Горные панели и их подготовка на угольной шахте

Подготовка панелей осуществляется следующим образом. От квершлага проводят главный откаточный и параллельный штреки (рис. 3.1), около которых в средней части панели сооружают так называемую нижнюю приемно-отправительную площадку, обеспечивающую прием и отправку грузов, идущих от очистных забоев к стволам и обратно.

Рис 3.1. Схема подготовки бремсберговой панели (проекция на пласкость пласта);

1 и 2 — откаточный и параллельный штреки; 3 и 4 — нижняя приемно отправительная и посадочная площадки; 5 — бремсберг; 6 и 7 — людской и грузовой ходок; 8 и 9 — вспомогательный и конвейерный ярусные штреки; 10 — разрезная печь; 11 — вентиляцилонный штрек; 12 — промежуточная и верхняя приемно-отправительные площадки; 13 — шурф.

От приемно-отправительнон площадки (рис. 3.2) вверх но восстанию пласта проводят комплекс наклонных выработок: бремсберг и два ходка. Расстояние между бремсбергом и ходками составляет 25—30 м. Один из ходков используется для вспомогательного грузового транспорта. Ходок со всеми штреками соединяют заездами, которые упрощают маневровые операции при передаче грузов с одной выработки на другую. Ходок заканчивается камерой для установки приводного устройства.

Другой ходок используется для спуска и подъема людей в специальных вагонетках, канатно-креселыюй дорогой; он также заканчивается камерой. В нижней и верхней частях ходка оборудуют посадочные площадки — уширения.

Камеры ходков соединяют друг с другом короткими сбойками, которые служат вторыми запасными выходами и для обособленного их проветривания. На вентиляционном горизонте также сооружают верхнюю приемную площадку, включающую заезды, обходные выработки и др.   Рядом с камерами сооружают вентиляционный шурф ИЛИ вентиляционный квершлаг, со­единяющий  вентиляционные штреки нескольких  пластов.

Подготовка ярусов панели осуществляется следующим образом. От ходков в обе стороны проводят ярусные штреки: кон­вейерный, вспомогательный и вентиляционный. У границ панели штреки соединяют разрезными печами, своего рода монтажными камерами для сборки механизированных комплексов. Ярусы отрабатываются обратным ходом  — забои лав переме­щаются от границ панели в сторону наклонных выработок. Рассмотренная схема — не единственно возможная, применяются и другие варианты.

В местах пересечения наклонных выработок с ярусными штреками сооружаются промежуточные приемно-отправитель-ные площадки: первая из них — в период подготовки панели, остальные — очередных ярусов. Каждая приемная площадка имеет обходные выработки, которые используются для передачи грузов с одного крыла панели на другое, а также для вентиля­ции, выполняя роль воздушных мостов — кроссингов.

Рис 3.2. Схема верхней (а), промежуточной (б) и нижней (в) приемно-отправительных площадок.

После сдачи шахты в эксплуатацию ранее подготовленные очистные забои постепенно выбывают из числа действующих в связи с отработкой запасов яруса. Поэтому, чтобы поддержи­вать добычу по шахте на проектном уровне, необходимо проводить новые выработки, т. е. готовить второй ярус по той же схеме, что и первый. Во время отработки первой готовят вторую бремсберговую панель

Для этого главный штрек проводят до середины оче­редной панели, в пределах которой вновь сооружают весь комп­лекс наклонных и горизонтальных выработок. По мере отработки запасов бремсберговой части готовят к отработке первую панель, расположенную в уклонной части у границы шахтного поля и т. д. Подготовку уклонной панели осуществляют следующим образом (рис. 3.3). Около главного откаточного и вентиляцион­ных штреков, где предполагается проведение уклонов, оборудуют верхнюю приемно-отправительную площадку или для этого реконструируют нижнюю площадку бремсберга уже от­работанной панели.

Рис 3.3. Схемы подготовки уклонной панели

От главного штрека вниз по падению пласта проводят уклон и два ходка до откаточного горизонта первого яруса. От ходков  в обе стороны проводят ярусные штреки: конвейерный и венти­ляционный. Между вентиляционным штреком первого яруса и главным откаточным штреком оставляют целик угля размером 30—40 м.

