Вскрытие пологих пластов

Шахты большой производственной мощности требуют меньших удельных капитальных затрат (под удельными капитальными затратами подразумевают отношение затрат на строительство шахты к годовой ее мощности, руб/т) на строительство, обеспечивают более высокую производительность труда и меньшую себестоимость 1 т угля. В настоящее время, как отмечалось выше, строят и проектируют шахты с годовой мощностью до 4,5—6 млн т со сроком службы до 70 лет. Для обеспечения подобных шахт необходимыми запасами размеры шахтных полей принимают по простиранию до 16 км, а по падению - до 4,5 тыс м. При этом конечная глубина горных работ составляет 1200 - 1500 м от поверхности. На таких глубинах пласты и вмещающие породы характеризуются высокой газоносностью и температурой.

На шахтах с указанной выше проектной мощностью необходимо иметь значительное число очистных забоев и рационально разместить их на пластах в пределах шахтного поля. Кроме того, способ вскрытия должен удовлетворять требованиям не только современного уровня развития техники, но и отдаленной перспективы. Наиболее полно они удовлетворяются при делении шахтных полей на блоки и вскрытии их вертикальными или конвейерным наклонным стволами. Таким образом, деление шахтного поля на блоки обусловлено строительством новых шахт большой проектной мощности (от 10—15 тыс. т и более в сутки); увеличением размеров шахтных полей но простиранию от 10 до 15 км и по падению до 4—5 км; ростом природной газоносности пластов, увеличением горного давления, температуры горных пород на больших глубинах и изменениями их физико-механических свойств и связанными с этим трудностями проветривания и поддержания выработок.

Сущность этого способа сводится к следующему. Шахтное поле делят на два-четыре горизонта размером по падению до 1500 м, а каждый горизонт — на 4—6 блоков размером по простиранию от 2500 до 4500 м. Меньшее значение блока соответствует большей метанообильностн шахты. В зависимости от угла падения пласты в блоке могут разрабатываться по простиранию или падению (восстанию). Одновременно отрабатывается несколько блоков. Их число определяется проектной мощностью шахты и нагрузкой на блок.

схема вскрытия свиты пологих пластов вертикальными стволами

Для вскрытия шахтного поля в средней части центрального блока (при нечетном их числе) или одного из блоков (при четном их числе), ближайшего к центру шахтного поля, сооружают два или три ствола (рис. 2.15). Целесообразность сооружения третьего ствола определяется необходимостью ускорения строительства шахты и подготовки новых горизонтов, а не эксплуатационными целями, для которых он не является технически необходимым. Один из стволов является главным и служит для подъема угля, поступающего со всех блоков, на поверхность, другой — вспомогательный, по нему производят спуск и подъем людей, оборудования, выдают породу и т. д. Указанные стволы используются и как воздухоиодающие, и как воздуховыдающие (при малых углах падения пластов) для проветривания выработок центрального блока. Около основных стволов сооружают околоствольный двор, а от него в обе стороны проводят один-два полевых штрека. От магистрального штрека   сооружают   блоковые   квершлаги,   которые    вскрывают первоначально часть пластов или все пласты свиты в зависимости от числа одновременно разрабатываемых пластов. Квершлаги сооружают в средней части блока при однопанельной или на границе смежных панелей при двухпанельной конструкции блока. От квершлага на каждый из пластов проводят заезды, соединяющие его с пластовыми штреками, около которых оборудуют нижние приемные площадки.

В непосредственной близости от блокового квершлага сооружают воздухоподающий блоковый ствол (по одному на блок), который соединяют с квершлагом выработками околоствольного двора. Блоковые стволы в отдельных случаях используют для спуска и подъема людей, вспомогательных грузов и
водоотлива.

варианты схем проветривания выработок в блоке
Воздуховыдающие стволы располагают центрально с воздухоподающим стволом или у верхней границы блока в средней его части или на флангах.
Проветривание блоков может осуществляться одним из двух возможных способов:

  • каждый блок проветривается обособленно поступающей и исходящей струями воздуха, для чего проходят воздухоподающий и воздухоотподящий блоковые стволы; магистральная транспортная выработка для проветривания не используется (рис. 2.16,а);
  • блоки проветриваются попарно общей поступающей и обособленными в каждом блоке исходящими струями воздуха;
  • в этом случае воздухоподающий ствол располагается на границе смежных блоков, магистральная транспортная выработка служит для подачи свежен струн воздуха в блоковые квершлаги;
  • воздухоотводящие блоковые стволы проходят у верхней границы блока (рис. 2.16,6).

Около блоковых стволов для проветривания горных выработок, сооружаемых при подготовке блоков или дренажно-вен-тиляционных горизонтов, успешно проходят способом реактивно-турбинного бурения вентиляционные скважины диаметром до 2—2,3 м, которые в 2,6 раза дешевле стволов, пройденных буровзрывным способом, диаметром 6 м.

