Горное образование

 

 

5. Наименование и назначение горных выработок

Горные выработки, используемые для  вскрытия шахтных полей, делятся  на главные и вспомогательные.

К главным вскрывающим выработкам относятся выработки, которые проводят с поверхности земли (вертикальные и наклонные стволы, горизонтальные штольни). С помощью главных вскрывающих выработок осуществляется вскрытие шахтного поля с поверхности.

К вспомогательным вскрывающим  выработкам относятся выработки, не имеющие непосредственного выхода на дневную поверхность и служащие для вскрытия пласта или свиты пластов от главных вскрывающих выработок (горизонтальные – квершлаги; наклонные – квершлаги и скаты; вертикальные – гезенки, слепые стволы).

Вертикальные стволы, как правило, пересекают пласты полезного ископаемого ли размещаются в породах лежачего или висячего бока вскрываемых пластов.

Наклонные стволы проводятся обычно по пласту полезного ископаемого  или размещаются в породах  лежачего и висячего бока вскрываемых  пластов, однако в некоторых случаях наклонные стволы проводятся по вмещающим породам под некоторым углом к напластованию.

Горизонтальные штольни, как и  наклонные стволы, могут проводится по пласту или под углом к нему в породах лежачего или висячего бока.

Стволы проводятся или сразу на всю глубину шахтного поля, или постепенно углубляются по мере развития горных работ. В первом случае имеет место одногоризонтное вскрытие, во втором – многогоризонтное.

После того как вскрывающими выработками  обеспечен доступ к полезному  ископаемому, необходимо разделить вскрытое шахтное поле на более мелкие части, пригодные к отработке, это разделение осуществляется при проведении подготовительных выработок по заданным направлениям. Вместе со вскрывающими выработками они являются транспортными артериями шахты, по которым добытый уголь выдается на поверхность, подается свежий воздух и отводится загрязненный.

К подготовительным выработкам, проводимым при подготовке шахтного поля, относятся:

главные (магистральные, групповые, панельные, этажные) штреки;

капитальные или панельные бремсберги (уклоны), ходки;

промежуточные квершлаги, гезенки  и др.

Все подготовительные выработки, кроме  капитальных бремсбергов и уклонов, периодически воспроизводятся по мере подвигания фронта очистных работ.

Подготовительные выработки могут проводится или по пласту или по породе. По пласту выработки проводят, как правило, узким забоем, охраняя их целиком или массивом угля.

Когда выработки, проведенные по пласту, трудно поддерживать в рабочем состоянии, особенно выработки с продолжительным сроком службы (капитальные и панельные бремсберги, основные штреки) их проводят по пустым породам или пропласткам на некотором расстоянии отрабатываемого пласта, периодически соединяя с пластовыми выработками. Так, например, при вмещающих породах средней крепости и глубине разработки не более 400 м полевой штрек проводят на расстоянии от почвы разрабатываемого пласта не менее 8-12 м и смещают его под выработанное пространство на 6-15 м от целика угля. С увеличением крепости вмещающих пород рациональное расстояние от почвы пласта до полевого штрека возрастает до 20 м. С увеличением глубины разработки до 750 м рациональное расстояние от целика до полевого штрека увеличивается.

Проведение полевых подготовительных выработок широко применяются при разработке мощных пластов угля, склонных к самовозгоранию.

Выработки могут также быть индивидуальными  для каждого пласта или групповыми для нескольких пластов и использоваться для различных целей.

 

 

6. Коротко про системы разработки угольных пластов

Сплошная система разработки без деления этажа над подэтажи (лава-этаж). Данная система является широко распространенной в отечественной и зарубежной горной практике. Вариант системы разработки лава-этаж применяется тогда, когда в крыле этажа располагается один прямолинейный забой.

Сплошная система разработки с  разделением этажа на подэтажи и  проведением бремсбергов в выработанном пространстве. В практике горных работ  при невозможности отработки  этажа одним забоем этаж делят  на подэтажи. В каждом подэтаже находится один очистной забой.

Сплошная система разработки с  разделением этажа на подэтажи и  проведением бремсбергов в массиве  угля. При неустойчивых боковых породах  проведение бремсбергов в выработанном пространстве затруднительно и дорого стоит. Целесообразнее проходить их по массиву полезного ископаемого впереди очистного забоя.

Сплошная система разработки с  выемкой по восстанию. Для подготовки очистного забоя в пределах этажа  кроме этажных штреков проводится вентиляционная печь у границы отрабатываемой лавы.

