Системы разработки курс лекций

борт полосы обязательно затягивается затяжкой. Когда очистные работы отойдут от ската на величину шага закладки (15–20 м), очистные работы останавливаются. По стойкам крепи делается отшивка из толстых досок, толстых горбылей. Скребковый конвейер блокового откаточного штрека на длину закладываемого участка демонтируется. Закладочный материал подается по трубам, проложенным по участковому вентиляционному квершлагу и скату, с полевого вентиляционного штрека и заполняет подготовленное (отшитое) выработанное пространство, включая и блоковый откаточный штрек. Между висячим бортом полосы и закладочным массивом остается свободный проход 7 высотой около 2 м. Вода из заложенного массива дренирует на блоковый откаточный штрек и по нему стекает на участковый откаточный квершлаг и далее на полевой откаточный штрек. После закладки подготовленного пространства очистные работы в первой полосе возобновляются, при этом незаложенное свободное пространство между висячим бортом полосы и закладочным массивом играет роль вентиляционного штрека (рис. 5.22, а). Свежая струя воздуха при отработке первой полосы поступает по участковому откаточному квершлагу и блоковому откаточному штреку. Исходящая струя воздуха удаляется по свободному пространству между висячим бортом полосы и закладочным массивом, по скату

иучастковому вентиляционному квершлагу на вентиляционный полевой штрек. При доработке полосы в середине блока в закладочном массиве оформляются углеспускной скат 8 и две дренажные печи 9.

Отработка остальных полос принципиально не отличается от отработки первой полосы. В этом случае роль блокового откаточного штрека играет свободное пространство между висячим бортом предыдущей полосы и закладочным массивом предыдущей полосы 7. Здесь, прямо по закладочному массиву, монтируется скребковый конвейер. Свежая струя воздуха поступает в забой полосы по участковому откаточному квершлагу, углеспускному скату 8 и далее – по уже описанной схеме. Вода из заложенного массива дренирует на дренажную печь 9

ипо ней на участковый откаточный квершлаг.

162

Рассмотренная система разработки имеет сравнительно невысокую производительность из-за перерывов в добыче на закладку выработанного пространства, сравнительно высокую себестоимость из-за необходимости ведения закладочных работ, тем не менее эта система достаточно эффективна с точки зрения предотвращения оседаний земной поверхности и охраны объектов на поверхности.

5.6. Система разработки с выемкой канатной пилой

Когда на шахтах страны появились горные удары в очистных забоях угольных шахт, проблема горных ударов была совершенно неизучена, и очередной задачей в борьбе с горными ударами было обеспечение безопасности рабочих очистных забоев. С этой целью было предложено вести добычу угля без постоянного присутствия людей в очистном забое. В частности, было предложено на пластах крутого и круто-наклонного падения вести выемку с использованием канатной пилы.

Канатная пила представляет собой стальной трос (отслуживший свой срок на подъеме), на котором закреплены втулки

сзубками, армированными твердым сплавом. От лебедки пила получает возвратно-поступательное движение, в результате чего в пласте пропиливается щель. Подпиленная часть пласта под влиянием горного давления обрушается и под собственным весом транспортируется на штреки. Система разработки пластов

свыемкой канатной пилой показана на рис. 5.23.

Выемочное поле вскрывается участковым откаточным квершлагом 1 и участковым вентиляционным квершлагом 2, пройденными с полевых этажных штреков (на рис. 5.23 полевые этажные штреки не показаны). По пласту участковые квершлаги сбиваются скатом 3. От участкового откаточного квершлага на всю длину выемочного поля пройден участковый откаточный штрек 4, в котором монтируется скребковый конвейер. От участкового вентиляционного квершлага, также на всю длину выемочного поля, пройден участковый вентиляционный штрек 5. Этаж по падению делится на подэтажи высотой 20–30 м (на рис. 5.23 этаж разделен на четыре подэтажа).

163

От ската 3 по границам подэтажей проводятся подэтажные штреки 6, в которых также монтируются скребковые конвейеры.

Рис. 5.23. Система разработки с выемкой канатной пилой

По простиранию выемочное поле разделяется на полосы шириной 6–10 м. По границам полос проходятся печи 7. В полосе над подэтажным штреком (в нижнем подэтаже над участковым откаточным штреком) взрывными работами отрабатывалось 1,5–2 м полосы, и в образовавшемся выработанном пространстве устанавливались кусты деревянных стоек 8. От лебедок, установленных на штреках выше полосы, по

рой описана выше. Подпиленный канатной пилой уголь разрушался, под собственным весом скатывался в нижнюю

В верхней части полосы оставался невынутый целик шириной 2–4 м.

164

В связи со сложностью поддержания штреков в течение длительного времени работы велись во всех подэтажах. Но поскольку очистные забои проветриваются последовательно, одновременная отработка возможна только в двух подэтажах. Так, на рис. 5.23 показана очистная выемка во втором и четвертом (сверху) подэтажах, а в первом и третьем в это время ведется подготовка. После отработки трех полос оставляется целик шириной по простиранию 2–5 м.

Опытные работы с выемкой канатной пилой проводились в различных угольных бассейнах страны. Но опыт показал, что успешная работа возможна только в условиях сильно напряженных углей. Поэтому широкого применения эта система разработки не получила. Кроме того, эта система требует большого объема нарезных работ. Правда, объем нарезных работ может быть уменьшен заменой проходки печей бурением скважин диаметром 800 мм.

165

6. СЛОЕВЫЕ СИСТЕМЫ РАЗРАБОТКИ

Системы разработки с разделением пласта на слои применяются, как правило, при мощности пласта более 7 м, однако они могут применяться и при меньшей мощности пластов, но

Вторая схема (рис. 6.1, б) предусматривает разделение пласта на слои горизонтальными плоскостями, такие слои называются горизонтальными.

