Розділ 2: Процеси гірничого виробництва

Тема 11: Загальні відомості про розкриття шахтного поля

План заняття

1 Поняття про розкриття шахтного поля.

2.Фактори, що впливають на вибір способу розкриття.

3.Вимоги, що пред'являються до способів розкриття.

4.Виробки, призначені для розкриття шахтного поля.

5.Класифікація способів розкриття.

6.Одногоризонтне та багатогоризонтне розкриття шахтного поля.

1 Поняття про розкриття шахтного поля.

Розкриттям шахтного поля називається забезпечення доступу з поверхні до шахтному поля шляхом проведення гірничих виробок, що забезпечують можливість ведення робіт з його підготовки.

2.Фактори, що впливають на вибір способу розкриття.

гірничо-геологічні:

кут падіння, потужність і число пластів в шахтному полі; відстань між пластами; потужність наносів або непродуктивною товщі; рельєф поверхні; глибина розробки та газоносність пластів; порушенність родовища; властивості порід, що вміщають пласт; викидонебезпечність і ударонебезпечність вугільних пластів; обводненість родовища; схильність вугілля до самозаймання;

гірничотехнічні:

розміри шахтного поля; виробнича потужність і термін служби шахти; рівень розвитку гірничодобувної техніки; можливість постійного відтворення підготовчих і готових до виїмки запасів; надійність вентиляції та ін.

Чим більше сумарна потужність пластів, що розробляються, тим інтенсивніше осідання поверхні. Для захисту будівель і споруд, а також стволів від підробки доводиться залишати великих розмірів охоронні цілики, що призводить до значних втрат вугілля. Щоб знизити втрати іноді доводиться розташовувати стволи за межами шахтного поля, що призводить до збільшення обсягу проведення розкриваючих виробок. Потужність пластів і їх взаємне розташування в свиті зумовлює вибір місця розташування головного ствола по лінії навхрест простягання порід.

Рельєф поверхні впливає на вибір місця розташування проммайданчика під будівництво шахти і, відповідно, головних стволів, що може не збігатися з їх оптимальним розташуванням і приводити до додаткових капітальних і експлуатаційних витрат.

Великий вплив на вибір способу розкриття шахтного поля має газоносність пластів. Із зростанням газоносності потрібно подавати в шахту більшу кількість повітря, а це призводить до необхідності збільшувати перетину розкривають виробок або проводити додатково вентиляційні або подає повітря стовбури або застосовувати блокове розкриття.

3.Вимоги, що пред'являються до способів розкриття.

- забезпечення безпеки робіт;

- виключення можливості підтоплення шахти зливовими і паводковими водами;

- мінімальний обсяг розкриваючих виробок;

- мінімальні початкові капітальні витрати на розкриття;

- швидке введення шахти (або горизонту при реконструкції) в експлуатацію;

- забезпечення оптимальних умов роботи підземного транспорту: однотипність, відсутність багатоступінчатості;

- забезпечення ефективного провітрювання шахти;

- можливість періодично проводити технічне оновлення гірського господарства шахти, наприклад, шляхом поглиблення стволів;

- мінімальні експлуатаційні витрати на транспорт, водовідлив, підтримання виробок і провітрювання.

4.Виробки, призначені для розкриття шахтного поля.

Виробки, які використовуються для розкриття шахтного поля, називаються розкриваючими.

Всі розкриваючі виробки за їх призначенням поділяються на: головні і додаткові (допоміжні).

До головних відносяться виробки, що мають вихід безпосередньо на денну поверхню і призначені для розкриття всього шахтного поля і технологічного зв'язку між робочими горизонтами і поверхнею. До них відносяться: вертикальні стволи, похилі стволи і штольні.

Вертикальні стволи застосовують для розкриття родовищ практично при будь-яких потужностях і кутах падіння пластів незалежно від потужності наносів, розмірів шахтного поля і виробничої потужності шахти. Зі збільшенням глибини розробки вертикальні стволи стають єдиним видом головних розкриваючих виробок, що відповідає тенденції видобутку кам'яного вугілля підземним способом в вугледобувних країнах світу.

Розкриття похилими стволами застосовують в основному при розробці неглибоко залягаючих родовищ. З ростом глибини гірських робіт спостерігається тенденція зменшення частки такого розкриття.

Штольні застосовуються для розкриття родовища на місцевості зі складним рельєфом.

