3.2 Система разработки длинными столбами по простиранию при панельной подготовке шахтного поля

При панельной подготовке существует несколько вариантов столбовой системы разработки, отличающихся друг от друга главным образом числом очистных забоев в пределах панели (2-4) и схемами их проветривания. Выбор числа лав в панели производится путем сопоставления рациональной нагрузки на панель с рациональной нагрузкой на очистной забой.

Рациональная нагрузка на панель зависит от газообильности разрабатываемых пластов и для шахт до III категории по газу находится в пределах 2500-3000 т/сут, а для сверхкатегорийных – 2200-2500 т/сут. Нагрузка на очистной забой колеблется в больших пределах – от 200 до 1000 т/сут. и более. Следовательно, варианты с

2-я лавами принимают только в том случае, когда они обеспечивают рациональную нагрузку на панель. В остальных случаях в панели размещается 3-4 лавы. При этом необходимо учитывать также: угол падения пласта; схему проветривания участка, в свою очередь зависящую от угла падения и газообильности пласта; схему транспорта на участке и глубину ведения горных работ, оказывающих влияние на схему вентиляции и поддержание выработок.

Вариант с 2-я лавами в панели (по одной на крыло) представлен на рисунке 3.1, на котором показано развитие сети выработок, проводимых в пределах панели для подготовки фронта очистных забоев. Он предусматривает применение возвратноточной схемы проветривания участка и охрану ярусных штреков целиками угля. По мере подвигания лавы ярусный конвейерный 9 и вентиляционный 10 штреки погашаются,

1, 2 – соответственно главные откаточный и вентиляционные штреки;

3 – нижняя приемно-отправительная площадка; 4, 5, 6 – соответственно панельные бремсберг, материальный и людской ходки; 7 – посадочные площадки; 8, 9, 10 – соответственно ярусные штреки для вспомогательного транспорта, конвейерный и вентиляционный; 11 – лавы; 12 – обходные выработки; 13 – шурф

Рисунок 3.1 – Система разработки длинными столбами по простиранию с двумя лавами в панели и возвратноточной схемой проветривания

а ярусный штрек для вспомогательного транспорта 8 сохраняется для использования в качестве вентиляционного при отработке нижележащего яруса.

Подготовка запасов всех последующих ярусов производится путем проведения двух спаренных штреков 8' и 9' .

Транспорт угля в пределах панели осуществляется ленточными конвейерами (под лавой устанавливается перегружатель) в последовательности: 11-9-4-1. По главному откаточному штреку он может осуществляться как электровозным, так и конвейерным транспортом.

Вспомогательный транспорт по панельному ходку осуществляется с помощью одноконцевого канатного подъема, а по ярусному штреку 8 монорельсовыми и напочвенными дорогами или же конвейерами.

Проветривание очистных забоев осуществляется в последовательности: 1-5,6-8,9-11-10-13, а подготовительных – с помощью ВМП, устанавливаемых на свежей струе воздуха. Отработанная (исходящая) струя направляется на бремсберг 4, из него на ярусный вентиляционный штрек 10 и через шурф 13 выходит на поверхность.

Недостатками этого варианты являются:

- большой объем работ по восстановлению и ремонту вентиляционных штреков в связи с необходимостью их сохранения для вывода исходящей струи к панельному бремсбергу;

- загазирование верхней части лавы при разработке пластов с высокой газоносностью;

- большие потери угля в целиках, размеры которых возрастают с увеличением глубины разработки.

С переходом горных работ на глубокие горизонты возрастают не только потери угля, но и естественная газоносность угольных пластов. Поэтому на глубинах более 500 м переходят на бесцеликовые способы охраны примыкающих к лавам выработок и прямоточное проветривание добычных участков с подсвежением исходящей струи воздуха, обеспечивающее снижение содержания метана до неопасных концентраций, а, следовательно, и рост нагрузки на очистной забой. Вариант такой системы разработки показан на рисунке 3.2, на котором, в отличие от рисунка 3.1, изображена уклонная панель с отработкой запасов на глубоких горизонтах.

Особенностью этого варианта являются проведение у границ панели фланговых вентиляционных сбоек для отвода исходящей струи воздуха и ярусного штрека за лавой с отставанием от нее не менее чем на 60-180 м (за зоной временного опорного давления) вприсечку к выработанному пространству.

Транспорт угля осуществляется при этом по схеме: 7-5-3-1, а проветривание – 1-3,4-5,6-7-8-2.

