Сплошная система разработки пологих пластов

Система разработки, при которой очистные работы в пределах этажа, выемочного поля, участка или яруса ведут одновременно с проведением подготовительных выработок, незначительно опережающих в пространстве очистные забои, называется сплошной. Сплошная система разработки долгие годы являлась основной при разработке весьма топких и тонких пластов, особенно на шахтах Донецкого бассейна.

Однако ее доля в общей добыче угля из года в год постепенно сокращалась в силу присущих ей крупных недостатков и она вытеснялась более прогрессивной— столбовой. В перспективе сплошной системой будут, очевидно, отрабатывать пласты: опасные по горным ударам; весьма тонкие, залегающие среди устойчивых вмещающих пород; на больших глубинах, где газ, высокая температура и большое горное давление затрудняют предварительное оконтуривание запасов подготовительными выработками и их поддержание. На практике встречается много вариантов сплошных систем разработки в зависимости от способов подготовки пластов, проведения и охраны штреков (выемочных выработок) и др.

Чтобы разобраться в их многообразии, проведем анализ отдельных элементов системы. Основные элементы: откаточный штрек (транспортная выемочная выработка)- способ его проведения и охрана; вентиляционный штрек (или другая выемочная выработка); очистной забой. Первый элемент — транспортный штрек. Если пласт имеет мощность менее 0,9—1 м, а вмещающие породы достаточно устойчивы, то штрек проводят узким забоем как одиночную выработку.

Для ограждения штрека от влияния горного давления н предупреждения утечек воздуха через выработанное пространство лавы на пути его движения над штреком вслед за продвиганием очистного забоя выкладывают стенку и бутовую полосу. Степку шириной до I м возводят из стоек, уложенных одна на другую на глине (для большей воздухонепроницаемости); она придает устойчивость крепи штрека.

Бутовую полосу шириной не менее 6 м выкладывают из породы, получаемой от проведения бутового штрека (рис. 7.1). Вместо стенки из стоек устанавливают тумбы из же-лезобетонных блоков (БЖБТ) в один-два сплошных ряда или в шахматном порядке (в зависимости от устойчивости пород) на расстоянии 1 — 1,2 м от бровки штрека. Для обеспечения воздухонепроницаемости просветы между тумбами заполняют глиной. При этом бутовую полосу не выкладывают. Такой способ проведения н охраны позволяет производить погрузку угля из лавы непосредственно в вагонетки в штреке. Чтобы избежать трудоемких работ по систематическому переоборудованную погрузочных пунктов, над штреком иногда проводят берму, на которой устанавливают скребковый конвейер и оборудуют полустацнонарный погрузочный пункт.

По мере подвигания очистного забоя периодически укорачивают конвейер, а затем вновь монтируют его (рис. 7.1,а), или же лебедкой систематически подтягивают его без разборки. Если пласт имеет мощность более 0,9—1 м, то штреки проводят также узким забоем, но с параллельной выработкой — просеком (рис. 7.2). Штреки с просеком сбивают печами, они являются выходами из лавы, служат для проветривания забоя штрека в период его проведения, а также для размещения скребковых конвейеров, предназначенных для выдачи угля из лавы в откаточный штрек.

Над штреком оставляют целики угля, предохраняющие крепь от разрушения горным давлением. Размеры целиков, м, устанавливают практическим путем в зависимости от глубины ведения горных работ, величины горного давления, устойчивости 176 вмещающих пород и крепости угля или определяют по следую¬щей формуле: (7.1) где h — размер целика по падению, м; т — мощность пласта, м; Ы — глубина ведения горных работ, м. Ограждение штреков целиками связано с потерями угля, поскольку целики впоследствии остаются или извлекаются частично, а также с увеличением объема подготовительных выработок за счет проведения просеков и печей.

Кроме того, усложняется транспортирование угля из лавы, так как приходится дополнительно устанавливать два конвейера: один в просеке, другой в передней печи (§ 81 ПБ). Откаточный штрек опережает лаву обычно на 150—200 м. Такое опережение необходимо для удобства маневровых операций электровозов с порожняковыми и гружеными составами у погрузочного пункта лавы, а также для взаимонезависимой работы в лаве и в забое штрека.

При разработке пластов на больших глубинах и в тех случаях, когда пласт подвержен суфлярным выделениям метана или внезапным выбросам угля и газа, забой штрека по углю является общим с забоем лавы (см. рис. 7.1,6). Чтобы обеспечить необходимые условия для погрузки угля из лавы на транс¬портные средства внизу лавы проводят просек, а выше его на 10—12 м — откаточный штрек. Штрек и просек примерно через каждые 100 м соединяют сбойками (косовичными ходками). Уголь из лавы транспортируется в просек, а затем по косовичному ходку выдается в откаточный штрек.

