1.3.Системы разработки при подземной гидродобыче

1.3.1Общие положения

При гидравлической добыче угля применяются как короткозабойные, так и длиннозабойные системы разработки. Все же системы первой группы имеют подавляющее распространение, так как обеспечивают малооперационность добычи без крепления очистного пространства. Длиннозабойные системы разработки практически мало чем отличаются от таковых при "сухой" добыче. Выемка угля осуществляется механическим способом с помощью серийных комбайнов с креплением механизированной или индивидуальной крепью, транспорт угля в забое — или скребковым конвейером, или (что реже) безнапорным гидравлическим способом; по выемочным выработкам применяется безнапорный транспорт. Ниже рассматриваются только короткозабойные системы разработки как характерные для гидродобычи.

Выемка угля в короткозабойных системах разработки может осуществляться гидромониторами (ГМДЦ-3М, 12ГД-2) буро-взрывным способом и с помощью механогидравлических комбайнов (К-56МГ, К-56МГД, "Урал-38"). Буровзрывной способ применяется в небольшом объеме (1–3%) при разработке крепких и вязких углей и в основном при проведении подготовительных выработок. Последнее объясняется тем, что в узких забоях горное давление проявляется менее интенсивно и не приводит к раздавливанию и отжиму угля, что резко снижает эффективность гидроотбойки.

1.3.2Системы разработки пологих и наклонных пластов

Основными короткозабойными системами разработки являются:

• длинными столбами по восстанию с выемкой заходками по падению;

• длинными диагональными столбами с выемкой угля односторонними заходками обратным ходом;

• короткими столбами по простиранию.

Система разработки длинными столбами по восстанию с выемкой заходками по падению (рис. 17 .88) имеет наибольшее распространение.

Рисунок 17.88 – Система разработки длинными столбами по восстанию с выемкой заходками по падению:

а – открытые заходки; б – закрытые заходки; в – вариант выемки столбов заходками из спаренных печей

1 – вспомогательный бремсберг; 2 – пульпоспускной бремсберг; 3 – вентиляционный ходок; 4 – углесос; 5 – пульпосборник; 6 – дробилка; 7, 8 – ярусный штрек аккумулирующий и вентиляционный; 9 – выемочные печи; 10 – вентиляционные сбойки; 11 – гидромонитор

В двусторонней панели проводят пульпосборный бремсберг, вспомогательный бремсберг и вентиляционный ходок. По падению панель разделяется на ярусы высотой до 200 м, которые отрабатываются в нисходящем порядке. По нижней границе яруса проводят аккумулирующий штрек с уклоном 0,05 для транспортирования пульпы. Для доставки материалов и оборудования в штреке устраивается монорельсовая дорога. В качестве вентиляционного обычно используется повторно бывший аккумулирующий штрек отработанного яруса.

От аккумулирующего штрека по восстанию через 16–20 м друг от друга проводятся выемочные печи до вентиляционного штрека.

Оконтуренные печами столбы отрабатываются с помощью гидромониторов двусторонними заходками в направлении сверху вниз. Печи соединяются просеками, служащими для целей вентиляции, а также для передвижения людей. Расстояние между просеками согласно ПБ не должно быть более 30 м.

В зависимости от устойчивости пород кровли отбойка угля ведется открытыми или закрытыми заходками. Для обеспечения стока пульпы из забоя заходки располагают под углом 6–7°.

При устойчивых боковых породах гидромонитор устанавливается на сопряжении выемочной печи с очистным пространством, откуда ведется отбойка угля в последовательности, показанной цифрами на рис. 17 .88, а. Крепление выработанного пространства не производится. При легкообрушающихся породах выемка угля производится закрытыми заходками (рис. 17 .88, б). Вначале уголь вынимается первичной заходкой шириной 2–3 м у нижней (по падению) границы заходки, а затем погашается "ножка" (подзавальный целик) в направлении от дальней границы заходки к выемочной печи. В целях избежания обрушения кровли в заходке у кровли пласта иногда временно оставляют пачку угля мощностью до 0,4 м, которая отрабатывается при выемке "ножки".

Так как целик со стороны выработанного пространства испытывает повышенное горное давление, что приводит к растрескиванию угля и облегчению его отбойки, то с завальной стороны заходка имеет несколько большую ширину по сравнению с аналогичной со стороны массива угля. Заходки вынимаются в шахтном порядке: сначала со стороны массива, затем гидромонитор передвигается вниз на 2–3 м и начинается выемка заходки со стороны выработанного пространства. Управление гидромониторами дистанционное, так как ПБ запрещают ручное управление при давлении воды свыше 3 МПа.

Проветривание очистных забоев (в это понятие включается совокупность очистной заходки и примыкающей к ней выемочной печи) осуществляется за счет общешахтной депрессии по схеме, показанной на рис. 17 .88, а тупиковой части выемочной печи и нарезных забоев — вентиляторами местного проветривания, установленными на аккумулирующем штреке.

На одном выемочном участке разрешается иметь не более трех оборудованных для очистной выемки смежных очистных забоев, проветриваемых за счет общешахтной депрессии последовательно с подсвежением. Впереди очистных забоев допускается не более двух резервных печей, проветриваемых за счет общешахтной депрессии.

Транспорт пульпы по выемочным печам и аккумулирующему штреку — самотечный по желобам, уложенным по почве выработок, по бремсбергу — либо самотечный по желобам, закрытым трапами (при углах наклона до 20°) либо в трубах (при углах наклона выработки свы­ше 20°). В последнем случае на аккумулирующем штреке сооружается пульпосборник, емкостью не менее 10-минутной производительности углесосов, а также камера углесосов. Перед пульпосборником устанавливается дробилка для измельчения угля до размеров кусков 60 мм.

