Розділ 2: Процеси гірничого виробництва

Тема 13: Порядок відпрацювання шахтного поля

План заняття

1.Індивідуальна та блокова схеми відпрацювання.

2.Загальні відомості про прямий та зворотний порядок відпрацювання частин шахтного поля.

3.Висхідний та низхідний порядок відпрацювання поверхів.

4.Прямий та зворотний порядок відпрацювання панелей.

5.Число одночасно розроблюваних пластів.

6.Черговість відпрацювання пластів у свиті.

1.Індивідуальна та блокова схеми відпрацювання.

Схеми відпрацювання можуть бути розділені на два класи: одногоризонтне і багатогоризонтне відпрацювання. Кожен клас, в свою чергу, розділений на дві групи: індивідуальна і блокова схеми відпрацювання.

При індивідуальній схемі відпрацювання шахтного поля головні стволи використовуються не тільки для видачі корисних копалин, спуску-підйому людей і вантажів, а й для провітрювання всього шахтного поля. Виходячи з цього на проммайданчику головних стволів індивідуальної шахти повинен бути передбачен комплекс будівель і споруд, що забезпечують весь обсяг робіт по нормальній діяльності шахти.

При блоковій схемі відпрацювання шахтного поля провітрювання блоків здійснюється за індивідуальними схемами, в зв'язку з чим блокові стволи повинні бути забезпечені під'їздами, необхідним енергосилових господарством, вентиляторами і калоріфернимі установками, підйомними машинами, водою і каналізацією. У тих випадках, коли по блоковим стволам передбачується окремі види обслуговування (спуск-підйом людей, матеріалів або породи, дегазація і т. д.), на їх проммайданчиках повинні бути споруджені надшахтні комплекси з відповідним зменшенням обсягів аналогічних робіт на проммайданчику головних стволів.

Залежно від розподілу свити пластів шахтного поля площинами, паралельними нашарування, можна виділити два різновиди:

- схема відпрацювання одного пласта; - схема відпрацювання кількох шарів.

Основними величинами, що впливають на вибір схеми відпрацювання, є: розміри шахтного поля по падінню і простяганню, потужність і кут падіння пластів, число шахтопластів, потужність міжпластя, відстань по нормалі між верхнім і нижнім шарами.

2.Загальні відомості про прямий та зворотний порядок відпрацювання частин шахтного поля.

Порядок відпрацювання шахтного поля - це певна черговість виїмки в просторі і часі, яка повязана зі схемами розкриття і підготовки шахтного поля, його ділянок. Шахтне поле, а отже, і кожен поверх (ярус) може бути двокрилим і однокрилим.

Поверхи (яруси), як правило, відпрацьовують у низхідному порядку.

Відпрацювання окремих частин шахтного поля може здійснюватись в певній послідовності в просторі і часі.

Під послідовністю відпрацювання частин шахтного поля у просторі розуміється черговість їх відпрацювання відносно меж шахтного поля і елементів залягання пласта. У першому випадку маємо справу з порядком відпрацювання, у другому - з напрямком відпрацювання. 

При прямому порядку відпрацювання частин шахтного поля спочатку розробляються частини, розташовані ближче до центру шахтного поля, причому фронт очисних робіт як би переміщується від центру шахтного поля до меж.

При зворотньому порядку відпрацювання частин шахтного поля спочатку розробляються частини, розташовані ближче до меж шахтного поля, причому фронт очисних робіт як би переміщується від меж шахтного поля до центру.

До переваг прямого порядку відпрацювання відносяться:

- невеликий обсяг первинних капітальних вкладень на проведення основних підготовчих виробок і, як наслідок, скорочення термінів будівництва і освоєння проектної потужності шахти;

- невелика довжина підготовчих виробок, провітрюємих при проведенні вентиляторами місцевого провітрювання, що особливо важливо на шахтах з підвищеним метановиділення;

- невелике число тупикових вибоїв, що знижує небезпеку раптових викидів газу, вугілля і породи на викидонебезпечних пластах;

- зниження інтенсивності пучіння підошви при підтримці виробок у виробленому просторі;

- можливість розміщення породи від проведення підготовчих виробок з підриванням бокових порід у виробленому просторі.

Перевагами зворотнього порядку відпрацювання є:

- розділення у часі і просторі очисних і підготовчих робіт, що підвищує надійність технологічної схеми шахти;

- поліпшення умов підтримки підготовчих виробок, так як вони знаходяться в масиві, поза зоною впливу опірнього гірського тиску;

- уточнення геологічних умов залягання пластів до початку ведення очисних робіт при проведенні підготовчих виробок;

- поліпшення умов ізоляції пожежонебезпечних, небезпечних за проривами глин ділянок від розроблюваної частини шахтного поля.