На границе каждого яруса около наклонных выработок сооружают нижние приемно-отправительные площадки. Вентиля­ционный горизонт также оборудуют упрощенной площадкой для вспомогательного транспорта.

По мере отработки запасов первого яруса уклон и ходки углубляют до горизонта второго, где вновь проводят ярусные штреки, н так до нижней границы панели. При выемке угля в выработки выделяются метан, углекис­лый газ, продукты взрыва взрывчатых веществ (ВВ), а также угольная и породная пыль.

Для создания безопасных и гигие­нических условий труда выработки необходимо проветривать, т. е. непрерывно подавать в шахту с поверхности свежий воз­дух, обеспечив при этом его движение в необходимом направлении и с требующейся интенсивностью. Это обеспечивается созданием перепада давления (депрессии) воздуха за счет механической энергии вентилятора. Вентилятор, установенный около ствола, называют главным, а депрессию, которую он создает — обще шахтной. Величина обще шахтной депрессии в зависимости от условий колеблется от 2 до 4,5 кПа (§ 243 ПТЭ).

Различают нагнетательный, всасывающий и комбинирован­ный способы проветривания. При нагнетательном про­ветривании давление воздуха на выходе из вентилятора, установленного на воздухоподающем стволе, больше атмосферного, которое сохраняется в устье воздуховыдающего ствола. При нагнетательном проветривании в случае аварийной остановки вентилятора давление воздуха в выработке падает, что может вызвать увеличение поступления в выработки метана и образование взрывоопасной среды. Поэтому этот способ рекомендуют применять на негазовых шахтах, а также на газовых шахтах до II категории по метану при разработке только первого горизонта.

При всасывающем способе проветривания создается разрежение воздуха по сравнению с атмосферным в устье воздуховыдающего ствола, на котором установлен вентилятор. Поэтому в случае остановки вентилятора воздух с поверхности будет поступать в горные выработки и тем самым замедлять процесс их загазирования. Всасывающий способ применяют, как правило, на газовых шахтах (§ 242 ПТЭ). При этом может использоваться как одна центральная вентилятор­ная установка, так и несколько, установленных на цент­рально-отнесенных или фланговых стволах.

При нагнетательно-всасывающем способе проветривания имеются два последовательно работающих вентилятора, установленные в воздухоподающем и воздуховыдающем стволах. Этот способ применяют при разработке склон­ных к самовозгоранию углей и руд и значительной протяженности горных выработок.

В зависимости от числа и взаимного расположения вырабо­ток, по которым подается свежая и отводится исходящая струи воздуха, с учетом способа работы вентилятора возможны раз­личные схемы проветривания. Различают центральные, фланго­вые, центрально-фланговые и секционные схемы.

При центральной схеме проветривания стволы располагаются центрально-сдвоенно или центрально-отнесенно. Так как при центральной схеме воздух движется по параллель­ным выработкам, но в противоположном направлении, ее назы­вают также возвратноточной. Центральную схему проветривания применяют при разработке шахтных полей небольших размеров (§ 241 ПТЭ).

При фланговой схеме проветривания воздуховыдающие стволы располагаются на верхних границах шахтного поля, панели или блока. При этом воздух движется по горизон­тальным выработкам по всей длине крыла в одном направле­нии. В связи с этим фланговую схему называют также прямо­точной. Ее применяют при значительной длине шахтного поля по простиранию на шахтах IIIкатегории, сверх-категорийных и опасных по внезапным выбросам угля и газа, а также при разработке пластов, залегающих неглубоко от поверхности земли.

В центрально-фланговой схеме сочетаются центральные и фланговые схемы, потому ее называют также комбинированной. Она применяется при обособленном провет­ривании участков, расположенных в центральной части шахт­ного поля и на его флангах, например, при панельной подготовке, когда в пределах горизонта располагается нечетное число панелей.

