Порядок отработки этажей и ярусов

ПОДГОТОВКА ОТДЕЛЬНЫХ ПЛАСТОВ ШАХТНОГО ПОЛЯ

ПОДГОТОВКА ПАНЕЛЕЙ

Подготовка панелей осуществляется следующим образом.Отквершлага проходится главный откаточный и параллельный штре­ки (рис. 3.1), около которых в средней части панели сооружают так называемую нижнюю приемно-отправительную площадку, обеспечивающую прием и отправку грузов, идущих от очистных забоев к стволам и обратно.

От приемно-отправительной площадки, вверх по восста­нию пласта проводят комплекс наклонных выработок: бремсберг и два ходка (см. рис. 3.1). Расстояние между бремсбергом и ход­ками составляет 25—30 м. Один из ходков используется для вспомогательного грузового транспорта и оборудуется одноконце­вым канатным подъемом. Ходок со всеми штреками соединяют заездами, которые упрощают маневровые операции при передаче вагонеток с одной выработки на другую. Ходок заканчивается ка­мерой для установки лебедки. ^ Другой ходок используется для спуска и подъема людей в спе­циальных вагонетках, канатно-кресельной дорогой и др.; он также заканчивается камерой. В нижней и верхней частях ходка обору­дуют посадочные площадки — уширения.

Камеры ходков соединяются друг с другом короткими сбойками, которые служат вторыми запасными выходами и для обособленного их проветривания. На вентиляционном горизонте также сооружается верхняя приемная площадка, включающая заезды, обходные выработки и пр. Рядом с камерами сооружаются вен­тиляционный шурф или вентиляционный квершлаг, соединяющий вентиляционные штреки нескольких пластов.

Подготовка ярусов панели осуществляется следующим обра­зом. От ходков в обе стороны проходят ярусные штреки: конвей­ерный, вспомогательный и вентиляционный. У границ панели штреки соединяют разрезными печами, своего рода монтажными камерами для сборки механизированных комплексов. Ярусы отра­батываются обратным ходом—забои лав перемещаются от границ панели в сторону наклонных выработок.

В местах пересечения наклонных выработок с ярусными вспо­могательными штреками сооружаются так называемые промежу­точные приемно-отправительные площадки (см. рис. 3.2). Пер­вая из них—в период подготовки панели, остальные—очередных ярусов. Каждая приемная площадка имеет обычно обходные вы­работки, которые используются для передачи вагонеток с одного крыла панели на другое, а также для вентиляции, выполняя роль воздушных мостов—кроссингов.

После сдачи шахты в эксплуатацию ранее подготовленные очи­стные забои будут постепенно выбывать из числа действующих в связи с отработкой запасов яруса. Поэтому, чтобы поддержи­вать добычу по шахте на проектном уровне, необходимо прово­дить новые выработки. Так, по мере отработки первого яруса подготавливается второй, затем третий ярус и т. д. по той же схеме, что и первый.

Во время отработки первой бремсберговой панели готовят вто­рую панель. Для этого главный штрек проводят до середины оче­редной панели, в пределах которой вновь сооружают весь ком­плекс наклонных и горизонтальных выработок.

По мере отработки запасов в бремсберговой части шахтного поля готовят к отработке первую уклонную часть, расположен­ную у границы шахтного поля, затем вторую и т. д.

Подготовку уклонной панели осуществляют следующим обра­зом. Около главного откаточного и вентиляционного штреков, где предполагается проведение уклона, оборудуют верх­нюю приемно-отправительную площадку или для этого приспосаб­ливают нижнюю площадку бремсберга уже отработанной панели.

От главного штрека вниз по падению проводят уклон и два ходка до отметки откаточного горизонта первого яруса. От ходков в обе стороны, как и в бремсберговой панели, проводят ярусные штреки: конвейерный, вспомогательный (транспортный) и венти-1яционный. Между вентиляционным штреком первого яруса и главным откаточным штреком оставляют целик угля размером 30—40 м.