Крепь штрека, проводимого вслед за лавой, деформируется меньше, поскольку снижается воздействие на нее временного опорного давления; постоянную крепь ставят на расстоянии 6—7 м позади забоя лавы, где породы кровли пласта успевают опуститься па значительную величину. В результате затраты на поддержание штреков снижаются в 2—3 раза. Существенно уменьшаются потери угля в целиках, размер по падению которых на глубоких шахтах достигает 40 м и более. При мощности пластов до 1,3 м редко, но проводят штреки широким забоем, чтобы уменьшить объем породы, выдаваемой из шахты.

При разработке пласта с неустойчивыми или сильно пучающими вмещающими породами иногда проводят полевой штрек, который соединяют с пластовым штреком короткими квершла¬гами или гезенками (рис. 7.3). Второй элемент — вентиляционный штрек, который проводят вслед за лавой, причем забой по углю является общим. За¬бой штрека по породе отстает от забоя по углю на 2—2,5 м. Породу, получаемую от подрывки кровли пласта, используют для выкладки бутовой полосы (см. рис. 7.1,а).

Для механизации процесса укладки породы, получаемой от проведения штреков, в выработанное пространство применяют комплекс «Титан-1», используя различные технологические схемы проведения штреков; откаточного с двусторонней породной полосой (рис. 7.4,а), вентиляционного вслед за лавой с односторонней породной полосой и откаточного с опережением очистного забоя и возведением породной полосы в нижней части лавы (рис. 7.4, б). 178 13 качестве вентиляционного штрека восстанавливают бывший откаточный. Породу, получаемую при этом, выкладывают в бутовую полосу под штреком в выработанное пространство, или же для охраны вентиляционного штрека оставляют целики (см. рис. 7.2).

При полевой подготовке бывший откаточный штрек, как правило, используется в качестве вентиляционного. При этом между смежными этажами оставляют разделительный целик, когда весьма трудно поддерживать участок пластового вентиляционного штрека между промежуточными квершлагами (см. рис. 7.3). Если работы ведут без оставления целиков, то пластовый вентиляционный штрек проводят вприсечку к выработанному пространству вышерасположенного этажа.

Третий элемент — очистной забой (лава или полоса). Длина лавы при благоприятных условиях может быть до 250 м. Забой обычно прямолинейный, однако в зависимости от применяемых средств механизации очистной выемки угля по концам лавы могут оформлять одну или две ниши или работать без них. Например, при работе в лаве струговой установки необходимо иметь две ниши (см. рис. 7.2). Если работает один комбайн, когда головка конвейера вынесена в откаточный штрек, то достаточно одной ниши (см. рис. 7.1).

При двух комбайнах можно обойтись вообще без ниш, хотя, как и в предыдущем случае, для безопасного выхода из лавы в транспортную выработку необходимо иметь ниши с размерами по падению 1 —1,5 м, а по простиранию 2—3 м. Зная горно-геологические условия залегания конкретного пласта и рациональную область применения отдельных вышеописанных элементов, можно синтезировать самые различные варианты системы разработки. Сплошная система разработки лава-этаж отличается исключительной простотой. На всю наклонную высоту этажа или яруса имеется один прямолинейный забой.

Впереди этого забоя нет никаких подготовительных выработок, кроме этажного откаточного штрека и в отдельных случаях просека. Вентиляционный штрек проводят вслед за лавой, а при отработке второго и последующих этажей используют в качестве вентиляционного бывший откаточный штрек, восстанавливаемый на 10—15 м впереди лавы. Указанное положение забоев очистных и подготовительных выработок в пространстве сохраняется в течение всего периода отработки этажа или яруса.

Однако, наряду с перечисленными достоинствами, эта система разработки имеет и существенные недостатки: очистные работы нельзя отделить в пространстве от подготовительных, что является причиной простоев и низких темпов продвигания как очистных, так и подготовительных забоев; бутовой полосой или целиками незначительных размеров, поэтому испытывают усиленное горное давление; это приводит к частому ремонту крепи, повышенному выходу породы и, следовательно, большим затратам на их поддержание; ^ отсутствует предварительная разведка условий залегания пласта, велики утечки воздуха через выработанное пространство.

В связи с отмеченными недостатками исключается эффективное использование современных средств комплексной механизации очистных работ. Поэтому применение сплошной системы разработки ограничивается весьма тонкими пластами на шахтах Донбасса; при этом ее доля в общей добыче систематически снижается.