Розділ 1: Гірничі виробки

Тема 5: Поняття про шахтне поле, його розміри і запаси

План заняття

1.Поняття про шахтне поле.

2.Розміри шахтного поля.

3.Запаси шахтного поля, їх види.

1.Поняття про шахтне поле.

Шахта - це гірничопромислове підприємство, яке здійснює видобуток корисних копалин підземним способом. При видобутку руди підземним способом шахту називають рудником. При видобутку вугілля відкритим способом - розрізом.

У поняття «шахта» входять наземні споруди і сукупність гірничих виробок, призначених для розробки родовища в межах шахтного поля.

Шахтне поле - це родовище або його частина відведена для розробки однієї шахтою. У шахтному полі вугільної шахти може бути один або кілька вугільних пластів.

Шахтне поле має свої межі, які визначають його розміри. Межами шахтного поля є обмежуючы його вертикальні поверхні. За глибиною межа шахтного поля утворюється поверхнею, паралельній площині нашарування, або горизонтальною площиною. Зверху шахтне поле обмежено земною поверхнею. Розрізняють верхні та нижні межі шахтного поля, а також бокові межі. Верхня межа обмежує шахтне поле по повстанню, нижня по падінню, бокові - по простяганню.

Якщо все родовище розробляють однієї шахтою, то його форма зумовлює конфігурацію шахтного поля і межі родовища і шахтного поля приблизно збігаються.

Мал. 1 - Зображення шахтного поля на гірських кресленнях

Якщо ж родовище ділять на кілька шахтних полів, то при витриманих елементах залягання пластів шахтного полю по можливості надають форму прямокутника, витягнутого по простяганню. В цьому випадку межі шахтного поля, а отже, і його розміри встановлюються проектувальниками на підставі техніко-економічних розрахунків. При невитриманих елементах залягання пласта і в тому випадку, коли в межах родовища є великі геологічні порушення, а також якщо необхідно залишати охоронні цілики під водоймами, будівлями і спорудами, шахтні поля проектованих шахт можуть мати найрізноманітнішу конфігурацію.

Межі бувають природними (фіксовані), коли вони проходять по великих геологічним порушенням, або коли пласти виходять під наноси, і штучними - визначені в процесі виділення поля конкретної шахті (встановлюються на підставі техніко-економічних розрахунків і затверджуються Державною комісією по запасах). До умовних належать також межі шахтних полів сусідніх шахт.

На кресленнях і маркшейдерських планах шахтні поля з усіма розташованими в їх межах виробками зображують при пологом і похилому заляганні пластів як проекції на горизонтальну площину, а при крутому падінні - тільки на вертикальну площину.

Частина надр, надана шахті для промислової розробки, що містяться в ній вугільних покладів, називається гірським відведенням.

Гірничий відвід не дає право на використання поверхні в його межах.

2.Розміри шахтного поля.

Розміром по простяганню (S) називається найбільша відстань між боковими межами шахтного поля.

Розміром по падінню (Н) називається найбільша відстань між верхньою і нижньою межами шахтного поля в площині пласта (мал. 1).

Нижньої і верхньої межами шахтного поля, якщо вони є штучними кордонами, прагнуть поставити по ізогіпсам пласта (тобто лініями, отриманими в результаті перетину пласта горизонтальними площинами на даній глибині). Верхня межа АВ називають межою по повстанню, або верхньої технічної межею, нижня межа DC - межа по падінню, або нижня технічна межа, лінії AD і ВС - межами по простяганню.

На мал. 1 зображено шахтне поле, яке розміщене на ненарушенном пласті, і має вигляд правильної площині. Такі пласти в природі зустрічаються рідко. Найчастіше пласти мають хвилясту поверхню і розділені на окремі ділянки тектонічними порушеннями. Тому шахтні поля мають різну форму.

Характер залягання вугільного пласта досить повно відбивається на графіках ізогіпс, тобто лініями, отриманими в результаті перетину пласта горизонтальними площинами на даній глибині.

Будь-яке шахтне поле, зазвичай володіє запасами вугілля на 50-60 років роботи шахти, відпрацьовується протягом цього терміну поступово, окремими частинами.

Поділ шахтного поля на частини може здійснюватися вертикальними, горизонтальними і похилими площинами. Призначення цього поділу - забезпечення розробки не тільки шахтного поля одночасно, а тільки однієї або декількох його частин.