Система разработки тонких и средней  мощности крупных пластов. Сплошная система разработки с потолкоуступным  забоем без деления этажа на подэтажи. Этот вариант сплошной системы является основным при разработке крупных  пластов, подготовка участка начинается с проведения этажных штреков в обе стороны от этажного квершлага. В 10 м от квершлага засекается короткая печь, от которой параллельно штреку проводят просек, постепенно сбиваемый со штреком печами.

Сплошная система разработки с  потолкоуступной формой забоя при делении этажа на подэтажи. В отдельных случаях при разработке крупных пластов этаж делят на два подэтажа. Этажные штреки охраняются целиками угля; над промежуточным штреком также оставляется целик угля, с нижней стороны его возводится бутовая полоса. Очистные работы ведут с опережением верхних подэтажей по сравнению с нижними на 15-30 м.

Сплошная система разработки крупных  пластов длинными столбами по простиранию  без деления этажа на подэтажи. Этажные штреки проводятся от капитального бремсберга до границы шахтного поля по простиранию и очистные работы в лаве-этаже ведутся обратным ходом.

Сплошная система разработки крупных  пластов требует прямолинейности  очистного забоя, который располагается  по падению пласта или под небольшим  углом к нему. Откаточный штрек охраняется целиками угля. Магазинный уступ принимается длиной 14-16 м. Длина лав колеблется в пределах 80-190 м.

Система разработки длинными столбами по простиранию с разделением  этажа на подэтажи. Данная система  разработки применяется в 3-х вариантах: с отработкой к заднему бремсбергу; с отработкой столбов к переднему бремсбергу и с двусторонними бремсбергами.

Система разработки длинными столбами по простиранию при панельной  подготовке. Подготовка столбов в  каждом ярусе заключается в проведении штреков от панельного бремсберга или уклона до границ панели по простиранию. У границ панелей проводят разрезные печи, после чего начинается отработка столбов обратным ходом.

Системы разработки крупных пластов  длинными столбами с делением этажа  на подэтажи. Система длинных столбов по простиранию с разделением этажа на подэтажи распространена при разработке крупных пластов мощностью 1,2-3,5 м и более. Столбы, подготавливаемы к выемке, оконтуриваются этажными штреками, сбиваемыми между собой скатами на расстоянии 60-80 м друг от друга.

Система разработки крупных пластов длинными столбами по падению с применением передвижных щитовых крепей (щитовая система). Условия  применения щитовой системы: пласты мощностью от 1,5 до 20 м с углом падения от 35° и выше.

Система разработки парными штреками представляет собой комбинацию сплошной системы и системы длинных столбов по простиранию. Система парных штреков может применяться как при этажной, так и при панельной подготовке.

Комбинированная система разработки, состоящая из сплошной системы и систем длинных столбов по восстанию или падению. Выемка угля производится в двух спаренных лавах, столб одной из них представляет собой сплошную систему разработки с выемкой по падению, а столб другой – столбовую по восстанию с выемкой по падению. Сборные уклоны по мере отработки погашаются, а бортовые уклоны поддерживаются в выработанном пространстве бутовыми полосами.

Система разработки крутых пластов  длинными столбами по простиранию с  выемкой полосами по восстанию и  магазинированием угля. При этой системе очистной забой располагается по простиранию, а подвигание его осуществляется по восстанию с магазинированием угля в выработанном пространстве. Этажные штреки проводят до границ выемочного поля, а отработка последнего начинается обратным ходом.

Система разработки пологих мощных пластов длинными столбами по простиранию  с выемкой заходками. При данной система разработки длина этажа  по падению составлен 150-200 м. По простиранию  этаж делится на выемочные поля длиной 100-200 м, которые поэтажными штреками разбиваются на длинные столбы длиной 15-30 м по падению. Подэтажные штреки через каждые 40-50 м сбиваются между собой для обеспечения нормального проветривания. Подготовительные выработки проводят у почвы пласта.

Система разработки длинными столбами по восстанию с выемкой угольными пилами. Система применяется при разработке крупных пластов. При этом этаж или подэтаж делится скважинами (печами) на длинные столбы по восстанию шириной 5-18 м. Отработка ведется на передний скат с опережением верхних подэтажей.

Система разработки пологих и наклонных  пластов наклонными слоями с  обряжением. При данных системах разработки мощный пласт делится на слои мощностью 2-3,5 м. Отработка слоев ведется в нисходящем порядке, причем каждый слой отрабатывается как пласт средней мощности.

