Сутність панельної схеми підготовки полягає в тому, що на рівні пристволового двору проводиться головний відкотний штрек, а після в межах кожної панелі проводять панельні бремсберги (уклони) із хідниками. Кожна панель відробляється частинами за простяганням, які називають ярусами (рис. 5.5).

Застосовується при розробці горизонтальних і пологих пластів з кутами падіння до 18 0 , а в окремих випадках до 250.

Панеллю називається частина шахтного поля, яка обмежена за підняттям і падінням головними штреками, а за простяганням - межами сусідніх панелей межею сусідніх панелей з однієї сторони і межею шахтного поля з іншої.

Панель по падінню поділяють на більш дрібні ділянки, витягнуті по простяганню — яруси. Ярус — частина шару в межах панелі, обмежена виїмковими, ярусними штреками (конвеєрним і вентиляційним).

Розмір панелі за простяганням 2500…3000 м, за падінням до 1200…1500 м (рис. 5.3, в). При розробці свити газоносних пластів і великих розмірів шахтного поля за простяганням (більше 8…10 км) шахтне поле поділяється на блоки

Сутність погоризонтної підготовки полягає в тому, що шахтне поле за падінням поділяється виїмковими виробками на стовпи, які відробляються лавами за падінням (підняттям) (рис. 5.3, б, 5.6).

Підготовка починається з проведення магістральних (головних) штреків на основних горизонтах. Термін служби цих штреків дорівнює часу відробки шахтного поля, а довжина – розміру шахтного поля за простяганням. Погоризонтна схема застосовується при розробці тонких і середньої потужності пластів із кутами падіння до 10-12⁰, а в деяких випадках і до 15⁰.

Комбінований спосіб підготовки. Якщо пласт у межах окремих горизонтів шахтного поля (чи одного горизонту) поділяють на частини різними способами, то такий спосіб підготовки називають комбінованим (рис. 5.3, г). Його застосовують при мінливих геологічних умовах залягання пластів (перемінний кут залягання по лінії падіння, збільшення газовості, виявлення великих геологічних порушень тощо), а також при необхідності збільшення видобутку шахти (особливо при її реконструкції).

Відпрацьовування поверхів у шахтному полі (чи ярусів у панелі) можлива як зверху вниз, так і знизу нагору, тобто в спадному чи висхідному порядку. Основним є спадний порядок відпрацьовування поверхів. На шахтах III категорії і понад категорних за метаном відпрацьовування повинне виконуватися тільки в спадному порядку. На шахтах I і II категорії поверхи, що розташовані в бремсберговій частини шахтного поля, можуть відпрацьовуватися у висхідному порядку.

Панелі в бремсберговому полі рекомендується відпрацьовувати послідовно в напрямку від центра шахтного поля до його меж, тобто прямим ходом, а в

48

виїмкою стовпів до заднього бремсберга (рис. 6.8), до переднього бремсберга (6.9), із двосторонніми бремсбергами (рис. 6.10).

Застосовуючи систему розробки довгими стовпами по простяганню з виїмкою стовпів до заднього бремсберга (рис. 6.8), від капітального бремсберга й ходка проводять поверхові відкотний 1та вентиляційний 3 штреки з просіками 2.

Після проведення поверхового відкотного штреку проводять проміжний бремсберг 5, з хідником 6, від якого — проміжний штрек 7 із просіком. Цей штрек проводять до меж виїмкового поля, де нарізають піч 4 у верхньому підповерсі. Для збереження відкотних штреків і зручності провітрювання вибоїв у період їхнього проведення над штреками залишають запобіжні цілики вугілля, утворені шляхом проведення паралельно штрекам спеціальних просіків без підривання бічних порід. Відкотні штреки й просіки з'єднують печами.

Після проведення підготовчих виробок у виїмковому полі утворюються довгі стовпи по простяганню. Очисні роботи починають з розрізної печі верхнього підповерху в напрямку до заднього бремсберга. Для більшої стійкості покрівлі створюють ламану лінію вибоїв; очисні роботи в нижньому підповерсі ведуть з відставанням на 10—20 м від верхньої лави в тому ж напрямку до заднього бремсберга.

