Общие сведения

Система разработки, при которой очистные работы в пределах этажа, выемочного поля, столба или яруса ведутся одновременно с проведением подготовительных выработок, называется сплошной.

Характерными особенностями сплошных систем разработки являются:

- очистные и подготовительные работы взаимоувязаны между собой и подвигаются в одном направлении;

- выемочные выработки, обслуживающие очистной забой, поддерживаются в выработанном пространстве и подвержены интенсивному проявлению горного давления;

- транспортирование угля по ним производится в направлении, противоположном движению очистного забоя.

Сплошные системы разработки могут применяться при любом способе подготовки шахтного поля. Их общими достоинствами являются:

- быстрый ввод очистных забоев в эксплуатацию;

- небольшие первоначальные затраты на подготовку участка;

- небольшая длина или отсутствие тупиковых выработок, что очень важно для их проветривания, особенно при разработке пластов с высокой газоносностью.

К числу общих недостатков этих систем относятся:

- тяжелые условия поддержания выемочных выработок (в зоне временного и стационарного опорного давления), в результате чего затраты на их поддержание в 5-10 раз выше по сравнению со столбовой системой разработки;

- отсутствие предварительной разведанности пласта подготови-тельными выработками, которое может привести к выходу участка из строя;

- взаимные организационные помехи в работе очистных и подготовительных забоев;

- большие утечки воздуха через выработанное пространство и ограничение нагрузки на очистной забой по газовому фактору.

Сплошная система разработки лава-этаж (лава-ярус)

Система разработки лава-этаж (лава-ярус) - это разновидность сплошной системы разработки, при которой в пределах этажа или яруса имеется один длинный очистной забой, поставленный по падению пласта, а перемещающийся по его простиранию. Она является основной в классе сплошных систем и имеет наибольшее распространение на практике благодаря своей простоте в отношении транспорта угля, проветривания забоев и минимальному объему выемочных выработок.

П одготовка участка к очистной выемке начинается с проведения от капитального (панельного) бремсберга или уклона транспортного и вентиляционного штреков в оба крыла этажа (яруса) и сооружение приемных площадок. На расстоянии 40-50 м от крайних наклонных выработок штреки соединяются разрезными печами, в которых монтируется забойное оборудование для очистной выемки. По окончании монтажа приступают к ведению очистных работ, в результате чего забой лавы перемещается по простиранию к границе шахтного поля при этажной подготовке или панели при панельной подготовке. После отхода лавы на длину, равную шагу обрушения основной кровли и ее посадки, система приобретает вид, показанный на рисунке 2. 1.

1, 2 – этажные (ярусные) штреки соответственно транспортный и вентиляционный; 3 – чураковая стенка на глине; 4 – бутовый штрек; 5 – лава

Рисунок 2. 1 – Сплошная система разработки лава-этаж (лава-ярус)

Рассмотрим элементы этой системы разработки.

1. Проведение и охрана транспортного штрека. Указанный штрек может проводиться по различным технологическим схемам: узким и широким ходом, с параллельной выработкой (просеком) и без нее, с опережением забоя лавы и вслед за лавой. Технологическая схема проведения штрека в значительной мере определяет и способ его охраны (рис. 2. 2).

1 – транспортный (откаточный) штрек; 2 – просек; 3 – косовичник; 4 – косовичный ходок

Рисунок 2. 2. – Технологические схемы проведения и охраны откаточного (транспортного) штрека

При проведении штрека узким ходом с опережением забоя лавы он может охраняться односторонними бутовыми полосами (рис. 2. 1), целиками угля (рис. 2. 2а), искусственными сооружениями: железобетонными блоками, кустами, бутокострами, литыми полосами и др., область применения которых определяется физико-механичес-кими свойствами боковых пород, глубиной ведения горных работ, длительностью поддержания штрека и др. факторами, рассматривае-мых в дисциплине " Управление состоянием массива горных пород".

При охране штрека целиками угля параллельно штреку необхо-димо проводить просек, периодически соединяющий его со штреком печами. Для доставки угля из лавы вместо одного скребкового конвейера, уложенного вдоль лавы и сразу выходящего на штрек (рис. 2. 1), необходимо иметь три: в лаве, просеке и печи. Увеличение числа конвейеров и длины доставки угля до погрузочного пункта лавы, в свою очередь, приводит к увеличению затрат на добычу за счет роста их первоначальной стоимости, затрат на обслуживание и амортизационные отчисления. Недостатком этой технологической схемы является также увеличение объемов проводимых выработок (просеков и печей).

При проведении штрека широким забоем с опережением лавы (рис. 2. 2б) он охраняется двусторонними бутовыми полосами и располагается в частично разгруженной от опорного давления зоне, максимум которого переносится в сторону массива угля, как это показано на рисунке 2. 3. Давление обрушившихся пород будет направлено при этом на сжатие бутовой полосы, податливость (усадка) которой достигает 50% мощности разрабатываемого пласта (0, 5 m). После полного уплотнения бутовой полосы она начинает работать как штамп, способствуя выдавливанию почвы в выработку. Поэтому такой способ проведения и охраны штрека может рассматриваться как временная мера борьбы с пучением почвы (на период до полного уплотнения бутовой полосы).