Однакові частини, які мають однакове найменування, в межах шахтного поля повинні мати наступні властивості:

• мати приблизно однакові геометричні розміри;

• мати приблизно однакову тривалість відпрацювання (це властивість випливає з першого);

• мати однакові функціональні особливості, підлеглі керівному принципу поділу.

Крилом шахтного поля називається його частина, обмежена по падінню і повстання відповідно нижньою і верхньою межами шахтного поля, а по простяганню - з одного боку боковою межою шахтного поля, а з іншого - вертикальною площиною, проведеної вхрест простягання пласта і проходить через головні розкриваючі виробки. Зазвичай протилежні крила шахтного поля однакові за розмірами.

Виїмковим горизонтом називається частина шахтного поля, відпрацьована на один відкатний біляствольний двір і обмежена по простяганню боковими межами шахтного поля, а по падінню і повстанню відповідно верхньою і нижньою межами шахтного поля або горизонтальними розділяючими площинами.

Проектна потужність шахти повинна забезпечуватися, як правило, роботою на одному горизонті; термін служби горизонту для шахт, що розробляють пологі і похилі пласти, повинен становити не менше 10-15 років, а для шахт, розробть крутопохилі і круті пласти, не менше 10 років. Якщо горизонтальна розділяюча площина проходить через позначку відкатного горизонту, то виїмковий горизонт поділяється на дві частини: бремсбергову і ухилу.

Бремсберговою частиною виїмкового горизонту називається ділянка, обмежена по простяганню боковими межами шахтного поля, по повстанню - верхньою межею шахтного поля або нижньою межею верхнього виїмкового горизонту, а по падінню - горизонтальною площиною, що проходить через позначку відкатного горизонту (бремсбергову частину обслуговують бремсберги).

Похилою частиною виїмкового горизонту називається ділянка, обмежений по простяганню боковими межами шахтного поля, по падінню - нижньою межею шахтного поля або верхньою межею нижнього виїмкового горизонту, а по підняттю - горизонтальною площиною, що проходить через позначку відкатного горизонту (ухилу частина обслуговують ухили).

Зазвичай розмір по падінню бремсбергової частини більше ухилої. Це пояснюється більш складними умовами провітрювання і транспортування корисної копалини від низу до верху. З цієї причини ухила частина може взагалі бути відсутньою. Розмір ухилої частини не повинен перевищувати 1000- 1200 м. При будівництві нових глибоких (понад 600 м) шахт потужністю понад 1,2 млн.т в рік і метановістю понад 10 м3/т добового видобутку шахтне поле ділять вертикальними розділяючими площинами, проведеними навхрест простягання пласта, на самостійно провітрювані блоки довжиною по простяганню 4 - 6 км, по падінню 1- 3 км.

Блоком називається частина шахтного поля, розкрита з поверхні повітряподаючим і вентиляційним стволами, які можуть бути використані не тільки для провітрювання, а й для спуску-підйому людей, матеріалів, устаткування.

Бремсбергову і ухилу частини виїмкового горизонту поділяють на більш дрібні частини - поверхи або панелі.

Поверхом називається частина шахтного поля, обмежена по падінню відкатним і вентиляційним штреками, по простяганню - межами шахтного поля. Похила висота поверху по падінню при розробці похилих пластів повинна становити 350-400 м. При розробці крутопохилих пластів висоту поверху приймають 145-155 м, а при розробці крутих пластов- 125-135 м, вертикальну висоту поверху приймають не менше 100-120 м.

У свою чергу, поверхи можна розділити на підповерхи підповерховими штреками.

Частина поверху, в межах якого розробка пласта (пластів) здійснюється за допомогою одного дільничного бремсберга, похилого ската або квершлагу називається виїмковим полем.

Панеллю називається частина шахтного поля, обмежена по повстанню і падінню головними штреками (відкатним і вентиляційним), або з одного боку межею шахтного поля (відповідно верхньої або нижньої), а по простяганню- межами сусідніх панелей або межею сусідньої панелі з одного боку і межею шахтного поля з іншого і яку обслуговує власні транспортні виробки - бремсбергом (ухилом).

Панелі можуть бути одно- і двокрилими, бремсберговими і ухилими. Довжина панелі, як і бремсберга (ухилу) зазвичай регламентується транспортними засобами у похилих виробках та умовами провітрювання. Розмір панелі по простяганню знаходиться переважно в межах 2500-3000 м, за падінням - 1200-1500 м.

