4.2. Загальні положення про системи розкриття шахтного поля

Розкриття шахтного поля може здійснюватись в залежності від гірничо-геологічних умов залягання пластів і гірничотехнічних умов розробки здебільшого вертикальними стовбурами, похилими стовбурами або комбінацією цих варіантів. Розкриття штольнями застосовують в гірській місцевості, в основному для круто падаючих і похилих пластів. Доцільність застосування того чи іншого способу розкриття повинна бути обумовлена технічним і економічним порівнянням різних варіантів. Найбільш економічним варіантом розкриття вважається той, при якому загальна сума приведених затрат на 1 т промислових запасів, буде мінімальною

4.2.1. Розкриття похилими стовбурами

Розкриття похилими стовбурами застосовується при пологому заляганні вугільних пластів з кутами до 18…25°, розмірами шахтного поля по простяганню 4…5 км, здебільшого при незначних глибинах. При розкритті пластів похилими стовбурами проходять мінімум три стовбури: головний, допоміжний і людський (рис. 4.1) Останні два проходять паралельно головному стовбуру на відстані не менше 30 м від нього. Вони необхідні для вентиляції та

Рис. 4.1. Схема розкриття похилими стовбурами з поверховою підготовкою: 1,2,3 – відповідно головний, допоміжний і людський похилі стволи; 4,5 – вентиляційний і відкотний поверхові штреки; 6,7 – обхідні виробки; 8,9,10 – конвеєрний, допоміжний і людський капітальні похили; 11 – головний відкотний штрек

виконання допоміжних операцій: один з них – тільки для спуску і підйому людей, другий – для доставки матеріалів і породи. Головний похилий стовбур обладнують стрічковим конвеєром, якщо кут нахилу його не перевищує 16…18°. Тому при пологому заляганні вугільних пластів з кутами падіння пластів понад 18° головний похилий конвеєрний стовбур проводять не за падінням пласта, а діагонально або польовим по пустих породах і кут нахилу його не перевищує 16…18°. При більших кутах нахилу головний похилий стовбур обладнують скіповим підйомом.

4.2.2. Розкриття вертикальними стовбурами

Цю систему розкриття застосовують найчастіше. Розміщення стовбурів залежить від ряду гірничо-технічних факторів. Головний і допоміжний стовбури (рис. 4.2) практично у всіх випадках розміщуються в центрі шахтного поля. Для шахт, небезпечних по газу, з кутами падіння 10…30° можуть бути рекомендовані варіанти з використанням центрально-віднесеної або флангової (діагональної) схем провітрювання, (рис. 4.2 б, в). При будівництві шахт великої потужності і значних розмірах шахтного поля перевагу віддають блочному (секційному) розміщенню ствовбурів (рис. 4.2 г).

Рис. 4.2. Схема розташування стовбурів (схеми вентиляції): а – центрально-подвоєна, б – центрально-віднесена, в – флангова (діагональна), г – блокова; 1, 2 – головний і допоміжний стовбури, 3, 4- вентиляційний і повітреподаючий стовбури.

Розкриття вертикальними стовбурами може застосовуватись у варіантах як з додатковими розкриваючими виробками – квершлагами, скатами, гезенками, - так і без них. При відносно невеликих розмірах шахтного поля за падінням (до 2…2.5 км) для полого падаючих пластів доцільно застосовувати одногоризонтні схеми розкриття, тобто такі, для яких протягом всього строку служби вугілля видається на поверхню з одного горизонту (рис. 4.3, а-г). При більших розмірах шахтного поля за падінням та при розкритті круто похилих і крутих пластів, слід застосовувати багатогоризонтні схеми розкриття (рис. 4.3 д та е відповідно).