Проміжний штрек погашають по мірі посування вибоїв-лав. Під час відпрацьовування першого виїмкового

поля ведуть підготовчі роботи в другому.

Очисні вибої у виїмковому полі посуваються в напрямку, протилежному загальному напрямкові відпрацьовування поверху. Одночасно в роботі (у крилі поверху) знаходяться два бремсберги. Розміри виїмкових полів складають 600— 700 м.

57

При відпрацьовуванні виїмкових полів довгими стовпами по падінню (підняттю) у кожній ділянці розташовують одинарні або спарені лави. Транспортують вугілля у напрямку руху вибою.

В нарізні роботи входить нарізка розрізних печей, від яких ведуть очисну виїмку. Форма очисних вибоїв при стовпових системах: прямолінійна, стелеуступна або підошвоуступна.Очисні роботи в лавах включають виїмку вугілля, доставку, кріплення вибою, перенесення конвеєра, кріплення й управління покрівлею, доставку матеріалів і устаткування, допоміжні роботи.

Використання комплексів устаткування, що складаються з комбайна (струга), пересувного конвеєра й механізованого кріплення, дозволяє по мірі виїмки вугілля комбайном по черзі за допомогою домкратів пересувати секції кріплення, перекриваючи оголений простір вибою лави. Крім пересування секцій кріплення за допомогою гідродомкратів пересувають конвеєр по всій довжині лави разом з комбайном у нове положення.

Виїмка й навантаження вугілля на конвеєр можуть бути механізовані за допомогою стругової установки.

До переваг стовпової системи розробки відносять: незалежність проведення підготовчих і очисних робіт при відпрацьовуванні виїмкових полів; низькі витрати на підтримку виїмкових виробок і дорий їхній стан у процесі очисних робіт; завчасне проведення підготовчих виробок, що дозволяє одержати додаткові розвідницькі дані про геологічні особливості розроблювального пласта, забезпечити попереднє осушення обводнених ділянок, знизити кількість метану в очисних вибоях, поліпшити температурний режим у шахті при веденні робіт на глибоких обріях; можливість погашення виїмкових виробок частинами по мірі посування очисних вибоїв, що забезпечує регулярність витягу металевого кріплення; зменшення витоків повітря; при розробці самозаймистого вугілля можливість ізоляції вогнищ пожеж у виробленому просторі. До недоліків: великий обсяг підготовчо-нарізних робіт; великі витрати на провітрювання підготовчих виробок, тому що вони значно віддалені від вибоїв; великі первісні витрати на гірничі роботи.

Система розробки довгими стовпами по простяганню без поділу поверху на підповерхи. Систему застосовують при довжині крил шахтного поля 2— 2,5 км, потужності пласта до 3,5 м і пологому заляганні. До початку очисних робіт у поверсі проводять відкотний та вентиляційний штреки з просіками до границі шахтного поля. Виїмку вугілля виконують у зворотному порядку — від меж шахтного поля до ствола (рис. 6.7).

При відпрацьовуванні тонких пластів поверхові штреки з метою залишення породи в шахті проводять широким вибоєм. До моменту закінчення відпрацьовування першого поверху повинний бути підготовлений другий, для цього проводять поверховий відкотний штрек із просіком. Як вентиляційний штрек може бути використаний відкотний штрек першого поверху, іноді для цієї мети проводять новий вентиляційний штрек. Висоту поверху при цій системі приймають у межах 150—300 м. Система розробки довгими стовпами по простяганню з

56

уклонному полі — у зворотному напрямку. При такому (комбінованому) способі в період будівництва шахти вводять в експлуатацію найближчі до стволів панелі, чим забезпечується скорочення термінів будівництва й первісних капітальних витрат. Відпрацьовування ж уклонних панелей можливі зворотним ходом, тому що головний відкотний штрек буде вже проведений, а пласт дорозвідан до меж шахтного поля.

Поверх у шахтному полі (чи ярус у панелі) може відпрацьовуватися прямим чи зворотним ходом. Якщо запаси поверху відпрацьовують від капітального бремсберга (уклону) у напрямку границь шахтного поля, то такий порядок називають відпрацьовуванням поверху прямим ходом (рис. 5.7, а), а якщо від границь шахтного поля до бремсберга (уклону) — відпрацьовуванням поверху зворотним ходом (рис. 5.7, б).