На границе каждого яруса около наклонных выработок соору­жают так называемые нижние приемно-отправительные площад­ки. Вентиляционный горизонт также оборудуют упрощенной пло­щадкой для вспомогательного транспорта.

По мере отработки запасов первого яруса уклон и ходки уг­лубляют до откаточного горизонта второго, где вновь проводят ярусные штреки, и так до нижней границы панели.

Проветривание горных выработок. При выемке угля в выра­ботки выделяются метан, углекислый газ, продукты взрыва взрывчатых веществ (ВВ), а также угольная и породная пыль. Для создания безопасных и гигиенических условий труда выра­ботки необходимо проветривать, т. е. непрерывно подавать в шах­ту с поверхности свежий воздух, обеспечив при этом его движе­ние в необходимом направлении и с требующейся интенсивно­стью. Это обеспечивается созданием перепада давления (депрес­сии) воздуха за счет механической энергии вентилятора. Венти­лятор, установленный на воздухоподающем столе, называют глав­ным, а депрессию, которую он создает,—общешахтной

Различают нагнетательный, всасывающий и комбинирован­ный способы проветривания. При нагнетательном проветривании давление воздуха на выходе из вентилятора, установленного на воздухоподающем стволе, больше атмосферного, которое сохраняется в устье воздуховыдающего ствола. Этот способ рекомендуют применять на негазовых шахтах, а также на газовых шахтах до II категории по метану при разработке только первого горизонта.

При всасывающем способе проветривания создается разреже­ние воздуха по сравнению с атмосферным в устье воздуховыдающего ствола, на котором установлен, вентилятор. Поэтому в случае остановки вентилятора воздух с поверхности будет поступать в горные выработки и тем самым замедлять процесс их загазирования. Всасывающий способ применяют, как правило, на газовых шахтах.

Рисунок 3.1. - Схема подготовки бремсберговой панели (проекция Иа плоскость пласта):

1 — откаточный штрек; 2 — параллельный штрек; 3 — нижняя приемно-отправительная площадка; 4 — посадочная площадка; 5 — бремсберг; 6 — людской ходок; 7 — грузовой ходок; 8 и 9 — вспомогательный и конвейерный ярусные штреки; 10 — разрезная печь; 11 — вентиляционный штрек; 12—приемно-отправительные площадки (промежуточная в верх­няя); 13—шурф

При нагнетательно-всасывающем способе проветривания име­ются два последовательно работающих вентилятора, установлен­ные в воздухоподающем и

воздуховыдающем стволах. Этот спо­соб применяют при разработке склонных к самовозгоранию угле и значительной протяженности горных выработок.

Проветривание горных выработок в бремсберговой части мо­жет осуществляться по различным схемам. Предположим, что вы­работки в бремсберговых панелях проветриваются по централь­но-отнесенной, т. е. возвратноточной схеме (см. рис. 3.1). Воздух через вспомогательный ствол, выработки околоствольного двора и квершлаг выходит на главный откаточный штрек и разделяется на крылья шахтного поля. По штрекам воздух доходит до па­нельных ходков и по ним поднимается до ярусных конвейерных штреков, Бремсберг в вентиляционном отношении желательно де­лать нейтральным или использовать для отвода исходящей струи. Как правило, следует избегать подачи свежего воздуха по основ­ным конвейерным выработкам, чтобы не сдувалась угольная пыль с конвейерной ленты при перегрузке угля с конвейера на кон­вейер.

По ярусным конвейерным штрекам воздух доходит до лавы, поднимается затем вверх и поступает в вентиляционный ярусный штрек, по которому направляется в вентиляционный шурф (ствол или квершлаг), оборудованный вентилятором. Часть воздуха по ходку уходит вверх для проветривания камер, что необходимо не только для удаления метана, но и для снижения температуры воздуха, который усиленно нагревается от электродвигателей ле­бедок.

Исходящая струя воздуха от проветривания подготовительных забоев ярусных штреков поднимается вверх по бремсбергу и уходит в шурф.

