Выбор схемы вскрытия шахтного поля

Схема вскрытия – пространственное расположение сети вскрывающих выработок относительно границ шахтного поля[2].

Схемы вскрытия:

1. По числу транспортных горизонтов делятся на:

1) Одногоризонтные;

2) Многогоризонтные.

1) Одногоризонтная схема вскрытия свиты пологих пластов вертикальными стволами и капитальным квершлагом применяется при угле падения пластов 8˚ — 18˚ и размерах шахтного поля по падению не более 2,7 км. Её отличают относительно большой объём наклонных капитальных выработок, снижающий эффективность производства из-за использования малопроизводительной канатной откатки, а также значительной утечки воздуха, возникающие при движении его по наклонным выработкам в противоположных направлениях.

2) Многогоризонтное вскрытие пологих пластов вертикальными стволами и капитальными квершлагами производится при углах падения пластов 8˚ — 18˚ и размерах шахтного поля по падению от 2,7 до 4 км и более. Схема требует последовательной углубки стволов и проходки нескольких параллельных квершлагов. Если верхняя граница шахтного поля находится сравнительно близко от земной поверхности, для проветривания выработок в каждой панели первого горизонта проходят шурфы или сооружают один фланговый ствол у границ смежных панелей и вентиляции квершлагов.

2. По типу дополнительных вскрывающих выработок:

1) с квершлагами;

2) с гезенками;

3) со слепыми стволами.

3. По расположению главных вскрывающих выработок относительно границ шахтного поля:

1) Центрально-сдвоенное расположение стволов;

2) Центрально-отнесенное расположение стволов;

3) Диагональное расположение стволов;

4) Фланговое расположение стволов;

5) Секционное расположение стволов;

6) Комбинированная схема расположения стволов.

При блоковой отработке в шахтном поле два блока. В центре каждого блока два ствола, обеспечивающие независимую вентиляцию в каждом блоке. Два ствола в центре шахтного поля служат для выдачи всего груза, спуска материалов и людей[1].

Комбинированная схема применяется значительно чаще на крупных шахтах с пологими пластами, в которой сочетаются достоинства центрально-отнесенного и центрально-сдвоенного расположений стволов. Для проветривания бремсберговой части шахтного поля служит вентиляционный ствол, расположенный у верхней границы поля, а уклонная часть поля проветривается через центральные стволы.

На основании исходных данных, в данной курсовой работе угол наклона пластов равен 17˚, размера шахтного поля по падению 2750 м и простиранию 2900 м, принимается схема вскрытия одногоризонтная (бремсберговая часть 1500 м и уклонная часть 1200 м ) с капитальным квершлагом (срок службы которого, равен сроку службы шахты). Схема позволит наиболее эффективно обеспечить вентиляцию шахты, доступ к пластам и транспорт угля на поверхность.Транспортный горизонт будет сооружен на отметке гор.±0.

Правила безопасности при вскрытии шахтного поля

1. Вскрытие и подготовка шахтных полей с опасными и угрожаемыми по внезапным выбросам пластами должны обеспечивать максимальное использование опережающей отработки защитных пластов, заложение подготовительных выработок в неопасных пластах и защищенных зонах и в невыбросоопасных породах, наименьшее число пересечений выбросоопасных пластов, применение столбовых систем разработки, рассредоточение вентиляционных потоков в шахтном поле, возможность секционного проветривания и подсвежения исходящих струй выемочных участков, обособленное проветривание подготовительных забоев, отработку пластов без оставления целиков. Порядок отработки пластов согласовывается Госгортехнадзором России[5].

2. На вскрытие, проведение подготовительных выработок на опасных и угрожаемых по внезапным выбросам пластах разрабатывается и пересматривается не реже одного раза в год комплекс мер по борьбе с внезапными выбросами угля (породы) и газа, который должен пройти экспертизу промышленной безопасности. Комплекс мер по борьбе с внезапными выбросами угля (породы) и газа утверждается руководителем организации.

На основании комплекса мер разрабатываются паспорта вскрытия пласта, а также мероприятия по борьбе с выбросами для включения в паспорт выемочного участка и паспорт проведения и крепления выработок.

Паспорта на вскрытие выбросоопасных пластов, а также на отработку особо выбросоопасных пластов или участков, изменения и дополнения к ним согласовываются и утверждаются техническим руководителем организации. Паспорта на отработку выбросоопасных пластов и вскрытие угрожаемых пластов проходят экспертизу и утверждаются техническим руководителем организации.

ВЫБОР СХЕМЫ И СПОСОБА ПОДГОТОВКИ ШАХТНОГО ПОЛЯ

Подготовкой шахтного поля называют проведение после вскрытия шахтного поля системы подготавливающих горных выработок, обеспечивающих условие для эффективной и безопасной выемки полезного ископаемого. Подготовку шахтного поля обычно ведут частями и по мере их отработки подготавливают следующие части. Существует несколько способов и схем расположения подготавливающих выработок при подготовке угольного месторождения к разработке. Каждая такая схема и способ характеризуются своими индивидуальными особенностями[3].