Кожному порядку відпрацьовування поверхів (ярусів) належать свої переваги й недоліки. Так, відпрацьовування поверху прямим ходом дозволяє швидко почати очисні роботи. Для цього необхідно провести транспортний і вентиляційний штреки усього лише на кілька десятків метрів від бремсберга (уклону) і з'єднати їх розрізними печами. Однак у цьому випадку штреки, проведені по пласту, постійно знаходяться під дією посиленого тиску обвалених гірських порід, викликаного очисними роботами. Особливо складні умови створюються у вентиляційних штреках, вище і нижче яких (крім першого) знаходиться вироблений простір. Штреки приходиться постійно ремонтувати, для їхньої охорони залишати цілики вугілля. У результаті витрачаються значні кошти на ремонт, збільшуються втрати корисної копалини.

Недоліком відпрацьовування прямим ходом є і те, що вибої лави і відкотного штреку розташовуються порівняно близько один від одного, що зумовлює взаємні перешкоди в роботі підготовчого вибою й навантажувального пункту лави. При непередбаченій зустрічі геологічного непереходимого порушення проведення штреку припиняється. За цей час лава, підійшовши до порушення, виходить з числа діючих. При недоліку чи відсутності резервних лав це приводить до зниження видобутку вугілля на шахті.

При відпрацьовуванні поверху прямим ходом відбуваються витоки повітря

49

Рис. 5.7. Порядок відробки поверхів (ярусів): а – прямий; б – зворотний; 1 – конвеєрний бремсберг; 2 – хідники; 3 – поверховий відкотний штрек; 4 – поверховий вентиляційний штрек

через вироблений простір, що погіршує провітрювання, а іноді вимагає й зупинки лави через придуху.

Зазначені недоліки усуваються при відпрацьовуванні поверху зворотним ходом: поліпшуються умови підтримки штреків, зменшуються витоки повітря. Відсутність робіт із проведення штреків поблизу очисних вибоїв дозволяє більш інтенсивно й ритмічно вести очисні роботи й збільшити навантаження на лаву.

Однак і відпрацьовуванню зворотним ходом належать недоліки: збільшуються первісні витрати, терміни будівництва шахти й обсяг проведених підготовчих виробок; виникають труднощі у відновленні відкотних штреків у якості вентиляційних при відпрацьовуванні розташованого нижче поверху, кріплення яких сильно деформується за лавою; обмежується навантаження на лаву за газовим фактором.

Застосовувати відпрацьовування поверху зворотним ходом рекомендується при потужності пласта більше 0,7—0,9 м, розмірах крила шахтного поля (чи панелі) по простяганню не більше 2 км, а також при помірному виділенні метану. Недоцільно відпрацьовувати поверх зворотним ходом у наступних випадках: при застосуванні в шахті прямоточного провітрювання, коли вихідний струмінь повітря надходить у вентиляційний ствол, розташований у меж шахтного поля; при заляганні пласта в породах, схильних до здимання; на викиднебезпечних пластах, а також при підготовці пластів польовими штреками.

Яруси в панелі відпрацьовуються так само, як поверхи в шахтному полі.

Пласти в свиті можуть відпрацьовуватися одночасно чи послідовно. Одночасне відпрацьовування великого числа пластів викликає значну розкиданість гірничих робіт. Послідовне відпрацьовування пластів у свиті по одному забезпечує високу концентрацію гірничих робіт, однак не завжди є раціональною й бажаною. При рішенні питання про число одночасно розроблювальних пластів необхідно враховувати їх зближеність, марки, якість вугілля, наявність викидо - і ударонебезпечних пластів тощо.

При сучасному рівні механізації очисних робіт і навантаженнях на вибій можна приймати до одночасної розробки 2…3 пологих і до 10…12 крутих вугільних пластів. Ця різниця порозумівається тим, що на пологих пластах маються більш широкі можливості для розміщення фронту очисних вибоїв, чим на крутих. Істотно вище й навантаження на лаву через широке застосування засобів комплексної механізації.

