4.3. Системи підготовки шахтного поля
Шахтне поле при підготовці до виймання пластів з кутами падіння до 25…30º зазвичай ділять за падінням на дві і більше частин з розмірами до 1000 …1200 м. При розмірі шахтного поля за падінням до Н=2,5 км маємо за падінням одне бремсбергове поле і одне похилове (рис. 4.5, а, в), при розмірі Н від 2,5 до 3,6 км – два бремсбергових і одне похилове поле (рис. 4.3, д).
При розкритті круто похилих і крутих пластів (≥ 35º) вертикальними стовбурами шахтне поле поділяють на поверхи-горизонти, від квершлагів проводять поверхові квершлаги (рис. 4.4, 4.5, б), бремсберги ж і похили не потрібні. У цьому випадку висота горизонту дорівнює висоті поверху.
При кутах падіння до 10-12º застосовують погоризонтну підготовку: шахтне поле за падінням-підняттям поділяють на досить великі частини – горизонти, які відробляють стовпами за падінням-підняттям на всю висоту горизонту (рис. 4.5, г).
При виборі схеми підготовки слід передбачати максимальне навантаження на виймальне поле, пласт і магістральну відкотну виробку (штрек, бремсберг, похил), мінімальні витрати на прохідку і підтримання виробок, мінімальні втрати корисної копалини, можливість надійного провітрювання, а також організаційно-технічні переваги і недоліки можливих із варіантів схем. Кожна з розглянутих схем підготовки має бути ув’язана з відповідними схемами розкриття і системами розробки.
Рис. 4.5. Схеми підготовки шахтного поля: а, б – поверхова; в – панельна; г – погоризонтна; 1, 2 – головний і допоміжний стовбури; 3 – вентиляційний стовбур; 4, 5 – головні штреки; 6, 7, 8 – дренажні, поверхові і ярусні штреки; 9 – конвеєрний і вентиляційний хідники; 10, 12 – бремсберги капітальні і панельні; 11, 13 – похили капітальні і панельні; 14 – поверховий квершлаг.
4.3.1. Поверхова система підготовки
Усі варіанти поверхової системи (схеми) підготовки поділяють на дві групи. Першу групу – лава-поверх застосовують для пластів з кутами падіння a = 6…25(35)0 з застосуванням капітальних бремсбергів та похилів з розміром шахтного поля за простяганням до S £ 4…5 км і розміром шахтного поля за простяганням для газових шахт S £ 4 км, для негазових – до 5 км; похила висота поверху 200…450 м (рис. 4.5, а).
Для першої групи систем підготовки і далеко розташованих пластів застосовують індивідуальну пластову підготовку пластів. коли капітальні бремсберги проводять по кожному з них (рис. 4.3, а). Для близько розташованих пластів застосовують групову підготовку пластів (рис. 4.3, б), коли бремсберги та похили проводять по одному з них.
Поверхові штреки проводять одним зі способів: одиночними виробками в незайманому масиві або подвоєними вузьким вибоєм з ціликом між ними: спареними - широким вибоєм спільним для обох штреків вприсічку до виробленого простору. При стовпових, а в багатьох випадках і суцільних системах розробки в сучасних умовах розробки пластів на шахтах України з глибинами понад 600…800 м застосовують безціликове виймання вугілля з проведенням виймальних штреків вприсічку до виробленого простору або – з повторним використанням штреків (рис. 2.5, 4.6).
При слабких вміщуючих породах, на значних глибинах перевагу надають польовій підготовці з розташуванням бремсбергів в більш стійких породах переважно підошви пласта.
Для газових пластів з кутами падіння понад 100 передбачають використання вентиляційних стовбурів. При значній глибині залягання один вентиляційний стовбур обслуговує усі пласти світи.
Відробку поверхів починають з верхнього, другий поверх повинен бути вчасно підготовлений до закінчення відробки першого поверху. Застосування флангових вентиляційних збійок 16 забезпечує таку підготовку (рис. 4.6).
Друга група поверхової підготовки – для кутів a > 35 (25)0 з застосуванням розкриття вертикальними стовбурами з поверховими квершлагами (рис. 4.4, рис. 4.5, б). Похила висота поверху без поділу на підповерхи становить 120…135 м, а з поділом на підповерхи – значно більша. Для цього варіанту відпадає потреба в проведенні бремсбергів. Корисна копалина з лави завантажується у вагонетки і електровозним транспортом по поверхових відкотних штреках 5 і квершлагу 3 поступає до головного стовбуру.
Рис. 4.6. Поверхова схема підготовки пологопадаючого пласта. 1, 2 – головний і допоміжний стовбури; 3, 4 – головні штреки: транспортний і вентиляційний; 5, 6, 7 – капітальні бремсберги: конвеєрний, людський, допоміжний; 8, 9 – поверхові штреки: транспортний і вентиляційний; 10, 11, 12 – капітальні похили: конвеєрний, людський, допоміжний; 13 – обхідна виробка; 14 – вентиляційний стовбур; 15 – лебідочні камери; 16 – флангові збійки
Суттєвим недоліком варіанту є обмеження можливості отримання значного фронту робіт (кількості лав) на одному поверсі, необхідність проведення значної кількості поверхових квершлагів і приствольних дворів.
Застосування варіантів поверхової системи підготовки з поділом поверху на підповерхи дозволяє майже вдвічі збільшити висоту поверху і термін його відробки, збільшити фронт робіт, навантаження на поверх, а на пластах крутих та круто похилих – зменшити число квершлагів і приствольних дворів. Однак підготовка поверху до роботи ускладнюється: після проведення капітальних бремсбергів і поверхових штреків необхідно пройти проміжні бремсберги (скати) та хідники і тільки після цього приступати до проведення проміжних штреків. В роботу здебільшого включають одне крило поверху (дві лави), а в другому крилі ведуть підготовку нових лав.