Достоинства системы разработки длинными столбами по восстанию с выемкой заходками по падению:

• общие для гидравлической добычи;

• безлюдная выемка угля;

• возможность применения при слабых боковых породах;

• возможность обеспечения высокой нагрузки на участок путем одновременной работы до трех забоев.

Недостатки системы:

• большой объем проведения подготовительных выработок;

• большая зависимость производительности отбойки от крепости угля;

• сложность проветривания очистных и нарезных забоев;

• большие потери угля, достигающие 20–30% и более.

Условия применения:

• пологие и наклонные (до 25°) пласты мощностью 0,8–2,5 м с углами падения в пределах 8–25°;

• крепость угля по Протодьяконову до 1,8;

• боковые породы любой устойчивости;

• невысокая газоносность пластов.

Для улучшения проветривания очистных забоев при этой системе разработки в последнее время начали применять вариант ее с выемкой угля из спаренных печей (рис. 17 .88, в).

Выемочные печи между аккумулирующим и вентиляционным штреками проводятся через 20 м по простиранию с помощью механогидравлических комбайнов или гидромониторов и через 15 м по восстанию сбиваются между собой сбойками, служащими для проветривания и передвижения людей (в качестве запасных выходов). Очистные работы ведутся в спаренных забоях одновременно двумя гидромониторами в обе стороны от каждой печи. В остальном технология ведения очистных работ аналогична описанной выше. Проветривание очистных забоев осуществляется за счет общешахтной депрессии при отсутствии в них тупиков, что является большим преимуществом этого варианта системы разработки. Кроме того, уменьшается удельный объем проведения нарезных выработок. При разработке пласта мощностью 0,9–1,15 м в Донбассе среднесуточная нагрузка на ярус составила около 1000 т, а производительность труда на очистных и нарезных работах — свыше 20 т/выход.

Система разработки диагональными столбами с выемкой угля односторонними заходками обратным ходом (рис. 17 .89) получила распространение на шахтах Кузбасса.

Рисунок 17.89 – Система разработки длинными диагональными столбами с выемкой угля односторонними заходками обратным ходом

1 – вспомогательный бремсберг; 2 – пульпоспускной бремсберг; 3 – вентиляционный ходок; 4, 5, 9 – ярусный штрек соответственно аккумулирующий, параллельный и вентиляционный; 6 – диагональная выемочная печь; 7 – вентиляционная сбойка; 8 – заходка

Аккумулирующий штрек соединяется с вентиляционным выемочными печами, проводимыми через 8–12 м и расположенными диагонально простиранию. Все выработки проводятся механогидравлическими комбайнами. Печи крепят деревянными затяжками на анкерах. Через 15–20 м они сбиваются между собой вентиляционными сбойками. Оконтуренные таким образом целики (короткие столбы) угля отрабатываются обратным ходом односторонними заходками без крепления.

Выемка угля в заходках ведется гидромониторами при мягких углях, либо комбайнами К-56МГ при углях крепких.

Проветривание очистных забоев осуществляется за счет общешахтной депрессии на переднюю вентиляционную сбойку.

Условия применения системы разработки:

• пласты мощностью 1,8–3,5 м с углами падения 10–25°;

• крепостью угля — любая при комбайновой выемке и до 1,8 по Протодьяконову при гидромониторной;

• породы кровли — любые при гидроотбойке и не ниже средней устойчивости при выемке комбайнами.

Система разработки короткими столбами с гидроотбойкой угля при­ведена на рис. 17 .90.

Рисунок 17.90 – Система разработки короткими столбами с гидроотбойкой угля

1 – вспомогательный бремсберг; 2 – пульпоспускной бремсберг; 3 – вентиляционный ходок; 4 – ярусный штрек аккумулирующий; 5 – вспомогательная печь; 6 – пульпоспускная печь; 7 – просек; 8 – вентиляционная сбойка (печь); 9 – органка; 10 – ярусный вентиляционный штрек

При этой системе ярус по простиранию делится на выемочные блоки размером 150–250 м, а по падению — на подъярусы высотой 8–10 м, а при мягких углях несколько больше. На границе блока проводятся две печи, одна из которых предназначена для транспортирования угля, а другая — для передвижения людей, доставки оборудования. От пульпоспускной печи с уклоном не менее 0,05 проводятся просеки, которые через 10–15 м сбиваются между собой печами, и таким образом оконтуриваются короткие столбы. Отбойка угля производится гидромониторами, устанавливаемыми в просеках, открытыми или закрытыми заходками. Отбитый уголь в виде пульпы по желобам или открытым канавам по просеку направляется к блочной углеспускной печи, а оттуда по ярусному аккумулирующему штреку к бремсбергу.

Проветривание очистных забоев осуществляется за счет общешахтной депрессии. Для достижения этого в просеке с помощью органной крепи отшивается проход небольшой ширины, примыкающий к столбу в нижележащем подъярусе (см. рис. 17 .90, а). Через этот проход в забой подается воздух, что обеспечивает эффективное проветривание. В этом состоит основное преимущество данной системы разработки.

Условия применения системы — пласты мощностью 0,8–2,5 м с углами падения 10–25°, крепостью угля по Протодьяконову f1, породами любой устойчивости и при любой газоносность пласта.