Многогоризонтное вскрытие пластов для угольной шахты

Шахтное поле по падению разделяется на три-четыре ступени. Размер каждой ступени (горизонта) по падению не должен быть более 1000—1200 м, а его запасов для разработки должно хватать не менее чем на 15 лет.

Стволы первоначально проходят только до отметки первого горизонта, а пласты вскрывают откаточным квершлагом (рис. 2.14), на который отрабатывают запасы бремсберговой части. По мере отработки этих запасов стволы заблаговременно углубляют до второго горизонта, а пласты вновь вскрывают откаточным квершлагом. В связи с этим квершлаги и получили название погоризонтных (1 и 2). При отработке запасов второго горизонта квершлаг используется как вентиляционный; направление движения воздуха при этом показано стрелками (см. рис. 2.14).

Путем углубки стволов и проведения погоризонтных квершлагов вскрывают запасы третьего горизонта и т. д. Для отработки запасов последнего горизонта нет необходимости углублять стволы и сооружать дорогостоящие околоствольные дворы, проводить квершлаги и др. Эти запасы следует отрабатывать на откаточные выработки предпоследнего горизонта с использованием уклонных работ, если угол падения пластов не превышает 18°.

Рассматриваемая схема вскрытия имеет то преимущество, что даже при значительных размерах шахтного поля по падению (до 4 км и более) отдельные его части, отрабатываемые на погоризонтные квершлаги (следовательно, и наклонные выработки), имеют умеренную длину (1000—1200 м). Кроме того, в проекте заложена рациональная идея обновления горного хозяйства на более высоком техническом уровне при реконструкции шахты в результате периодических углубок стволов и подготовки новых горизонтов, хотя это и связано с определенными трудностями их осуществления в условиях эксплуатации шахты. Поэтому подготовка нового горизонта должна производиться таким образом, чтобы не снижались добыча по шахте и технико-экономические показатели ее работы. Для этого необходимо при наличии двух центральных стволов в одном из них иметь углубочно-подготовительное отделение, оборудованное специальным одноклетевым подъемом с противовесом на большегрузную вагонетку, или же пройти третий ствол, что обычно практикуется при реконструкции старых шахт.

Многогоризонтное вскрытие может применяться при любом способе подготовки шахтного поля. Так, при его делении на панели подготовка откаточного горизонта может осуществляться по независимой или совместной схеме. При совместной — на откаточном горизонте от околоствольного двора в оба крыла шахтного поля проводят один или два полевых откаточных штрека (см. рис. 2.14) первоначально до средней части первых панелей, а от них — панельные квершлаги, которые и вскрывают все рабочие пласты свиты. Таким образом, вместо одного погоризонтного последовательно проводят несколько панельных квершлагов. От них в одно из крыльев панелей проводят штреки небольшой длины, около них — нижние приемно-отпра-вительные площадки, а затем панельные бремсберги и ходки. По мере отработки первых панелей главные штреки удлиняют до средней части второй панели. От него проводят новый панельный квершлаг и т. д.
Вторая схема вскрытия по сравнению с первой имеет то преимущество, что все основные выработки (квершлаги, главные штреки) с длительным сроком службы располагаются в устойчивых породах и поэтому требуют меньших материальных затрат на поддержание. Увеличение суммарной длины квершлагов компенсируется уменьшением суммарной длины основных штреков. Каждая бремсберговая часть шахтного поля имеет самостоятельный транспортный и подъемный горизонты; только при отработке последней ступени один транспортный горизонт aпоследовательно   обслуживает   и   бремсберговую,   и   уклонную части.

Вскрытие шахтных полей вертикальными стволами и погоризонтными квершлагами рекомендуется применять при углах наклона пластов 8—18° и размерах шахтного поля по падению от 2,5 до 4 км и более. Годовая производственная мощность шахты должна быть не менее 1,8 млн т.

При подготовке новых горизонтов и определении их основных параметров по сравнению с новым шахтным строительством имеет место ряд особенностей, которые заключаются:

• в необходимости привязки принимаемых планировочных решений к сложившемуся состоянию горных работ на действующем горизонте;в потенциальной возможности использования отдельных действующих горных выработок как в процессе строительства горизонта, так и в период его последующей эксплуатации;
• в наличии шахтного поля вполне определенной конфигурации и размеров, которые возможно увеличить, как правило, лишь по падению пласта;
• в различных уровнях ведения горных работ на отдельных пластах; в наличии возможности вскрытия нового горизонта без углубки действующих или проходки новых главных стволов путем проведения длинных транзитных полевых конвейерных уклонов с использованием существующего транспортного горизонта в качестве основного;
• в необходимости совмещения работ по вскрытию и подготовке нового горизонта с работами по эксплуатации действующего.