Основными преимуществами рассматриваемого варианта по сравнению с предыдущим являются:

- расширение области его применения на пласты с высокой газоносностью и глубокие горизонты;

- снижение потерь угля в недрах;

- рост нагрузки на очистной забой, панель, пласт, а, следова-тельно, и концентрации горных работ;

- сокращение объема проводимых выработок.

Его недостатками являются:

- необходимость поддержания в выработанном пространстве вентиляционного ярусного штрека и двух вентиляционных сбоек на флангах панели;

1, 2 – соответственно главные откаточный и вентиляционные штреки;

3, 4 – соответственно панельные уклон и ходок; 5 – ярусный транспортный (конвейерный) штрек: 6 – ярусный вентиляционный штрек; 7 – лавы; 8 – фланговые вентиляционные сбойки

Рисунок 3.2 – Система разработки длинными столбами по простиранию с проведением штрека вслед за лавой и прямоточной схемой проветривания (уклонная панель)

- сложность проведения штреков вприсечку к обрушенным породам из-за отсутствия средств комплексной механизации производственных процессов.

При наличии четырех лав в панели применяется два варианта в зависимости от мощности и угла падения пласта, газообильности шахты и принятых средств механизации добычи угля.

На рисунке 3.3 представлен вариант с двумя спаренными лавами в крыле панели, при котором отработка ярусов взаимно увязана между собой и обе лавы обслуживаются тремя штреками. При этом могут применяться две схемы проветривания и две схемы транспорта.

Рисунок 3.3 – Система разработки длинными столбами по простиранию с 4-я спаренными лавами в панели

При последовательном проветривании лав с подсвежением свежая струя воздуха подается по конвейерному и материальному штрекам, подсвежающая – по промежуточному (среднему) штреку, а отработанная из верхней лавы выдается на вентиляционный ярусный штрек. Эта схема имеет целый ряд ограничений, изложенных выше в п.2.5.2.

При обособленном проветривании лав свежий воздух поступает по промежуточному штреку, затем расходится по лавам, двигаясь в противоположном направлении (вниз и вверх), и выходит в вентиляционный ярусный штрек. Однако эта схема не может применяться на пластах с углами падения более 10^о, на которых нисходящее движение вентиляционной струи, (имеющее место в нижней лаве) запрещено Правилами безопасности.

Транспорт угля осуществляется по следующим схемам: каждая лава обслуживается транспортным штреком (верхняя – промежуточным, нижняя – нижним) или же обе лавы обслуживаются одним средним штреком. При этом в нижней лаве уголь транспортируется вверх, что при существующих типах конвейеров применимо при углах падения пластов до 12^о. При α ≤ 12^о эта схема предпочтительна, так как позволяет уменьшить количество конвейерных установок в 2 раза с соответствующим снижением амортизационных отчислений и затрат на их обслуживание.

Основным достоинством этого варианта является уменьшение объема подготовительных работ на 33%, так как на 2 лавы проходится 3 штрека, а недостатком – невозможность оснащения лав высокопроизводительными комплексами оборудования на базе механизированных крепей. Спаренные лавы целесообразно применять при разработке тонких пластов мощностью 0,8-1,0 м, залегающих в устойчивых породах и оснащать их комплектами оборудования с индивидуальными крепями, т.е. в том случае, когда возможно поддержание штрека на участке его сопряжения с лавами (рис. 3.3). При индивидуальных крепях это достигается путем выкладки деревянных костров, которые в соответствии с требованиями ПБ не могут возводиться за посадочным рядом стоек механизированной крепи в выработанном пространстве.

Вариант системы разработки с 4-я лавами в панели и обособленным их проветриванием приведен на рисунке 3.4.

Рисунок 3.4 – Система разработки длинными столбами по прос-тиранию с четырьмя лавами в панели и обособленным их проветриванием

Он отличается от предыдущего независимой отработкой ярусов. Каждая из лав оборудована мехкомплексами, обслуживается двумя штреками и имеют обособленное проветривание, указанное на рисунке 3.4 стрелками.

По сравнению с предыдущим вариантом он характеризуется повышенным (на 33%) объемом проводимых выработок. Однако затраты, связанные с этим недостатком, компенсируются за счет повышения концентрации горных работ, роста нагрузки на очистной забой, панель и производительности труда рабочих. Область применения варианта: пласты малой мощности (0,8-1,0 м), когда при наличии двух лав не может быть обеспечена рациональная нагрузка на панель.