Проветривание горных выработок в уклонных панелях осуществляется по следующей схеме: с главного штрека свежий воздух по ходку проходит вниз до ярусных штреков, поступает по ним в оба крыла панели и далее в очистные забои, а затем по вентиляционным ярусным штрекам выходит на уклон в и людской ходок. Дальнейший путь исходящей струи воздуха может быть двояким. Из крайних уклонных панелей, когда расстояние до центрального вентиляционного ствола более 2,5—3 км, воз­дух может быть выведен на поверхность по ходку отработанной, бремсберговой панели и шурфу (см. рис. 3.1). Однако поддержание длинных вентиляционных сбоек, находящихся в целиках огра­ниченных размеров, обходится дорого. Поэтому при отработке запасов уклонной панели, расположенной близко от центральных ^? стволов, исходящая струя воздуха выводится в вентиляционный, главный штрек, затем в главный ствол и через него на поверхность (см. рис. 3.3). Исходящая струя воздуха от проветривания 5: забоев ярусных штреков поднимается вверх по панельному уклону.

Транспортирование угля в пределах панели осуществляется с применением полной конвейеризации: из очистного забоя (рис. 3.1), по конвейерному штреку до бремсберга (или уклона), а по нему в главный откаточный штрек. По штреку уголь в вагонетах грузоподъемностью 3 т и более доставляется электровозами в околоствольный двор. По главному стволу уголь на поверх­ность поднимается преимущественно в скипах—металлических сосудах, автоматически загружающихся в околоствольном дворе и автоматически разгружающихся на поверхности.

ПОДГОТОВКА ЭТАЖЕЙ

Подготовка горизонта при его делении на этажи производится следующим образом. От стволов и капитального квершлага (рис. 2.11, в и 3.4), как отмечалось выше, проводят откаточный штрек и сооружают нижнюю приемно-отправительную площадку. От нее по восстанию пласта проводят капитальный бремсберг (см. рис. 3.4) с двумя параллельными ходками. Поскольку ходки используются для вспомогательного транспорта, они заканчива­ются камерами для лебедок.

От капитального бремсберга в обе стороны проводят этажные откаточные и вентиляционные штреки. В зависимости от направ­ления отработки этажей в шахтном поле разрезные печи проводят от капитальных ходков на расстоянии 40—50 м при прямом по­рядке отработки этажа или у границы шахтного поля—при об­ратном. Если этаж делится на выемочные поля, то до сдачи шах­ты в эксплуатацию подготовляют первые выемочные поля. Для этого этажные штреки проводят на длину 800—1000 м, а для об­служивания верхних лав сооружают промежуточные бремсберги, ходки и штреки. Разрезные печи при изображенном на рис. 3.4 расположении выработок проведены около капитальных ходков. В местах пересечения наклонных выработок со штреками оборуду­ют приемно-отправительные площадки. Подготовка вентиляцион­ного горизонта производится по одной из ранее описанных схем.

К моменту окончания очистных работ в пределах первого вые­мочного поля должно быть подготовлено второе выемочное поле и т. д. После отработки запасов первого этажа очистные работы переходят на второй этаж, для чего вновь проводят весь комплекс выработок, кроме вентиляционного штрека. В качестве вентиляци­онного используют бывший откаточный штрек.

При отработке запасов последнего этажа в бремсберговой час­ти шахтного поля заблаговременно подготавливают первый этаж уклонной ступени, для чего проводят на длину этажа капиталь­ный уклон и два ходка. Дальнейшая подготовка этажа осущест­вляется по ранее описанной схеме.

Проветривание выработок может производиться по различным схемам. Рассмотрим в качестве примера центральную (возвратноточную) схему (см. рис. 3.4). По стволу свежая струя воздуха пос­тупает в околоствольный двор, затем через участок квершлага выходит в главный откаточный штрек, в ходок и по нему доходит до этажного откаточного штрека. Здесь воздух разделяется на три потока, два из них поступают в крыльях шахтного поля, а тре­тий поднимается вверх для проветривания камер.

