Вскрытие вертикальными стволами и этажно-горизонтными (этажно-блочными) квершлагами
Сущность вскрытия заключается в том, что шахтное поле по падению делится на горизонты, в каждом из которых располагается лишь один этаж. На каждом горизонте проводятся горизонтальные квершлаги, которыми и вскрываются все пласты в шахтном поле (рис. 5 .15, а). При этажной подготовке квершлаги носят название этажно-горизонтных, а при разделении шахтного поля на блоки — этажно-блочных.
Вертикальные стволы5 первоначально проводятся до уровня транспортного горизонта 1–го этажа, где сооружается околоствольный двор. На вентиляционном горизонте 1–го этажа также сооружается небольшой околоствольный двор для выполнения вспомогательных операций на этом горизонте. Затем на обоих горизонтах проводятся квершлаги, последовательно вскрывающие все пласты. При небольшой мощности наносов вентиляционный квершлаг можно не проводить, а проветривание осуществлять через вентиляционные шурфы. По мере отработки запасов 1–го горизонта производят углубку стволов до уровня транспортного горизонта 2–го этажа, сооружают на нем околоствольный двор и проводят этажный квершлаг. В качестве вентиляционного для него всегда используют бывший транспортный квершлаг 1–го горизонта. В такой же последовательности ведутся работы по подготовке новых этажей.
При этажно-блочной подготовке шахтного поля на каждом горизонте от стволов проводят главные штреки и от них в центре каждого блока — этажно-блочные квершлаги (рис. 5 .15, б). В этом случае способ вскрытия получает название "вскрытие вертикальными стволами и этажно-блочными квершлагами".
Рисунок 5.15 – Вскрытие шахтного поля вертикальными стволами и этажно-горизонтными (этажно-блочными) квершлагами:
а – при этажной подготовке шахтного поля; б – при этажно-блочной подготовке;
1, 2 – ствол главный и вспомогательный; 3, 4 – этажно-горизонтный квершлаг транспортный и вентиляционный; 3’ – этажно-блочный транспортный квершлаг; 5, 6 – этажный штрек транспортный и вентиляционный; 7 – главный штрек; 8 – блочный квершлаг
Вскрытие погоризонтными квершлагами на каждом этаже исключает необходимость проведения по пластам транспортных наклонных выработок — скатов и ходков при них, что значительно упрощает схему подземного транспорта и снижает трудоемкость транспортных работ. Вместе с тем, наличие в шахтном поле большого количества горизонтов при сравнительно небольшом сроке их службы (6..8 лет) имеет и свои существенные недостатки. Как показывает опыт шахт Центрального района Донбасса, где повсеместно применяется этот способ вскрытия, имеют место систематические запаздывания в подготовке новых горизонтов, что сопровождается падением уровня добычи по шахте, увеличением себестоимости 1 т угля. Работы по углубке стволов в условиях действующей шахты весьма трудоемки, дорогостоящи и задалживают много времени. Практически работы по подготовке новых горизонтов ведутся параллельно с эксплуатационными и непрерывно.
Важным вопросом при вскрытии этажно-погоризонтными квершлагами является выбор способа углубки стволов. Применяются следующие способы: сверху вниз, снизу вверх и одновременно сверху вниз и снизу вверх (рис. 5 .16).
|
Рисунок 5.16 – Способы углубки вертикальных стволов: а – сверху вниз; б – снизу вверх |
Преимущественное распространение получили первые два.
Углубка сверху вниз (рис. 5 .16, а) может осуществляться с использованием выработок действующего горизонта с оставлением породного предохранительного целика под зумпфом ствола (1); с устройством предохранительного полка в зумпфе ствола (2); с использованием выработок специально сооружаемого углубочного горизонта (3).
Углубка снизу вверх (рис. 5 .16, б) может осуществляться при наличии уже пройденных выработок на подготавливаемом горизонте по трем схемам: в направлении снизу вверх с последующим расширением его до проектного сечения сверху вниз (4); полным сечением в направлении снизу вверх с временной крепью и магазинированием породы с последующим ее выпуском и возведением постоянной крепи (5); полным сечением в направлении снизу вверх с возведением постоянной крепи и магазинированием породы (6). На практике часто один из стволов углубляется сверху вниз, а второй — снизу вверх.
Для удобства производства работ по углубке стволов и подготовке горизонта почти все шахты, разрабатывающие крутые пласты, имеют по три вертикальных ствола, расположенных на одной промплощадке. Один из этих стволов и отводится для углубочных работ и подготовки горизонта.
По завершении углубки стволов выполняются следующие работы в ниже приводимой последовательности: производится в первую очередь сбойка стволов между собой для организации проветривания за счет общешахтной депрессии (ПБ, §77), затем производится оборудование клетевого ствола, далее сооружается околоствольный двор, проводится этажно-горизонтный квершлаг, осуществляется вскрытие и подготовка пластов к разработке. Очередность проведения выработок определяется проектом. Эксплуатация нового горизонта начинается после принятия его в установленном порядке комиссией с участием представителей Госнадзорохрана труда, Госсанэпиднадзора и ГВГСС (ПБ, §8).
Схема транспорта угля при вскрытии погоризонтными квершлагами на каждом этаже (по рис. 5 .15):
при этажной подготовке шахтного поля: лава–5–3–1;
при этажно-блочной подготовке: лава–5–8–7–3`–1.
Как видно, схема транспорта весьма проста. По всем выработкам горизонта (квершлагам и штрекам) применяется, как правило, один вид транспорта — колесный с электровозной откаткой, что объясняется отсутствием наклонных транспортных выработок.
На вентиляционном горизонте на пластах, опасных по выбросам угля и газа, применяются гировозы.
Схема проветривания шахты:
при этажной подготовке шахтного поля (по рис. 5 .15, а): 2–3–5–лава–6–4–1;
при этажно-блочной подготовке (по рис. 5 .15, б): 2–3`–7–8–5–лава–6–блочный вентиляционный квершлаг–главный вентиляционный штрек–капитальный вентиляционный квершлаг–1.
Достоинства вскрытия вертикальными стволами и этажно-горизонтными (этажно-блочными) квершлагами:
общие для вскрытия вертикальными стволами (п. Error: Reference source not found);
простота ввиду отсутствия наклонных транспортных выработок;
один вид транспорта по всем выработкам горизонта от лавы до околоствольного двора;
сравнительно небольшие первоначальные капитальные затраты в связи с небольшой глубиной стволов и отсутствием наклонных выработок по пластам;
простая схема проветривания шахты;
периодическое техническое обновление горизонтов.
Недостатки способа вскрытия:
общие для вскрытия вертикальными стволами (п. Error: Reference source not found);
большой объем работ будущих периодов по вскрытию и, следовательно, большие капитальные затраты будущих лет;
сложность и высокая трудоемкость работ по подготовке новых горизонтов в период эксплуатации и особенно по углубке стволов; малый срок существования горизонта;
большая длина этажно-горизонтных (этажно-блочных) квершлагов при относительно небольших углах падения пластов; продолжительный период одновременной работы двух горизонтов, когда работы на старом горизонте сворачиваются, а на новом разворачиваются.
Условия применения вскрытия вертикальными стволами и этажно-горизонтными (этажно-блочными) квершлагами:
общие для вскрытия вертикальными стволами;
в первую очередь крутые и крутонаклонные пласты, а также наклонные (свыше 20..25°) при большой угленасыщенности месторождения (большое количество пластов);
для вскрытия этажно-блочными квершлагами — значительные размеры шахтного поля по простиранию (свыше 6..8 км).