым отводится исходящая воздушная, поступающая из очистных и подготовительных забоев струя.

Панельные бремсберги и уклоны проводят по каждому пласту.

Панельный способ подготовки шахтных полей, как правило, применяется при разработке горизонтальных пластов в случае «ножной» конфигурации шахтного поля и при углах падения пластов 11-35° с выемкой их по простиранию.

Достоинства панельного способа подготовки:

- возможность создания крупных по мощности шахт, благодаря одновременной работе в нескольких панелях и обеспечение благоприятных условий для п рименения наиболее эффективного конвейерного транспорт а;

- бесперегрузочная перевозка материалов колесным транспортом от склада до забоя и обрат но;

- сравнительно малый объем постоянно поддерживаемых выработок;

• большая нагрузка на отдельный пласт и панель, способствующая высокой концентрации горных работ.

Недостатки панельного способа подготовки:

• ограничение области применения пологими и наклонными пластами;

- сложность в обеспечении надежного проветривания длинных бремсберговых и особенно уклонных полей, имеющих одновременно в работе несколько забоев подготовительных и очистных выработок;

- трудности при эксплуатации длинных наклонных выработок.

3.4. Система разработки шахтного поля

Под системой разработки пластовых  месторождений понимается определенный порядок проведения подготовительных и очистных выработок в пределах выемочного поля, увязанный в пространстве и во времени.

Условия залегания угольных месторождений весьма разнообразны и поэтому выбор системы разработки зависит от ряда геологических, технических и организационных факторов, определяющих эти условия. Основными факторами, влияющими на выбор систем разработки угольных месторождений, являются: форма залегания пластов в недрах, их мощность, угол падения, строение; свойства угля и вмещающих пород; газоносность и водоносность месторождения; склонность пластов к внезапным выбросам угля и газа и самовозгоранию; расстояние между смежными пластами угля; глубина разработки; способы и средства механизации производственных процессов в очистных и подготовительных выработках и др.

Системы разработки должны обеспечивать безопасность ведения работ, экономичность их, минимальные потери полезного ископаемого и наибольшую добычу его.

В соответствии с технологическими схемами принимаем систему разработки длинными столбами по простиранию с обрушением.

Принимаю систему разработки длинными столбами по простиранию. Эта система принимается на пластах мощностью 0,55-2,5 м с углом падения 3-18° при газообильности более 10 м³/т, с породами кровли не ниже средней устойчивости.

система разработки длинными столбами по простиранию при панельной подготовке уклонного поля. Подготовка столбов в каждом ярусе заключается в проведении штреков от панельного уклона до границ панели по простиранию, у которых проводят разрезные печи, после чего начинают отрабатывать столбы обратным порядком.

Oтличительной особенностью системы является нисходящее проветривание очистных забоев по прямоточной схеме с н аправлением нисходящей струи на специальные вентиляционные уклоны, проведенные на границах выемочного участка (панели). Это в значительной степени уменьшает опасность работ на сопряжениях лав с выемочными штреками.

Ярус высотой 150-250 м отрабатывают двусторонними выемочными полями в нисходящем порядке. Охрана штрека со стороны выработанного пространства осуществляется железобетонными тумбами в один или два ряда в зависимости от глубины разработки; возможен вариант охраны литыми полосами.

Достоинствами системы являются минимальные потери угля, полная независимость очистных и подготовительных работ, простое и надежное проветривание.

Недостamки: высокие затраты времени и средств на проветривание большого объема выработок и поддержание вентиляционных уклонов.

В соответствии с заданными  размерами, шахтное поле делится по падению на три транспортных горизонта, а так как он о двукрылое, то принимаю 86 выемочных столбов длиной 1000 м при длине лавы 175 м. Порядок отработки шахтного поля – обратный. По мере отработки выемочных столбов подготовительные выработки погашаются.

4.Технология, механизация и организация подготовительных работ

Главными задачами проведения горной выработки являются сокращение сроков проходки и снижение стоимости при условии полного обеспечения ее основных функций. Снижение стоимости выработки достигается путем правильного выбора размеров и формы ее поперечного сечения, принятия наиболее экономичных видов материала крепи, соответствующих сроку службы выработки, а также оптимальной технологии и организации работ по проведению горной выработки.

Руководствуясь технологическими схемами, выбираю оборудование для проведения горных выработок (Таблица 2).

Оборудование для проведения горных выработок

Таблица 2

Наименование  оборудования	Ярусный конвеерный  штрек		Панельный вспомога- тельный уклон		Панельный людской уклон		Панельный конвеерный уклон		Вентиляционный уклон
	Тип	К-во	Тип	К-во	Тип	К-во	Тип	К-во	Тип	К-во
Комбайн	4ПП2	1	4ПП2	1	4ПП2	1	4ПП2	1	4ПП2	1
Перегружатель	ППЛ1К	1	ППЛ1К	1	ППЛ1К	1	ППЛ1К	1	ППЛ1К	1
Погр. машина	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
Бур.установка	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
Манипулятор	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
Электросверло	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
Конвейер	-	-	-	-	-	-	1ЛУ100	Расч	-	-
лебедка	-	-	БМ3000	1	БМ3000	1	-	-	БМ3000	1
Моно-ая дорога	-	-	-	-	-	-	6Д МК	1	-	-
Крепеустановщик	-	-	-	-	-	-	-	-	КПМ	1
Вагонетка	ВГ	Расч	ВГ	Расч	ВГ	Расч			ВГ	Расч
вентилятор	СВМ6	Расч	СВМ6	Расч	СВМ6	Расч	СВМ6	Расч	СВМ6	Расч