Струя воздуха, поступившая на откаточный штрек, разделяет­ся на три части: первая уходит через вентиляционную сбойку в нижнюю лаву, вторая через промежуточный бремсберг и промежуточный штрек поступает в верхнюю лаву, а третья использует­ся для проветривания забоев откаточного штрека. Исходящая струя из нижней лавы через промежуточный вентиляционный штрек и ходок, а из верхней — непосредственно поступает в этаж­ный вентиляционный штрек, а по нему выходит к ходку. По ход­ку воздух спускается вниз до вентиляционной сбойки, проведен­ной по пласту полезного ископаемого на горизонте

Рисунок 3.4. - Схема подготовки бремсбергового горизонта при этажной подго­товке шахтного поля:

1,2 — главные стволы; 3 — квершлаг; 4 — откаточный штрек; 5 — бремсберг; 6,7 — ходки; 8 — этажный откаточный штрек; 9 — промежуточный передний бремсберг; 10— ходок; 11 — вентиляционный штрек; 12 — транспортный штрек; 13 — этажный венти­ляционный штрек; 14—разрезные печи; 15 — вентиляционная сбойка

пересечения его скиповым стволом, по которому воздух выходит на поверх­ность.

Вентилятор установлен вблизи ствола, с которым он соединен специальным каналом. Закрытое со всех сторон надшахтное зда­ние изолирует ствол от окружающей атмосферы, исключая под­сос воздуха в канал вентилятора.

Транспортирование полезного ископаемого на поверхность осу­ществляется следующим образом. Добытый в нижних очистных забоях уголь поступает непосредственно в этажный откаточный штрек, а из верхних лав доставляется с помощью конвейеров, установленных в промежуточных штреке и бремсберге. По этажным штрекам при помощи электровозов уголь в вагонетках транспортируется к капитальному бремсбергу, а по нему ленточным кон­вейером спускается в главный штрек, где вновь грузится в ваго­нетки и через квершлаг и выработки околоствольного двора доставляется к скиповому стволу.

Для перегрузки угля из вагонеток на ленточный конвейер бремсберга ниже обходной выработки промежуточной приемной площадки сооружается специальный приемный бункер А. Для загрузки угля в вагонетки на главном штреке под бремсбергом (см. узел Б на рис. 3.4) также сооружается специальное загрузочное устройство с бункером.

Вскрытие крутонаклонных и крутых пластов, как отмечалось, выше, производится вертикальными стволами и этажными квершлагами.

Горные выработки при данном способе вскрытия проветривают, как правило, по центральной возвратноточной схеме (см. рис. 2.22). Струя свежего воздуха проходит по стволу и через околоствольный двор и откаточный квершлаг поступает на 3 этажный откаточный штрек, где разделяется на две части: одна часть идет вправо, другая — влево, затем обе части поднимаются вверх, омывая очистные забои. По вентиляционному штреку ис­ходящая струя воздуха поступает в вентиляционный квершлаг и через ствол выходит на поверхность.

Схема транспортирования угля в данном случае очень простая: отбитый в лаве уголь под действием собственного веса спускается в откаточный штрек, здесь он загружается в вагонетки и элек­тровозами по откаточным штрекам и квершлагу подается в око­лоствольный двор, а затем по стволам на поверхность.

ПОДГОТОВКА ВЫЕМОЧНЫХ СТОЛБОВ В ПРЕДЕЛАХ ГОРИЗОНТА ШАХТНОГО ПОЛЯ

Подготовка горизонта осуществляется следующим образом. От пластового штрека (см. рис. 2.11,г) проводят конвейерные бремсберги и вентиляционные ходки, которые с двух сторон оконтуривают столб (рис. 3.5). Ходки и бремсберги проводят комплекта­ми: для первого столба три, а для последующих два, если наре­зают одиночные столбы. Расстояние между наклонными выработками определяется длиной лавы, которая может быть равной 180—200 м.