За правилами технічної експлуатації, порядок відпрацювання шахтного поля при розподілі на панелі слід застосовувати: прямий - при відпрацюванні бремсбергової частини (від стволів до меж) і зворотний - при відпрацюванні ухилої частини (від меж до стволів), при цьому головні відкатні штреки погашають.

Мал.1 – Схеми відпрацювання частин шахтного поля


При такому порядку відпрацювання в період будівництва шахти вводять в експлуатацію панелі, найближчі до стволів, що забезпечує мінімальні терміни будівництва і найменші початкові капітальні витрати. Відпрацювання ухилих панелей зворотним порядком можлива без додаткових витрат, так як до кінця робіт у бремсберговій частині головний відкатний штрек буде вже проведено. Крім того, пласт буде розвідано до меж шахтного поля по простяганню.

Залежно від виробничої потужності шахти в одночасній роботі можуть бути дві, три, чотири панелі і більше.

3.Висхідний та низхідний порядок відпрацювання поверхів.

Порядок відпрацювання виїмкових дільниць по падінню (восстанню) приблизно такий же, як і панелей у шахтному полі. Виїмкові ділянки в бремсберговій частини відпрацьовуються прямим порядком і зворотнім - при відпрацюванні ухилої частини, при цьому, як правило, головний відкатний штрек погашають.

Відпрацювання поверхів проводиться в певній послідовності як по повстанню (падінню), так і по простяганню.

Згідно з правилами технічної експлуатації, відпрацювання поверхів на шахтах III категорії і надкатегорних по метану повинна проводитися в низхідному порядку.

Низхідний порядок відпрацювання поверхів – це послідовність розробки поверхів в шахтному полі в напрямку від верхнього поверху до нижнього. Такий порядок відпрацювання сприяє зменшенню вмісту метана у вентиляційному штреку, що дренує з нього через вище розташований вироблений простір, через котрий йде частина метану.

При відповідному техніко-економічному обгрунтуванні допускається за погодженням з органами Держнаглядохоронпраці відраювання поверхів у висхідному порядку.

На шахтах нижче III категорії за газом та пилом поверхи, розміщені в бремсберговій частини шахтного поля, можуть відпрацьовуватись також у висхідному порядку.

Висхідний порядок відпрацювання поверхів – це послідовність розробки поверхів в шахтному полі по повстанню, починаючи з поверху, розміщєного на рівні головного відкатного штреку, потім наступного за ним вищого і т. д. до самого верхнього. Такий порядок відпрацювання дозволяє прискорити здачу шахти в експлуатацію, так як підготовка вибоїв починається від ствола.

Поверхи, розташовані в ухилій частини шахтного поля, відпрацьовують, як правило, в низхідному порядку. При низхідному порядку відпрацювання ухил поглиблюється поступово. Це сприяє розвідці шахтного поля по падінню, безперервній відкачці всього припливу води в ухилі, краще провітрювання виробок, оскільки верхні поверхи вже відроблені.

4.Прямий та зворотний порядок відпрацювання панелей.

За простяганням поверхи можуть відпрацьовуватися від головного ствола до меж шахтного поля. Такий порядок відпрацювання називається прямим, а від меж шахтного поля до головного ствола - зворотним порядком відпрацювання.

Істотною переваною прямого порядку відпрацювання поверхів є можливість нарізки очисних вибоїв безпосередньо у капітального бремсберга (ухилу). При цьому не потрібно проведення поверхових відкатного і вентиляційного штреків відразу на велику довжину.

Однак при прямому порядку відпрацювання ускладнюється підтриманя поверхових штреків в робочому стані, що негативно позначається на роботі шахти; підтримання поверхових штреків пов'язано з великими додатковими витратами, особливо вентиляційного штреку, який знаходиться у виробленому просторі. Цілики, що залишаються з одного або з обох сторін вентиляційного штреку, відчувають опорний тиск, під дією якого вони поступово руйнуються, і штрек деформується. Відкатний штрек знаходиться в більш сприятливих умовах, так як з одного його боку розташований ще не зворушений масив вугілля, а з іншого - викладається бутова смуга шириною 8-12 м або залишаються цілики розміром 20-30 м.

Істотним недоліком прямого порядку відпрацювання поверхів є витік повітря у вироблений простір.