Рисунок 2. 3 – Распределение напряжений в кровле транспорт-ного штрека, охраняемой двухсторонними бутовыми полосами

При проведении штрека широким ходом позади очистного забоя он может охраняться двухсторонними (рис. 2. 2в) и односторонними бутовыми полосами. Его эксплуатационное состояние при этом значительно улучшается, так как временное опорное давление перемещается в сторону массива как по падению, так и по простиранию пласта. Кроме того, постоянная крепь в штреке возводится с отставанием во времени: лишь после того, как часть смещений массива восприняла на себя крепь, установленная в рабочем пространстве лавы и имеющая большую раздвижность и податливость. В результате смещения массива пород за весь срок существования штрека, как правило, не превышает конструктивной податливости существующих типов арочных металлических крепей (500, 700 и 1000 мм), а выработка не требует больших затрат на ремонт. Вместе с тем технологические схемы проведения штреков широким забоем характеризуются более высоким объемом проводимых выработок (косовичников, косовичных ходков, бутовых штреков) и большой трудоемкостью возведения бутовых полос, являющиеся их крупными недостатками.

Первая технологическая схема (рис. 2. 1) рекомендуется к применению на пластах мощностью 0, 8-1, 0 м и боковых породах не ниже средней устойчивости; вторая (рис. 2. 2а) – при тех же условиях и глубине разработки не более 500м; третья (рис. 2. 2б) – при мощности пласта до 1, 3 м (при большей мощности возведение раскоски затруднено и характеризуется весьма большой трудоемкостью); в тех случаях, когда поверхностный комплекс шахты не справляется с потоком выдаваемой из нее породы, а также при наличии пучащих пород почвы; четвертая (рис. 2. 2в) – при разработке пластов на глубоких горизонтах (Н ≥ 700 м).

2. Проведение и охрана вентиляционного штрека. Вентиляционный штрек чаще всего проводится вслед за лавой и охраняется бутовой полосой, как это показано на рисунке 2. 1. Для удобства доставки породы в бутовую полосу с помощью скрепера, как правило, он проводится с подрывкой кровли (рис. 2. 1).

При проведении штрека узким забоем впереди лавы он охраняется целиками угля, иногда в комбинации с бутовой полосой или кострами (рис. 2. 4а).

В качестве вентиляционного часто повторно используется бывший транспортный штрек вышеотработанного этажа или яруса. В этом случае он может охраняться целиками угля (рис. 2. 4б), односторонними и двухсторонними бутовыми полосами (рис. 2. 4в, г), железобетонными блоками (рис. 2. 4д), кострами, кустами и др. искусственными сооружениями.

Рисунок 2. 4 – Технологические схемы расположения и охраны вентиляционных штреков при сплошной системе разработки лава–этаж (лава-ярус)

3. Длина лавы. Методом экономико-математического моделиро-вания установлено, что рациональная длина очистного забоя при сплошной системе разработки лава-этаж (лава-ярус) составляет 200-300 м с таким расчетом, чтобы суточная нагрузка на лаву была в пределах 1000 т. Разумеется, что это возможно только при наличии благоприятных горно-геологических условий.

4. Опережение между забоем откаточного штрека и лавой. В соответствии с Нормами технологического проектирования (НТП) это опережение должно быть не менее 150-200 м. Оно необходимо для удобства маневровых работ под погрузочным пунктом лавы, в забое откаточного штрека, а также для разведки пласта. Проветривание длинного тупикового забоя производится при этом вентилятором местного проветривания (ВМП), устанавливаемым на свежей струе не ближе 10 м от входа в лаву. Оно осуществляется тем сложнее, чем выше категорийность шахты. Поэтому на шахтах с высоким газовыделением выдержать указанное опережение достаточно сложно, а его нарушение, в свою очередь, приводит к взаимному сдерживанию в ведении очистных и подготовительных работ.

Схема проветривания участка – возвратноточная и осуществляется в последовательности: 1-5-2 (рис. 2. 1). При таком проветривании имеют место утечки воздуха через выработанное пространство, которое, несмотря не предпринимаемые меры (выкладку чураковой стенки, обмазывание ее и стыков железобетонных тумб глиной и др. ), могут достигать значений, при которых нарушается нормальное проветривание лавы. При углях, склонных к самовозгоранию, утечки способствуют возникновению пожаров в выработанном пространстве.

Транспорт угля осуществляется по схеме (рис. 2. 1): 5-1. По лаве уголь транспортируется скребковым конвейером, а по штрекам – рельсовым транспортом. Применению прогрессивного конвейерного транспорта препятствуют сложная гипсометрия пластов, не позволяющая иметь строго прямолинейные выработки, сравнительно невысокие нагрузки на очистной забой, а также необходимость систематического производства работ по перекреплению штреков с подрывкой пород почвы. Раздельная выдача угля и породы, имеющая большое значение для повышения качества добываемого угля, также проще осуществляется при рельсовом транспорте.

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

- общие для всех сплошных систем разработки (см. п. 2. 1);

- простота в геометрии горных выработок и минимальный объем их проведения;

- простые схема транспорта на участке и схема его проветривания.

Недостатки системы:

- общие для сплошных систем (с. п. 2. 1);

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

- трудности в проветривании верхней части лавы (ее " кутка" ), особенно при наличии просеков и верхней ниши.

Область применения: пласты мощностью до 0, 9-1, 0 м (на практике применяется и до 1, 5 м) с любыми углами падения, любой газоносности, не склонные к самовозгоранию, с устойчивыми породами почвы. Для пластов с почвами, склонными к пучению, применяются модификации системы с проведением штреков вслед за лавой, охраной их бутовыми полосами или же с полевой подготовкой. В последнем случае возможно применение системы и на пожароопасных пластах.

⇐ Предыдущая 12