При вскрытии и подготовке новых горизонтов необходимо, чтобы принятые технические решения обеспечивали следующие требования:

1. соответствовали действующим ПБ, ПТЭ, нормам технологического   проектирования   и   другим   руководящим   документам;
2. способствовали   сокращению    сроков   строительства   путем применения схем, обеспечивающих минимальный объем работ к сдаче горизонта;
3. создавали благоприятные условия для эффективного использования высокопроизводительной техники на всех производственных процессах за счет содержания основных выработок в хорошем состоянии, простоты транспортных и вентиляционных сетей, высокой концентрации горных работ, увеличения размеров выемочных полей по простиранию, быстрой доставки рабочих к месту работы;
4. способствовали эффективному применению новых технических средств, прогрессивных технологических решений и оптимальных   параметров   путем   создания   необходимых   резервов в   технологических   звеньях   и условии   для замены   основного оборудования на более производительное;
5. создавали благоприятные условия для независимого, практически не влияющего на эксплуатационные работы действующего горизонта, вскрытия нового горизонта путем применения схем, предусматривающих проходку дополнительного ствола или скважин большого диаметра для вскрытия нового горизонта с последующим использованием их для вентиляции;
6. максимально сокращали период работы шахты одновременно с двух горизонтов или создавали условия для независимой работы за счет проведения дополнительных выработок, обеспечивающих передачу добытого угля с действующего на вновь подготовленный горизонт;
7. предусматривали во вновь пройденном стволе отделения для размещения подъема, предназначенного для работы с действующего горизонта с последующим его использованием для углубочных работ;
8. обеспечивали минимальный удельный объем проводимых и максимальное сокращение протяженности поддерживаемых выработок путем высокой степени концентрации горных работ;
9. способствовали повышению качества добываемого угля за счет снижения эксплуатационной зольности путем расположения выработок в крепких породах с целью снижения выхода породы, поступающей вместе с углем.

Подготовку нового горизонта рекомендуется осуществлять посредством углубки действующего скипового ствола с последующим переоборудованием его в клетевой. Такое решение вызвано необходимостью создания независимой работы по строительству нового и эксплуатации действующего горизонта. Для этого вновь заблаговременно пройденный скиповой ствол на существующей промплощадке временно используется для выдачи угля с действующего горизонта. Предварительно углубленный (с углубочного или действующего горизонта) существующий скиповой ствол переоборудуют под клетевой и используют для выполнения последующих работ по строительству горизонта. Имеющийся клетевой ствол выполняет вспомогательные операции на действующем горизонте.

В тех случаях, когда скиповой ствол нельзя переоборудовать в клетевой, может быть предусмотрена углубка действующего клетевого ствола. Однако в этом случае он используется одновременно при строительстве нового и эксплуатации действующего горизонтов, что отрицательно влияет прежде всего на результаты строительства и ухудшает технико-экономические показатели добычи угля. Кроме того, в течение определенного времени углубляемый клетевой ствол должен быть остановлен для его переоснащения, связанного с переходом с действующего горизонта на новый Рекомендуется строительство нового горизонта с углубкой существующих главных стволов при наличии в них, как правило, углубочных отделений, а также использование выработок действующего горизонта, главным образом, для вывода исходящей струи с нового горизонта при его эксплуатации. Или же проходкой нового вспомогательного ствола как на существующей площадке, так и отнесенного по падению и сооружения для доставки угля с нового горизонта на действующий транзитного конвейерного уклона.

Не рекомендуется к применению схема вскрытия нового горизонта посредством углубки двух действующих стволов, главного и вспомогательного, не имеющих углубочных отделений, или проходки двух новых стволов. В первом случае углубка и весь комплекс работ по подготовке нового горизонта могут быть произведены только через углубочный горизонт с использованием существующих подъемов, не имеющих обычно необходимого для этих целей резерва в пропускной способности стволов. При этом совмещение работ по эксплуатации действующего горизонта с работами по стро-ительству нового отрицательно повлияет на показатели работы шахты.

Вариант с проходкой двух новых стволов экономически нецелесообразен. Не рекомендуется к применению и способ вскрытия горизонта с проходкой нового вспомогательного ствола и с углубкой существующего скипового. Основной недостаток данного способа заключается в том, что использование существующих скиповых подъемов для выдачи угля с нового горизонта практически исключает возможность увеличения, а в ряде случаев и сохранения производственной мощности шахты при переходе на нижний горизонт. Вместе с тем затраты на строительство и эксплуатацию нового горизонта при таком способе вскрытия не ниже, чем в схемах, рассмотренных выше, а сроки строительства горизонта примерно такие же.