При однаковому видобутку число одночасне розроблювальних пологих пластів на антрацитових шахтах менше, ніж на вугільних. Це порозумівається більш сприятливими умовами розробки антрацитових пластів. Крім того, середня щільність антрациту на 20 % вище, ніж кам’яного вугілля. У сукупності цих факторів навантаження на лаву на антрацитових пластах на 50—70 % вище, ніж на вугільних.

При розробці крутих пластів уводять поняття “коефіцієнт одночасності”, тобто число, що показує, яка частина сумарної потужності пластів у свиті використовується одночасно, забезпечуючи проектну потужність шахти. Він не повинний перевищувати 0,75, а при наявності більше 50 % пластів, небезпечних з раптових викидів вугілля й газу — 0,6. При цьому запасів вугілля в межах поверху має бути достатнім для ведення робіт не менше ніж на 8…10 років.

Пласти свити можуть розроблятися в спадному, висхідному чи змішаному порядку. При спадному порядку виїмка пластів починається з верхнього. При цьому відбувається надробка нижніх пластів, що виявляється в збільшенні гірського тиску на кріплення виробок. Вплив надработки поширюється на обмежену глибину (рис. 5.8).

При висхідному порядку першим виробляється нижній пласт. При цьому відбувається підробіток верхнього пласта, що виявляється в різній формі: опусканні

50

пластів потужністю 1—3 м з хитливими бічними породами. При цьому варіанті системи знижуються витрати на видобуток корисної копалини, забезпечується стійкий стан гірничих виробок, пройдених по вугільному масиві. Випередження очисних робіт у верхніх підповерхових щодо нижніх складає 15—30 м.

Унаслідок сильного пилоутворення в нижній лаві для перепуску вугілля в нижньому підповерху утворюють передовий вуглеспускний скат, у якому передбачають відділення для вугілля й вентиляції.

Суцільна система розробки з розподілом поверху на підповерхи й проведенням дільничних бремсбергів у виробленому просторі застосовується при розробці пластів потужністю до 1,2 м, багатогазових, схильних до раптових викидів вугілля й газу, з геологічними порушеннями, що не дозволяють мати довгі лави (рис. 6.6).

У цьому варіанті вибій нижнього підповерху випереджає вибій верхнього. Для кожного підповерху проводять самостійні підповерхові штреки з залишенням між ними ціликів вугілля. Якщо пласт схильний до самозаймання, то вентиляційні струмені розділяють бутовою смугою, що зводиться між вентиляційними й відкотними підповерховими штреками. При цьому варіанті суцільної системи розробки відсутні вибої і випереджальні підготовчі виробки, однак проведення й підтриммання дільничного бремсберга у виробленому просторі відрізняється високою складністю.

Особливістю застосування цих систем є незалежне ведення очисних і підготовчих робіт у межах розроблювального шахтного поля.

Систему доцільно застосовувати при розробці вугільних пластів потужністю від 0,8—1 до 3,5 м, коли кількість пустих порід з підготовчих вибоїв значно скорочується. При кутах падіння пласта до 12° варто застосовувати системи розробки довгими стовпами по падінню (підняттю), а при кутах більше 12° - довгими стовпами по простяганню або стовпами по падінню зі щитовими перекриттями.

Довжина лави не повинна перевищувати 100—130 м виходячи з умов прояву гірського тиску. Довжина виїмальних стовпів може сягати 1500—2000 м.

Підготовчі роботи полягають у проведенні виробок (вентиляційний і відкотний штреки, бремсберги й уклони, просіки) вузьким вибоєм по пласту корисної копалини. Ті ділянки, що в результаті ведення очисних робіт виявляються у виробленому просторі, погашаються. Застосовується поверхова панельна й погоризонтна підготовка. Звичайно поверх поділяють на два, рідше три підповерхи (підяруси). При цьому відпрацьовування верхніх підповерхів здійснюють з випередженням нижніх на 20—30 м.

55

випередженням, і при цьому утворюється магазинний уступ. У ньому накопичується вугілля, що випускають через люки по мірі підходу потягів з порожніми вагонетками. Розміри магазинного уступу до 20— 25 м по підняттю й до 10—12 м по простяганню пласта.