Выемочные наклонные выработки проводят до верхней границы шахтного поля, где их соединяют с главным вентиляционным штреком короткими квершлагами, а между собой—разрезными печами. Таким образом, очистной забой перемещается вниз по падению пласта.

'

Рисунок 3.5. - Схема подготовки выемочных столбов по восстанию пласта при погоризонтной подготовке шахтного поля:

1, 2 — стволы; 3 — квершлаг; 4 — полевов штрек; 5 — пластовый штрек; 6 — конвейерный времсберг; 7 — вентиляционные ходки; 8 — разрезная печь; 9 — квершлаг; 10 — полевой вентиляционный штрек; 11 — воздухоподающий ствол; 12 — вентиляционный квершлаг

В период эксплуатации шахты для увеличения фронта очистных забоев основные штреки (откаточный и вентиляционный можно провести со значительным опережением и дополнительно подготовить выемочные столбы с последующим погашением запасов угля пропущенных участков шахтного ноля.

По мере отработки столбов пластовые штреки погашают, если нет необходимости использовать их для подачи свежего воздуха на крыло, например при разработке весьма газоносных пластов.

Схема проветривания выработок показана стрелками на рис. 3.5. Характерной ее особенностью является прямоточность струи воздуха по выработкам выемочного столба и обособленное проветривание источников выделения метана, а именно: забоев подготовительных выработок; очистного забоя; выработанного пространства, куда метан поступает также из «спутников», т.е., пластов нерабочей мощности, расположенных выше разрабатываемого, и конвейерных бремсбергов, где метан выделяется из отбитого угля, находящегося на ленте конвейера.

Транспортирование угля из лавы производится конвейерами по выемочным бремсбергам на основной горизонт и далее в вагоне как электровозами по главному штреку к квершлагу и стволу.

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ОТРАБОТКИ ОТДЕЛЬНЫХ ЧАСТЕЙ ШАХТНОГО ПОЛЯ

Этажи в шахтном поле могут отрабатываться как сверху вниз, так, и снизу вверх, т. е. в нисходящем или восходящем порядке. На практике в основном применяют нисходящий порядок, что обусловлено его технико-экономическими преимуществами, а на шахтах III категории и, сверхкатегорийных по метану—требова­ниями охраны труда.

Рисунок 3.7. - Последовательность (I-IV) отработки панелей в шахтном поле

При отработке бремсберговой части шахтного поля бремсберг и ходки при нем поддерживают в и массиве угля. Поддерживать же в выработанном пространстве в пределах отработанных этажей приходится только ту часть, по которой не производится транспортирование груза. Кроме того, в этом случае создаются более благоприятные условия для поддержания откаточных штреков, так как ниже их располагается нетронутый массив угля.

Отработка этажей в бремсберговой части шахтного ноля в восходящем порядке ведется весьма редко и только в том случае, когда допускается так называемая возвратноточная схема проветривания, при которой исходящая струя воздуха по людскому ходку движется вниз (при углах наклона пластов менее 10° или при соблюдении условий, предусмотренных ПБ).

Этажи в уклонном поле отрабатываются только в нисходящем порядке. Восходящий порядок неприемлем, так как при этом уклон с ходками пришлось бы проводить сразу на всю проектную длину, ухудшились бы условия поддержания откаточных штреков, метан из выработанного пространства нижних этажей поступал бы через откаточные штреки в действующие выработки.

Приведенные выше соображения в полной мере относятся и к последовательности отработки ярусов в панелях.

Панели в шахтном поле также отрабатывают в определенном порядке. На пологих пластах панели I и II в бремсберговом поле следует отрабатывать последовательно в направлении от центра шахтного поля к границам его, т. е. прямым ходом (рис. 3.7), а уклонные панели III и IV—в обратном направлении. В этом случае в период строительства шахты вводятся в эксплуатацию ближайшие к стволам панели, чем обеспечивается сокращение сроков строительства и первоначальных капитальных затрат. Отработка уклонных панелей возможна без дополнительных затрат, так как концу отработки бремсберговых панелей главный откаточный штрек будет уже проведен до границ шахтного поля. Кроме того, к началу отработки уклонных панелей пласт будет разведан.