Стволи проходять або відразу на всю глибину шахтного поля, або поступово поглиблюють в міру розвитку гірничих робіт. У першому випадку має місце одногоризонтне розкриття, у другому – багатогоризонте.

До переваг вертикальних стволів по відношенню до решти головних розкриваючих виробок відносяться:

• велика площа поперечного перерізу, що дозволяє подавати більшу кількість свіжого повітря;

• менші витрати по обслуговуванню і підтримці;

• можливість суміщення в одному стволі всіх необхідних транспортних операцій.

Недоліки вертикальних стволів:

• велика вартість прохідницьких робіт;

• циклічність підйомних операцій;

• у разі необхідності поглиблення ствола виникає необхідність зупинки шахти.

До додаткових відносяться виробки, що не мають виходу на денну поверхню і призначені безпосередньо для розкриття та обслуговування окремих частин шахтного поля. До них відносяться: квершлаги, сліпі стволи і гезенки, як вертикальні, так і похилі.

Виробки, а іноді і ціла мережа гірничих виробок від біляствольного двору до першого перетину з пластами, що розкриваються, утворюють сукупність допоміжних розкриваючих виробок. За розмірами запасів, що розкриваються за допомогою допоміжних виробок, а відповідно і по терміну їх відпрацювання, все допоміжні виробки діляться на: капітальні, що служитимуть протягом всього терміну відпрацювання запасів шахтного поля; погоризонтні, що служитимуть протягом часу відпрацювання запасів горизонту; поверхові, що служитимуть протягом часу відпрацювання запасів поверху. Вибір допоміжної розкриваючої виробки визначається конкретними гірничо-геологічними умовами (кількість пластів, кут їх падіння і величина міжпластя).

5.Класифікація способів розкриття.

По виду головних розкриваючих виробок розрізняють наступні способи розкриття шахтних полів:

- похилими стволами

- вертикальними стволами;

- штольнями;

- комбінацією головних виробок (комбіновані способи розтину).

За наявності додаткових розкривних виробок розрізняють способи розкриття без додаткових виробок і з додатковими розкриваючими виробками.

По виду додаткових вскриваючих виробок розрізняють способи розкриття квершлагами, похилими квершлагами, скатами, гезенками, сліпими стволами і комбінацією зазначених виробок.

За кількістю відкатних (транспортних) горизонтів, що вскриті головними і допоміжними розкриваючими виробками, кожну групу схем розкриття також можна розділити на дві підгрупи: одногоризонте розкриття, що дозволяє відпрацьовувати шахтне поле з одного відкатного горизонту, і багатогоризонтне розкриття, з проведенням розкриваючих виробок на декількох горизонтах.

Для створення доступу з поверхні до кожного з пластів одних вертикальних стволів виявляється недостатньо, доводиться проводити додаткові виробки - квершлаги або гезенки. Вибір виробки - квершлагу або гезенку зазвичай визначається кутом падіння пластів, відстанню між ними, а також числом спільно розкриваємих пластів.

При заляганні пластів під кутом до 8 ° застосовують гезенки, більше 8 ° - горизонтальні або похилі квершлаги. Чим менше кут падіння, тим більше довжина квершлагу (при однаковім відстані між пластами), тим дорожче обійдеться його проведення.

6.Одногоризонтне та багатогоризонтне розкриття шахтного поля.

Сутність одногороризонтного розкриття полягає в тому, що з поверхні приблизно в середині шахтного поля проводять вертикальні стволи до позначки запроектованого горизонту і споруджують біляствольний двір, який, як і весь горизонт, буде існувати весь термін служби шахти і служитиме для прийому і видачі на поверхню всіх запасів шахтного поля. Розкриття ж окремих пластів здійснюється додатковими розкриваючими виробками, найчастіше горизонтальним квершлагом. Після розкриття пластів по ним проводять підготовчі виробки відповідно до прийнятого способу підготовки.

Залежно від виду додаткових розкриваючих виробок зустрічаються такі різновиди одногоризонтного розкриття свити пластів:

- вертикальними стволами і капітальним квершлагом (горизонтальним або похилим);

- вертикальними стволами і капітальним гезенком;

- вертикальними стволами і сліпими стволами;

- вертикальними стволами і поверховими (ярусними) квершлагами;

- вертикальними стволами і поверховими (ярусними) гезенками.

Сутність багатогоризонтних способів розкриття вертикальними стволами полягає в тому, що в шахтному полі за період його існування влаштовується кілька робочих (підйомних) горизонтів з самостійними біляствольними дворами. НА ПОЧАТОК