У залежності від конкретних гірничо-геологічних умов охорону штреків, пройдених по пласту, здійснюють ціликами вугілля (розміри по падінню 8—12 м, по простяганню 5—6 м), костровим або кущовим кріпленням (рис 6.4).

Польову підготовку застосовують на пластах, схильних до самозаймання, небезпечних з викидів вугілля й газу, зі слабкими бічними породами й підошвою. Польові штреки розташовують у підошві пласта на відстані 5—20 м від нього. Лаву зі штреком з'єднують гезенками, що проводяться буровибуховим способом або за допомогою буросбійних машин на відстані 5—8 м один від іншого.

Вентиляційні штреки проходять по завалі, залишаючи охоронні цілики вугілля, що мають розміри по падінню 6—8 м,. по простяганню 4,5—5 м, або бутові смуги. Для суцільних систем розробки характерний розподіл поверху по падінню на підповерхи, а по простяганню — на виїмкові поля.

Суцільні системи розробки з проведенням передових дільничних бремсбергів (рис. 6.5) застосовують при розробці крутих

54

масиву, утворенні тріщин, осушенні й дегазації верхніх пластів тощо. Вплив підробітку позначається при будь-якій відстані між пластами. При зближеному їхньому заляганні деформації можуть бути настільки істотними, що розробка підроблених пластів стає неможливою.

При змішаному порядку першим відпрацьовується один із середніх пластів свити.

Якщо пласти можна розробляти в будь-якій послідовності, то вони вважаються незалежними. Пласти, для раціональної розробки яких необхідно враховувати їхнє спільне залягання, називаються зближеними.

Основним вважається спадний порядок розробки пластів.

Розрізняють пластову, польову й пластово - польову, а також індивідуальну й групову підготовку пластів.

При пластовій індивідуальній підготовці всі виробки, включаючи й основні, проводять і підтримують по кожному із пластів. При польовій підготовці основні виробки (головні штреки, бремсбреги, уклони) проводять по пустих породах.

При пластово-польовій підготовці основні й поверхові штреки проводять по пустих породах на деякій відстані від пласта, а допоміжні — по пласту. Для з'єднання польової виробки з пластовими додатково проводять квершлаги чи гезенки. Пластово-польова підготовка знаходить широке застосування при розробці потужних пластів, особливо, якщо вони схильні до самозаймання, оскільки дозволяє знизити втрати вугілля в ціликах, що залишаються для охорони пластової виробки.

При груповій підготовці основні виробки (звичайно з тривалим терміном служби) проводять загальними для групи чи всіх розроблювальних пластіів. Вони можуть бути польовими чи пластовими.

Контрольні питання

Яка раціональна довжина стовпа при погоризонтній підготовці шахтного поля?

Якими виробками й при яких умовах здійснюється групування похилих хідників при погоризонтній підготовці?

Якими властивостями характеризується стабільність довжини лави при погориэонтній підготовці?

Яким чином підвищується концентрація очисних робіт (у просторі) при погоризонтній підготовці?

Які системи розробки найбільш поширені при панельній підготовці шахтного поля?

Визначити раціональне число панелей у бремсберговій частини при розмірах шахтного поля по простяганню 5000 м.

Яким фактором обмежується максимальна довжина панелі по падінню при відпрацьовуванні уклонної частини шахтного поля?

Яка підготовка шахтного поля найбільш раціональна при розкритті похилими стволами?

Особливості проведення підготовчих виробок при груповому способі підготовки.

Переваги групової підготовки.

Сутність погоризонтного способу підготовки для групового відпрацьовування пластів.

51

Рис. 6.4. Суцільна система розробки з доставкою вугілля на передній бремсберг

Рис. 6.3. Суцільна система розробки крутого пласта з прямолінійним вибоєм

Рис. 6.5. Суцільна система розробки пологого пласта з проведенням дільничного бремсберга по виробленому простору: 1,6 – вентиляційний та відкотний штреки; 3 – проміжний штрек; 4 – людський хідник; 5 – дільничний бремсберг; 7- хідник; 8 – розрізна піч; 9 – капітальний бремсберг