Рис. 4.3. Схема розкриття світи пластів вертикальними стовбурами та: а – капітальним квершлагом; б – капітальним і ярусним квершлагами; в – похилим квершлагом; г – гезенками; д – погоризонтними квершлагами; е – поверховими квершлагами; 1 – головний та допоміжний стовбури; 2 – вентиляційні стовбури; 3, 4, 5, 5’, 6 – квершлаги, відповідно: погоризонтні, капітальні, ярусні, поверхові і похилі; 7 – гезенки; 8 – капітальні (панельні) бремсберги; 9 – капітальні (панельні) похили 10, 11 – поверхові (ярусні) штреки; 12 – виймальні хідники (штреки)

Розглянемо область застосування деяких цих схем розкриття. При застосовуванні панельних схем підготовки для пологих пластів або поверхових схем підготовки для пологих пластів перевагу віддають варіантам розкриття, що показані на рис. 4.3, а-в , тобто схемам розкриття вертикальними стовбурами і капітальним квершлагом. Причому для близько розташованих пластів рекомендується розкриття вертикальними стовбурами, капітальним і поверховими (ярусними) квершлагами (рис. 4.3, б), а для далеко розташованих – вертикальними стовбурами і капітальним горизонтальним (рис. 4.3, а) або похилим (рис. 4.3, в) квершлагом. Для погоризонтних схем підготовки з вийманням лавами по підняттю (падінню) пласта – вертикальними стовбурами та капітальним або дільничими гезенками (рис. 4.3, г).

Круто похилі і круто падаючі пласти доцільно розкривати вертикальними стовбурами і поверховими квершлагами (рис. 4.3, е). Для зменшення втрат в охоронних ціликах стовбури і пристовбурні двори розташовують в породах підошви світи пластів за межами впливу зони зсуву порід при їх вийманні (рис. 4.4). Для зменшення кількості поверхових квершлагів і пристовбурних дворів, для збільшення терміну існування горизонту на похилих і частково на крутих пластах поверхи поділяють на підповерхи.

Рис. 4.4. Схема розкриття, системи підготовки і розробки шахтного поля для світи крутих пластів: 1, 2– допоміжний та головний стовбури; 3, 4 – відкотний та вентиляційний поверхові квершлаги; 5, 6 – відкотний та вентиляційний поверхові штреки; 7 – розрізна піч

Для пологих пластів з розмірами шахтних полів по падінню більше 2,5 км доцільно застосовувати розкриття вертикальними стовбурами 1 і погоризонтними квершлагами 3 (рис. 4.3, д). При цьому верхні дві частини поля планують бремсберговими, а нижню – похиловою.

Порівнюючи схеми розкриття вугільних пластів вертикальними і похилими стовбурами, можна стверджувати, що перевагами схем розкриття похилими стовбурами є можливість повної конвеєризації доставки вугілля від лав до місць навантаження його споживачам, велика пропускна здатність стовбура, обладнаного конвеєром для видачі вугілля, скорочення строку будівництва шахти і менші капітальні витрати на розкриття.

Основними недоліками схем розкриття похилими стовбурами є більша, ніж для вертикальних стовбурів, довжина, невелика пропускна здатність допоміжного і людського похилих стовбурів, а також головного похилого стовбура, обладнаного скіпами, більш значні витрати на підтримання і обслуговування похилих стовбурів, обмеженість глибиною залягання.

4.2.3. Розкриття штольнями. Комбіновані схеми розкриття

Розкриття штольнями застосовують в гірській місцевості, в основному для круто падаючих і похилих пластів.

При невеликій глибині розробки досить часто застосовували комбіновані схеми розкриття шахтного поля головним похилим і допоміжним вертикальним стовбурами. У цьому випадку зазвичай здійснюється конвеєрна доставка вугілля від вибою до поверхні. Застосовують таку комбінацію і для відносно значних глибин (біля 400…600 м) – для досить потужних шахт. Комбіновані способи розкриття в значній мірі поєднують в собі переваги перших двох способів розкриття. Суттєвим їх недоліком є деконцентрація поверхневих споруд шахти.