Глава 2.Сплошные системы разработки
2.1.Общие сведения
Сплошные системы разработки характеризуются тем, что очистные и подготовительные работы в выемочном участке ведутся одновременно, взаимосвязаны между собой и движутся, как правило, в одном направлении — от бремсберга, уклона или квершлага к границам шахтного поля, панели или блока; выемочные выработки, обслуживающие очистной забой, поддерживаются в выработанном пространстве, подвержены интенсивному проявлению горного давления, а транспортирование угля по ним производится в направлении, противоположном движению очистного забоя. Сплошные системы разработки могут применяться при любом способе подготовки шахтного поля.
Различают следующие разновидности сплошных систем разработки:
при выемке лавами по простиранию:
а) лава-этаж (ярус);
б) лава-этаж (ярус) со средним вентиляционным штреком;
в) со спаренными лавами в этаже (ярусе);
г) с разделением этажа (яруса) на подэтажи (подъярусы);
при выемке лавами по восстанию (падению1):
д) с выемкой одинарными лавами;
е) с выемкой спаренными лавами.
Геометрическая их интерпретация представлена на рис. 2 .3.
Общими достоинствами сплошных систем разработки являются:
быстрый ввод очистных забоев в работу;
небольшие первоначальные затраты на подготовку участка;
отсутствие большой длины тупиковых выработок, что важно для их проветривания, особенно на газоносных пластах;
возможность применения различных способов охраны выемочных выработок при слабых боковых породах пласта (особенно почвы).
Рисунок 2.3 – Разновидности сплошной системы разработки:
а – лава-этаж (ярус); б – лава-этаж (ярус) со средним вентиляционным штреком; в – со спаренными лавами в этаже (ярусе); г – с разделением этажа (яруса) на подэтажи (подъярусы); д – с выемкой по восстанию одинарными лавами; е – с выемкой по восстанию спаренными лавами
Общие недостатки сплошных систем разработки:
неудовлетворительные условия поддержания выемочных выработок, подверженных влиянию очистных работ, и в этой связи — большие затраты на их ремонт;
отсутствие предварительной разведки пласта подготовительными выработками, а отсюда опасность неожиданной встречи непрогнозируемых геологических нарушений и выхода участка из строя;
очистные и подготовительные работы не разделены во времени и пространстве, что приводит к взаимным организационным помехам;
ограничение нагрузки на забой по газовому фактору, хотя в аналогичных условиях она выше, чем у столбовых систем разработки, однако значительно ниже, чем у комбинированных систем с подсвежением исходящей струи воздуха.
2.2.Сплошная система разработки лава-этаж (лава-ярус)
Разновидность сплошной системы разработки лава-этаж (ярус) (рис. 2 .4) является основной в классе сплошных систем и имеет наибольшее распространение благодаря своей простоте в отношении транспорта угля, проветривания забоев и минимальному объему выемочных выработок.
|
а
б
|
Рисунок 2.4 – Сплошная система разработки лава-этаж (ярус): а – разрезная печь; б – разрезной ходок 1 – вспомогательный бремсберг; 2 – капитальный (панельный) бремсберг; 3 – вентиляционный ходок; 4, 5 – соответственно транспортный и вентиляционный этажные (ярусные) штреки; 6 – разрезная печь (ходок); 7 – лава; 8 – бутовый штрек |
|
|
Подготовка этажа к очистной выемке начинается с проведения от капитального (панельного) бремсберга или уклона транспортного и вентиляционного штреков в оба крыла этажа (яруса) и сооружения приемных площадок. На расстоянии 40–50 м от крайних наклонных выработок на всю высоту этажа (яруса) проводят разрезную печь, в которой монтируется забойное оборудование для очистной выемки. При достаточной мощности пласта разрезные печи проводят без подрывки боковых пород шириной 4–4,5 м (рис. 2 .4, а). При небольшой мощности пласта (0,6–0,9 м), а также на выбросоопасных пластах вначале проводят разрезной ходок обычно с подрывкой пород кровли, а затем в одной из боковых стенок ходка вынимают уголь на ширину, необходимую для монтажа оборудования (рис. 2 .4, б).
По окончании монтажа приступают к ведению очистных работ, в результате чего забой лавы перемещается по простиранию к границе шахтного поля при этажной подготовке или к границе панели при подготовке панельной. Транспортный штрек проводят по мере подвигания лавы с опережением при рельсовом транспорте на 150–200 м, которое необходимо для удобства маневровых работ по обмену партий вагонеток под погрузочным пунктом лавы, а также для разведки пласта.
Этажный (ярусный) вентиляционный штрек в большинстве случаев проводится одним забоем с лавой, как правило, с подрывкой пород кровли пласта для удобства доставки породы в бутовую полосу скрепером.
Транспорт угля осуществляется по схеме (см. рис. 2 .4): 7–4–2.
Основной вид транспорта по штрекам при сплошной системе разработки — рельсовый и в меньшей мере — конвейерный. Более широкому применению последнего препятствуют сложная гипсометрия пластов, не позволяющая иметь строго прямолинейные выработки, сравнительно невысокие нагрузки на забой, а также необходимость систематического производства работ по перекреплению транспортного штрека с подрывкой пород почвы. Немалое значение играет и требование раздельной выдачи угля и породы, что проще осуществить рельсовым транспортом.
Схема проветривания участка — возвратноточная и осуществляется в последовательности: 1–4–7–5–3.
При этой схеме имеют место утечки воздуха через выработанное пространство. Этот можно рассматривать как положительный фактор, поскольку в общей сложности на участок поступает большее количество воздуха и, следовательно, можно обеспечить большую нагрузку на очистной забой по газовому фактору. Но отрицательным является то, что утечки эти нерегулируемы и могут достигать размеров, при которых нарушится нормальное проветривание лавы. Кроме того, при углях, склонных к самовозгоранию, утечки способствуют возникновению пожаров в выработанном пространстве.
Проветривание забоя транспортного штрека производится вентилятором местного проветривания, который устанавливается в штреке на расстоянии не менее 10 м от входа в лаву. Забой вентиляционного штрека проветривается той же струей, что и лава. Однако, в связи с тем, что породный забой штрека отстает от угольного забоя, верхний куток лавы плохо омывается вентиляционной струей и часто газируется, особенно при наличии ниши. Для улучшения проветривания кутка в нем устанавливают парус для направления туда части воздуха.
Достоинства сплошной системы разработки лава-этаж (лава-ярус):
общие для всех сплошных систем разработки (п. 2.1);
минимальный объем проведения подготовительных выработок;
простая схема транспорта на участке;
простая схема проветривания.
Недостатки системы:
общие для сплошных систем разработки (п. 2.1);
невысокая нагрузка на этаж (ярус), так как в крыле находится одна действующая лава;
трудности в проветривании верхнего кутка лавы.
Условия применения: пласты мощностью до 1,0–1,2 м (на практике — до 1,5 м) с любыми углами падения, любой газоносности, не склонные к самовозгоранию, с устойчивыми породами почвы. Для пластов с почвами, склонными к пучению, применяются модификации системы с охраной штреков двусторонними бутовыми полосами или с расположением их по пустым породам, то есть с полевой подготовкой. В последнем случае возможно применение данной системы разработки и на самовозгорающихся пластах.