Система разработки мощных пологих  и наклонных пластов наклонными слоями с укладкой выработанного  пространства. Отработка слоев ведется, как правило, в восходящем порядке  с применением самотечной, пневматической и гидравлической закладки. Самотечная система может быть применена при углах падения пласта более 25°.

Системы разработки мощных крупных  пластов наклонными слоями с закладкой. Разработка мощных крупных пластов  с закладкой выработанного пространства ведется как в восходящем, так и нисходящем порядке. Восходящий порядок применяется при разработке пластов с углами падения 45-60° и мощностью до 14 м, при нисходящем порядке угол падения пласта и его мощность не ограничены.

Система разработки мощных крупных  пластов поперечно-наклонными слоями. Мощный пласт делится плоскостями по простиранию с наклоном в 35-40° в сторону его почвы на слои толщиной 3-3,5 м. Слои отрабатываются обычно в восходящем порядке с гидравлической закладкой выработанного пространства.

Комбинированная система разработки мощных пологих пластов с гибким перекрытием. Пологий мощный пласт делится на два наклонных слоя. Верхний (монтажный) слой мощностью 1,8-2 м отрабатывается как пологий пласт средней мощности длинными столбами по простиранию. По мере отработки монтажного слоя по почве его производится укладка гибкого металлического перекрытия, на которое обрушается кровля слоя. Нижний (основной) слой мощностью 2,5 м отрабатывается с помощью гидрофицированной крепи. Одновременно с выемкой основного слоя и погашение толщи могут осуществляться буровзрывными работами или комбайном.

Комбинированная система мощных наклонных и крупных пластов гибким перекрытием. Система может применяться как с обрушением, так и с закладкой, которая практикуется редко. Пласт делится на два слоя: верхний толщиной 1,5-2 м и нижний. Этаж наклонной высотой 80-100 м разбивается на односторонние выемочные поля длиной 200-300 м и реже на двусторонние длиной 400-500 м.

Система разработки короткими столбами. При данной системе выемочное  поле сетью нарезных выработок разбивается на столбы с размерами сторон 10-15 м по форме близкие к квадрату. Столбы отрабатывают в направление к выработанному пространству.

Камерные системы разработки. Сущность камерной системы разработки заключается  в проведении от главных полей или панельных штреков длинных выработок (камер) до границы шахтного поля или этажа (панели). Для поддержания кровли между камерами оставляются не извлекаемые междукамерные целики шириной 3-5 м.

Камерно-столбовая система разработки представляет собой комбинацию камерной и столбовой систем. Сначала прямым ходом проводятся камеры. Межкамерные же столбы отрабатывают обратным ходом, выемка их может осуществляться полностью (прямолинейным забоем) или заходками. Ширина камер и междукамерных столбов определяется по условиям горного давления и составляет соответственно 4-12 и 6-15 м.

Способы разработки сближенных пластов. Восходящий порядок сближенных пластов  применяют реже, чем нисходящий, и только в тех случаях, когда  уголь верхнего пласта весьма крепкий, а боковые породы довольно устойчивые, а также при разработке защитных и сильнообводненных пластов и при большой мощности междупластья.

Особенности разработки пластов, опасных  по внезапным выбросам угля и газа. Наиболее действенной мерой является разработка опасного пласта сближенного с защитными. По ПБ расстояние между ними не должно превышать 60 м. Разработка пластов, склонных к горным ударом. Основной системой разработки опасных пластов является сплошная лава-этаж без оставления целиков угля для охраны выработок. Очистные забои должны быть прямолинейными.

 

7. Требование к современному руководителю.

Современная шахта – это комплексно-механизированное и автоматизированное горнодобывающее  предприятие большой мощности с  высоким уровнем концентрации и  интенсификации производства, имеющее поточный характер основных технологических процессов. Поэтому горный инженер, специалист по разработке месторождений полезных ископаемых, должен быть высокообразованным, всесторонне развитым человеком. От знаний и организаторских способностей горного инженера во многом зависит качество и своевременное выполнение производственных заданий, эффективная разработка месторождения, рациональное использование недр и рабочего времени, машин и оборудования. Поэтому горный инженер должен уметь разработать проект строительства или реконструкции угольной шахты или ее части с проведение необходимых расчетов на ЭВМ; рассчитать оптимальные параметры очистного забоя, системы разработки, вскрытия и подготовки шахтного поля; выбрать средства комплексной механизации; разработать мероприятия по отработке пластов, склонных к внезапным выбросам угля и газа или горным ударам. А конечном итоге результаты его работы должны способствовать решению ключевой задачи экономики – кардинальному повышению производительности труда.