При зворотному порядку відпрацювання поверхів різко скорочуються витрати на підтримання поверхових штреків, так як відкатний штрек цілком знаходиться в вугільному масиві, а вентіляційний штрек з одного боку захищен масивом вугілля розроблюваного поверху. Обидва штрека відчувають опорний тиск значної величини тільки на ділянці довжиною 10-20 м попереду очисного вибою, тобто, перед їх погашенням.

Витрати на підтримку поверхових штреків при зворотному порядку відпрацювання в 5-10 разів менше, ніж при прямому.

Великою перевагою зворотного порядку відпрацювання є відсутність витоків повітря на відкатному штреку. Крім того, в разі виникнення у виробленому просторі пожежі від самозаймання вугілля, ділянку можна легко ізолювати, залишивши цілик вугілля. При зворотному порядку відпрацювання спрощується організація роботи транспорту, так як відпадає необхідність обслуговування прохідницьких робіт.

5.Число одночасно розроблюваних пластів.

Пласти в свиті можуть відпрацьовуватися одночасно або послідовно. Одночасна розробка великого числа пластів викликає значну розкиданість гірських робіт, призводить до малого навантаженні на пласт і на транспортні виробки. Послідове відпрацювання пластів у свиті по одному забезпечує високу концентрацію гірничих робіт, проте не завжди є раціональною і бажаною. При вирішенні питання про кількість одночасно розроблювальних пластів необхідно враховувати їх зближення, марки і якість вугілля, схильність окремих пластів до раптових викидів вугілля і газу та ін.

При сучасному рівні механізації очисних робіт і навантаження на вибій в залежності від потужності пластів, що розробляються, виробничої потужності шахти, прийнятого способу підготовки та ін. можна приймати до одночасної розробки 2-3 пологих вугільних пласта і до 10-12 крутих пластів. Така істотна різниця пояснюється тим, що на пологих пластах є ширші можливості для розміщення фронту очисних вибоїв, особливо при панельному способі підготовки шахтного поля, ніж на крутих. Істотно вище і навантаження на очисний вибій.

При розробці крутих пластів вводять коефіцієнт одночасності, тобто число, що показує, яка частина від сумарної продуктивності пластів у свиті використовується в середньому одночасно; він повинен бути не більше 0,75. Іншими словами, річна виробнича потужність шахти повинна забезпечуватися одночасною розробкою такого числа пластів, сумарна потужність яких не перевищує 75%, а при наявності більше 50% пластів, небезпечних за раптовими викидами вугілля і газу, - 60% від загальної потужності пластів у свиті. При цьому запасів повинно вистачити для ведення робіт в поверсі протягом 8-10 років.

Подальше вдосконалення засобів механізації очисних робіт і суттєве збільшення навантаження на вибій забезпечить умови для видобутку шахтою 3-6 млн. т в рік при розробці одного-двох пологих пластів.

6.Черговість відпрацювання пластів у свиті.

Пласти свити можуть розроблятися в низхідному, висхідному або змішаному порядку. При низхідному порядку виїмка пластів починається з верхнього. При цьому відбувається надпрацювання нижніх шарів, яке проявляється в деякому збільшенні гірського тиску на кріплення підготовчих виробок. Вплив надпрацювання позначається на порівняно обмеженій глибині.

При висхідному порядку першим відробляється нижній пласт. При цьому відбувається підпрацювання верхнього шару, яки проявляється в різній формі: опусканні і розтріскуванні пласта і порід, осушення та дегазації верхніх шарів і ін. Вплив підпрацювання позначається при будь-якій відстані між пластами, при цьому деформації вищерозміщеного пласта в окремих випадках можуть бути настільки суттєвими, що розробка підроблених пластів стає неможливою.

При змішаному порядку першим відпрацьовується один з середніх шарів свити.

Якщо пласти можна розробляти в будь-який черговості, то вони вважаються незалежними. Пласти, для раціональної розробки яких необхідно враховувати їх спільне залягання, називаються зближеними. Основним вважається низхідний порядок розробки пластів. Пласти свити можуть відпрацьовуватися послідовно і одночасно, незалежно від того, який з них виймається першим (верхній або нижній). При послідовної відпрацювання виїмка чергового пласта проводиться після закінчення гірничих робіт у межах виїмкової поля, поверху (ярусу, панелі) або горизонту попереднього шару. Якщо два або кілька шарів відпрацьовуються одночасно, то становище очисних вибоїв повинно бути взаємно пов'язане в просторі. НА ПОЧАТОК