При погоризонтной подготовке выемочные столбы бремсберговой части отрабатываются последовательно от центра шахтного поля к его границам. В том случае, когда возникают трудности с размещением необходимого числа действующих лав, например при ограниченном числе пластов, столбы могут нарезаться и отрабатываться одновременно от центра и от средней части каждого крыла шахтного поля к его границам. Фронт забоев увеличивается вдвое. Однако главные штреки при этом придется заранее проводить на значительно большую длину.

Отработка выемочных столбов в уклонной части производится в той же последовательности, что и в бремсберговой, поскольку, как отмечалось выше, воздухоподающий вентиляционный ствол и вентиляционно-дренажный штрек сооружаются у нижней грани­цы в средней части шахтного поля.

ПОРЯДОК ОТРАБОТКИ ЭТАЖЕЙ И ЯРУСОВ

Порядок отработки пласта в пределах этажа в направлении от главного ствола или другой вскрывающей выработки к грани­цам шахтного поля называют отработкой этажа прямым хо­дом (рис. 3.8, а).

Порядок отработки пласта в пределах этажа в направлении от границ шахтного поля к главному стволу или к другой вскрываю­щей выработки называют отработкой этажа обратным ходом (рис. 3.8,6).

При отработке пласта в пределах этажа прямым ходом для ведения очистных работ достаточно провести откаточные и венти­ляционные штреки всего лишь на несколько десятков метров от капитальной вскрывающей выработки и соединить их разрезными печами.

При отработке пласта в пределах этажа обратным ходом до начала очистных работ необходимо откаточные и вентиляцион­ные штреки провести до границы шахтного поля. Это увеличивает первоначальные капитальные затраты и удлиняет срок строитель­ства, однако создает благоприятные условия для поддержания штреков, поскольку они находятся в массиве угля.

Расчетно-проектное сравнение показывает, что отрабатывать этаж обратным ходом целесообразно при мощности пласта более 0,7—0,8 м, размерах крыла шахтного поля по простиранию мень­ше 2 км и небольшом выделении метана. Во всех остальных слу­чаях рекомендуют прямой порядок отработки этажей, особенно при фланговом проветривании, когда исходящая струя воздуха поступает в стволы, расположенные у границ шахтного поля; при залегании пласта в породах, склонных к пучению; на пластах, склонных к внезапным выбросам угля и газа, а также при подго­товке пластов полевыми штреками.

Рисунок 3.8 – Порядок отработки этажей:

а – прямым ходом, б – обратным ходом

Важнейшим и непременным условием перехода к отработке этажей обратным ходом являются высокие темпы проведения под­готовительных выработок (до 300 м в месяц).

Приведенные соображения в полной мере относятся и к поряд­ку отработки ярусов. Поскольку длина крыльев панелей и вые­мочных полей обычно не превышает 2 им, следует считать целе­сообразным обратный порядок их отработки.

При погоризонтной подготовке шахтного поля выемочные стол­бы также можно отрабатывать прямым или обратным ходом, но только по падению или восстанию пласта. А это обстоятельство является весьма существенным, поскольку, кроме охраны выра­боток, на направление отработки пласта в пределах выемочного столба оказывают влияние и другие факторы, например: угол па­дения, обводненность, естественная газоносность пласта, отжим угля, расположение транспортного горизонта по отношению к гра­ницам шахтного поля по простиранию. Так, при высокой водообильности пласта его отработка должна производиться по вос­станию с тем, чтобы вода, стекая из выработанного пространства, миновала забой лавы. При высокой газоносности пласта необхо­димо, чтобы схема проветривания выработок была прямоточной, т. е. исходящая струя воздуха, обогащенная метаном, двигалась вверх; при значительном отжиме угля и мощности пласта более 1,5 м особенно при углах падения свыше 6—8° отработка его по восстанию становится опасной.