Панелі з падіння ділять на яруси.

Ярус - це частина панелі, обмежена по падінню відкатним (конвеєрним) і вентиляційним штреками, по простяганню - межами панелі. При однокрилих панелях ярус відпрацьовують одним або двома очисними вибоями, які відпрацьовують пласт одночасно або з деяким випередженням один щодо іншого, при двокрилих панелях - двома або чотирма вибоями.

Свита пластів вугілля - група (серія) пластів вугілля, укладених в певній товщі згідно залягаючих гірських порід.

3.Запаси шахтного поля, їх види.

Кількість корисних копалин в межах шахтного поля називають запасом шахтного поля>. Оцінка запасів проводиться за різними критеріями: за промисловим значенням, ступенем розвіданості і ступенем підготовленості до видобування.

Запаси корисних копалин за промисловим значенням розподіляються на: геологічні, балансові, позабалансові та промислові.

Геологічні запаси Zг - це загальні запаси родовища, які укладені в надрах землі. Zгеол = Zбал+ Zзаб

Балансові ZБ - це запаси, які економічно доцільно розробляти і задовольняють вимогам по потужності, якості вугілля і т.д.

Zбал = Zгеол - Zзаб

Забалансові Zзаб - це запаси корисних копалин, використання яких в даний час економічно недоцільно внаслідок їх маленької потужності, низького вмісту цінних компонентів, дуже складних умов експлуатації, великий зольності та інше. Такі запаси в майбутньому з розвитком гірничодобувної техніки і технології можуть перейти в категорію балансових запасів.

Промислові запаси Zпр - це балансові запаси за винятком втрат.

Zпром = Zбал - Σqп

Промислові запаси - частина балансових запасів шахтного поля, яка витягується на поверхню відповідно до проекту і програмою. Частину, що залишилася після розробки в надрах частина балансових запасів називають втратами.

Втрати - це частина корисних копалин, які назавжди залишаються в надрах землі. Вони бувають:

- Загальношахтні- втрати на охоронні цілики навколо капітальних гірничих виробок, під залізницями на поверхні, водоймами, на бар'єрні цілики;

- Експлуатаційними - втрати, які залежать від прийнятих систем розробки пластів;

- Геологічними - це втрати у геологічних порушень.

Загальні втрати по шахті залежать від гірничо-геологічних умов залягання пластів і коливаються в широких межах.

Продуктивність пласта - маса вугілля (сланцю), що припадає на 1 м² площі пласта. Визначається як добуток потужності пласта на середню об’ємну густину вугілля

За ступенем підготовленості до видобування промислові запаси поділяються на розкриті, підготовлені і готові до виїмки.

Розкриті запаси - частина промислових запасів, для розробки яких не потрібно додаткового проведення капітальних гірничих виробок (стволів, штолень, капітальних квершлагів, бремсбергів), тобто, виробок, що проводяться за рахунок капітальних вкладень і зарахованих на баланс основних фондів підприємства.

Підготовлені запаси - частина розкритих запасів, які оконтурени основними виробками і не вимагають для подальшої їх підготовки до очисної виїмки проведення додаткових підготовчих виробок.

Готовими до виймання запасами вважають частина підготовлених запасів, для отримання яких проведені всі підготовчі та нарізні виробки і закінчені роботи з підготовки очисних вибоїв.

Кількість корисної копалини, що видобувається з родовища, оцінюється коефіцієнтом вилучення С, який показує, яку частину балансових запасів видають на поверхню. Величина С залежить від гірничо-геологічних умов, особливо від потужності і кута падіння пласта або покладу, цінності корисної копалини, глибини розробки, технології ведення гірничих робіт, і коливається в широких межах.

При проектуванні шахт коефіцієнт вилучення С розраховують з величини проектних втрат, які передбачаються до безповоротного залишення в надрах при відпрацюванні всіх запасів шахтного поля, за формулою:

C = 1 - 0,01 Ky,

При орієнтовних розрахунках рекомендується приймати такі значення С в залежності від потужності пластів:

• тонких 0,92 - 0,9;

• середньої потужності 0,9 - 0,85;

• потужних пологих 0,85 - 0,82;

• потужних крутих 0,85 - 0,8. НА ПОЧАТОК