Секционная схема проветривания применяется при делении шахтного поля на блоки, когда для проветривания очистных н подготовительных забоев в пределах блока имеется самостоятельная, независимая сеть выработок, включая воздухо-подающие и воздуховыдающие стволы. Направление движения воздуха при этом может быть прямоточным или нозвратноточным. В последнем случае блоковые стволы располагаются центрально.

Проветривание горных выработок в бремсберговой части может осуществляться по различным схемам. Предположим, что выработки в бремсберговых панелях проветриваются по цент­рально-отнесенной, т. е. возвратноточной схеме (см. рис. 3.1). Воздух через вспомогательный ствол, выработки околостволь­ного двора и квершлаг выходит на главный откаточный штрек и разделяется на крылья шахтного поля. По штрекам воздух до­ходит до панельных ходков и по ним поднимается до ярусных конвейерных штреков. Бремсберг в вентиляционном отноше­нии желательно делать нейтральным или использовать для от­вода исходящей струи. Как правило, следует избегать подачи свежего воздуха но основным конвейерным выработкам, чтобы не сдувалась угольная пыль с конвейерной ленты при перегрузке угля с конвейера на конвейер.

По ярусным конвейерным штрекам воздух доходит до лавы, поднимается затем вверх и поступает в вентиляционный ярус­ный штрек, по которому направляется в вентиляционный шурф (ствол или квершлаг), оборудованным вентилятором. Часть воздуха по ходку уходит вверх для проветривания камер, что необходимо не только для удаления метана, по и для снижения температуры воздуха, который усиленно нагревается от элек­тродвигателей приводных станций. Исходящая струя воздуха от проветривания подготовительных забоев ярусных штреков поднимается вверх по бремсбергу и уходит в шурф.

Проветривание горных выработок в уклонных панелях осу­ществляется по следующей схеме: с главного штрека (см. рис. 3.3) свежий воздух по ходку проходит вниз до ярусных штреков, поступает по ним в оба крыла панели и далее в очи­стные забои, а затем по вентиляционным ярусным штрекам выходит на уклон и людской ходок. Дальнейший путь исходящей струи воздуха может быть двояким. Из крайних уклонных панелей, когда расстояние до центрального вентиляционного ствола более 2,5—3 км, воздух может быть выведен на поверхность по ходку отработанной бремсберговой панели и шурфу (см. рис. 3.1). Однако поддержание длинных вентиляционных сбоек, находящихся в целиках ограниченных размеров, обходится дорого. Поэтому при отработке запасов уклонной па­нели, расположенной близко от центральных стволов, исходящая струя воздуха выводится во фланговый ходок, вентиляци­онный главный штрек, затем в главный ствол и через него на поверхность (см. рис. 3.3). Исходящая струя воздуха от про­ветривания забоев ярусных штреков поднимается вверх по па­нельному уклону.

Транспортирование угля. В пределах панели транспортиро­вание осуществляется с применением полной конвейеризации: из очистного забоя (см. рис. 3.1), по конвейерному штреку до бремсберга (или уклона), а по нему в главный откаточный штрек. По штреку уголь в вагонетках грузоподъемностью до 3 т доставляется электровозами в околоствольиый двор. По главному стволу уголь на поверхность поднимается пре­имущественно в скипах—металлических сосудах, автоматически загружающихся в околоствольном дворе и автоматиче­ски разгружающихся на поверхности.

Скиповым подъемом оборудуют тот ствол, по которому выдается на поверхность исходящая струя воздуха. В этом случае облако пыли, образующееся в нижней части ствола при загрузке скипов углем из бункера, подхватывается исходящей струей воздуха и выносится на поверхность.

Особенностью отработки уклонной панели по сравнению с бремсберговой является необходимость организации участко­вого водоотлива. Для этой цели около каждой промежуточной приемно-отправительной площадки проводят комплекс выра­боток, состоящий из камеры насосных установок, водосборни­ков, ходков. Вода по трубам откачивается в главный штрек, затем самотеком поступает в центральный водосборник и отка­чивается насосами на поверхность.