Применение скважин особенно эффективно в том случае, когда решение одной и той же технической задачи, например, проветривание удаленных участков шахтного поля, в равной мере удовлетворяется как стволами, так и скважинами большого диаметра. Наличие скважин обеспечивает и другие преимущества: относительную простоту и универсальность технологии их бурения для различных горно-геологических условий, максимальную механизацию производственных процессов и безопасность ведения работ, так как подземный труд при их ведении практически исключен.

Проведением перечисленных выше выработок в пределах блока устанавливается транспортная связь между очистными забоями и главными стволами, обеспечивается деятельное проветривание всех выработок по секционной схеме. Рассмотренная схема вскрытия создает условия для концентрации грузопотоков и полной конвейеризации транспорта в пределах блока.

Если в шахтном поле по простиранию расположено больше блоков, чем то число, которое включено в работу в первую очередь, то одновременно с отработкой их запасов, чтобы обеспечить проектную мощность шахты, вскрываются запасы фланговых блоков второй очереди. Для этого главные откаточные штреки удлиняют примерно до середины следующего блока, вновь проводят блоковые квершлаг и вентиляционные стволы и весь комплекс выработок по пластам в пределах панели. Иными словами, подготовка очередного блока осуществляется по той же схеме, что и блоков первой очереди.

В период отработки первого горизонта готовят второй горизонт. Для этого центральные стволы углубляют, сооружают околоствольный двор, главные штреки и блоковые квершлаги (см. рис. 2.16), а затем производят подготовку первого блока второго горизонта так же, как и предыдущих. Чтобы обеспечить секционное проветривание по центрально-отнесенной пли флан-говой схеме, особенно при высокой газоносности пластов (не менее 25 м3 на 1 т суточной добычи) и нагрузке на блок до 1,2 млн т в год, рекомендуется сооружать новые воздухопо-дающие блоковые стволы, а бывшие воздухоподающие стволы использовать в качестве воздуховыдающих. Отработку запасов последнего, например, третьего горизонта, осуществляют с помощью уклонов, используя транспортные выработки второго горизонта.
Рассмотренный способ вскрытия шахтного поля при делении его на блоки позволяет:

  • разрабатывать и проветривать каждый блок обособленно, что создает условия для строительства шахты в две-три очереди в зависимости от наличия людских и материальных ресурсов, последовательно включая блоки в эксплуатацию; 
  • обеспечить высокую производственную мощность шахты путем ввода в работу любого необходимого числа блоков; 
  • существенно упростить схему подземного транспорта на основе высокой концентрации горных работ;
  • транспортирование на основном горизонте до главных стволов сосредоточивается на полевом штреке, что создает предпосылки для применения мощных транспортных средств; значительно снизить затраты на поддержание выработок, так как выработки с большим сроком службы проводят полевыми, а пластовые выработки обычно быстро погашают; 
  • повысить производительность труда за счет концентрации горных работ и производства.

Одним из крупных недостатков рассматриваемого способа является значительный объем капитальных работ, выполняемых в течение почти всего срока службы шахты для воспроизводства вскрытых запасов угля, а также:

  • трудности транспортирования угля по длинной магистральной выработке в случае применения аккумуляторных электровозов, так как зарядки батарей не хватает на пробег электровоза в оба конца и необходима промежуточная зарядная станция;
  • отчуждение больших (до 5 га) площадей земли на поверхности для строительства технологического комплекса блоковых стволов, эксплуатация которых требует дополнительных затрат.

В условиях обеспечения высокой нагрузки на очистной забой и современных средств проветривания и дегазации строительство шахт с делением шахтного поля на блоки экономически выгодно при газообильности шахт 15 м3 на 1 т суточной добычи и выше и размерах шахтных полей по простиранию более 10 000 м вне зависимости от глубины разработки и числа пластов в свите. Блоки целесообразно делить на панели и разрабатывать по простиранию при углах падения от 12 до 18°. Выемочные столбы разрабатываются по падению до 12° и по восстанию до 6°. 58 При газообильности от 10 до 15 м3 на 1т суточной добычи способы вскрытия вертикальными стволами при делении шахтного поля на блоки или без деления его на блоки, но с делением их на панели, в экономическом отношении равноценны и выбор рационального из них должен производиться на основе технического анализа вариантов и величины первоначальных капитальных затрат.

Применение прогрессивного и эффективного способа реактивно-турбинного бурения скважин большого диаметра открывает новые возможности и расширяет область применения способа вскрытия при делении шахтного поля на блоки.

В условиях газообильности шахт менее 15 м. на 1 т суточной добычи при разработке одного-двух пластов в шахтном поле и при газообильности менее 10 м3 на 1 т суточной добычи при любом числе пластов в свите экономически более выгодно деление шахтных полей на панели при вскрытии капитальными или погоризонтными квершлагами и фланговом проветривании.

Вернуться на главную

 

Добавить комментарий

Защитный код
Обновить

 

Рейтинг@Mail.ru