Третья схема (рис. 6.1, в) предусматривает разделение пласта на слои плоскостями, близкими к нормали к кровле и почве пласта. Такие слои называются поперечно-наклонными слоями.

Из рассмотренных выше схем в практике ведения горных работ наибольшее распространение получило разделение мощных пластов на наклонные слои, которые применимы при любых углах падения пласта. Горизонтальные и поперечнонаклонные слои применяются главным образом для отработки круто-наклонных и крутых пластов. При любой схеме мощность слоя не превышает 3,5 м. Выбор схемы разделения пласта на слои определяется конкретными горно-геологическими условиями и технологией ведения горных работ.

Сущность слоевых систем разработки заключается в том, что каждый слой рассматривается как самостоятельный пласт средней мощности со своей подготовкой и технологией отработки.

166

Нумерация слоев, как правило, идет сверху вниз. Порядок отработки слоев может быть как нисходящий (очередность отработки слоев сверху вниз), так и восходящий (очередность отработки слоев снизу вверх). Слои могут отрабатываться одновременно или последовательно. При отработке слоев могут применяться как системы разработки с обрушением пород кровли, так и системы разработки с закладкой выработанного пространства.

6.1.Системы разработки наклонными слоями

6.1.1.Системы разработки наклонными слоями с отработкой слоев столбовой системой

Системы разработки наклонными слоями с отработкой слоев столбовой системой применяются в практике отработки мощных пластов достаточно широко, особенно в условиях пологого и наклонного падения. При управлении кровлей полным обрушением порядок отработки слоев нисходящий с последовательной или одновременной отработкой слоев, а при управлении кровлей полной закладкой – восходящий, главным образом с одновременной отработкой слоев.

На рис. 6.2 и 6.3 показана система разработки наклонными слоями с отработкой слоев столбовой системой разработки с обрушением кровли при последовательной схеме отработки слоев.

На рис. 6.2 мощный пласт разделен на два наклонных слоя. Все последующие рассуждения не изменятся и при большем числе слоев. Слои отрабатываются в нисходящем порядке. Выемочное поле вскрывается с полевых штреков 1 и 2 участковыми откаточным (3) и вентиляционным (4) квершлагами. Квершлаги проводятся до первого (верхнего) слоя (рис. 6.2, а). По верхнему слою участковые квершлаги сбиваются печью (8 на рис. 6.3). От участковых квершлагов по первому наклонному слою на всю длину выемочного поля проводятся участковый слоевой откаточный (5) и участковый слоевой вентиляционный (6) штреки. На границе выемочного поля участковые штреки по первому слою сбиваются разрезной печью 9, от которой начинается очистная отработка первого слоя.

167

Подготовка второго слоя производится позади очистных работ по первому слою (рис. 6.2, б) и включает проведение тех же выработок, что и по первому слою (печь между участковыми квершлагами, участковые слоевые штреки, разрезная печь).

Аочистная выемка по второму слою начинается только после полной отработки первого слоя. При отработке нижнего слоя возникает проблема устойчивости пород кровли в лаве, т.к. работать приходится под обрушенными породами кровли верхнего слоя. В принципе, такая работа возможна только после того, как слежатся обрушенные породы кровли верхнего слоя.

Аэто требует длительного времени. Как показывает опыт, минимальное время слеживания пород составляет не менее 5 лет. Чтобы не растягивать время отработки выемочного поля на долгие годы, при отработке верхнего слоя на его почве укладывается настил (7 на рис. 6.2, б и 6.3). Отработка нижнего слоя производится под защитой этого настила, препятствующего попаданию обрушенных пород в призабойное пространство лавы нижнего слоя. В настоящее время настил выполняют из металлической сетки в два слоя в переплет.

Отработка всех слоев осуществляется столбовой системой в варианте лава-этаж или лава-ярус. Эта система рассмотрена ранее в главе 3, поэтому здесь подробно не рассматривается. Разница в технологии горных работ в слоях заключается только в том, что при отработке последнего слоя настил на почве слоя не укладывается.

Очевидно, что последовательная отработка слоев приводит к длительному сроку отработки выемочного поля. Этот недостаток исключается при одновременной отработке слоев. На рис. 6.4 представлена слоевая система разработки наклонными слоями с отработкой слоев столбовой системой с обру-

шением кровли при одновременной отработке слоев. Как и в предыдущем случае, мощный пласт разделен на два наклонных слоя, отрабатываемых в нисходящем порядке.

Вскрытие выемочного поля осуществлено с полевых этажных штреков 1 и 2 участковыми квершлагами 3 и 4. Квершлаги пройдены до верхнего (первого) слоя. По нижнему слою (на рис. 6.4 по второму слою) квершлаги сбиваются скатом 8,

169

который облегчает проветривание выработок выемочного поля при их проведении, а также служит для подсвежения воздушной струи, исходящей с выемочного поля в период очистной выемки.

Рис. 6.4. Система разработки наклонными слоями с отработкой слоев столбовой системой с обрушением кровли при одновременной отработке слоев

В отличие от ранее рассмотренного варианта с последовательной отработкой слоев, подготовка всех слоев производится одновременно. От участковых квершлагов по каждому слою на всю длину выемочного поля проводятся участковые слоевые откаточный (5) и вентиляционный (6) штреки. На границе выемочного поля слоевые штреки сбиваются разрезной печью 9, от которой начнется очистная выемка.

Очистные работы по верхнему слою опережают работы по нижнему слою (Lоп) на 100–300 м. Естественно, что в этом случае обязательна укладка настила на почву верхнего слоя.

170