3.1 Выбор способа подготовки шахтного поля

Способ подготовки шахтного поля – это расположение подготовительных выработок в шахтном поле или его части, относительно пласта и элементов его залегания.

По расположение подготовительных выработок относительно пласта различают (рис. 3.1):

1. Пластовый способ;

2. Полевой способ;

3. Пластово-полевой способ (комбинированный).

Рисунок 3.1 - Пластовая (а) и поле­вая (б) подготовка угольных пла­стов: 1 — главный квершлаг; 2 — пластовый штрек; 3 — полевой штрек; 4 — промежуточный квершлаг; 5 — угольный пласт.

1. Пластовый способ подготовки – это способ подготовки при котором, весь комплекс подготовительных выработок проводится по пласту.

Достоинства способа: попутная добыча угля; получение дополнительной информации об элементах залегания угля; более высокая скорость поведения выработок, малая продолжительность подготовки.

Недостатки способа: дополнительные расходы на поддержание выработок; ограниченная область применения на пластах опасным по внезапным выбросам угля и газа, а так же пластах склонных к самовозгоранию.

2. Полевой способ подготовки – это способ подготовки при которой, весь комплекс подготовительных выработок проводится по породе.

Достоинства способа: расположение выработки вне зоны влияния очистных работ; хорошие условия поддержания выработок; возможность применения на пластах склонных к самовозгоранию.

Недостатки способа: сложные условия проведения выработок в породах с твердостью 5-6 и более; низкие темпы проведения выработок и большая продолжительность подготовки пластов.

3. Пластово-полевой способ – это способ подготовки представляет собой комбинацию двух вышеперечисленных способов.

При подготовке пластов в свите различают два способа подготовки:

1. Индивидуальный способ;

2. Групповой способ.

Индивидуальная подготовка – это способ, при котором весь комплекс подготавливающих выработок проводится для каждого пласта. Индивидуальная подготовка может быть как полевой, так и пластовой. Способ применяется при мощности междупластий >50 м.

Групповой – это способ подготовки, при котором комплекс подготавливающих выработок (групповые выработки) используется для одновременной отработки двух и более пластов.

В данной курсовой работе принимается пластовый способ подготовки пластов, т.к. это позволит увеличить скорость ведения подготовительных работ и обеспечит попутную добычу угля. При подготовке пластов в свите принимается индивидуальный способ подготовки.

3.2 Выбор схемы подготовки шахтного поля

Схема подготовки – характерное расположение подготовительных выработок, объединенных с учетом функционального назначения и обеспечивающих деление шахтного поля на готовые к выемке части[2].

Различают следующие схемы подготовки:

1. Погоризонтная схема;

2. Этажная схема;

3. Панельная схема;

4. Комбинированная схема.

В данной курсовой работе схема подготовки выбирается этажная, т.к. угол падения пластов 17˚, и размер шахтного поля по падению 2750м, по простиранию – 2900м. Бремсберговая часть с размером по падению 1500 метров делится на шесть этажей. Предложенная схема уменьшит количество перемонтажа комплекса.

3.3 Правила безопасности при подготовке шахтного поля

1. При проведении подготовительных выработок с подрывкой боковых пород отставание породного забоя от угольного должно быть не более 5 м.

При проведении выработок по углю широким забоем при ширине раскоски более 5 м необходимо иметь соединенный со штреком закрепленный косовичник, служащий запасным выходом и вентиляционным ходком[5].

В подготовительных выработках, проводимых вслед за очистным забоем, отставание породного забоя от угольного забоя лавы не должно превышать 5 м, если в очистной выработке применяется индивидуальная крепь, 8 м - при механизированной крепи и 11 м - при выемке угля стругами.

2. Запрещается продолжение проходки вертикальной выработки после сооружения ее устья без предварительного перекрытия на нулевой отметке, а также проходка и углубка ствола (шурфа) без защиты полком рабочих, находящихся в забое, от возможного падения предметов сверху.

3. Подготовительные работы в установленных прогнозом опасных зонах необходимо проводить с применением способов предотвращения внезапных выбросов угля и газа и контролем их эффективности или с помощью сотрясательного взрывания в порядке, установленном Госгортехнадзором России.

4. При проведении подготовительных выработок по угольным пластам в установленных текущим прогнозом выбросоопасных зонах должна применяться, как правило, рамная крепь со сплошной перетяжкой пространства между рамами и обязательным забучиванием пустот в закрепном пространстве.

5. В наклонных выработках, предназначенных для передвижения людей, должен быть свободный проход шириной не менее 0,7 м и высотой 1,8 м, оборудованный при углах наклона:

от 7 до 10 град. - перилами, прикрепленными к крепи;

от 11 до 25 град. - трапами с перилами;

от 26 до 30 град. - сходнями со ступеньками и перилами;

от 31 до 45 град. - лестницами с горизонтальными ступеньками и перилами.

В лестничных отделениях стволов и других выработок с углом наклона от 45 до 90 град. лестницы должны устанавливаться с уклоном не более 80 град. и выступать на 1 м над горизонтальными полками, прочно заделываемыми в крепь с интервалом не более 8 м. Лазы в полках должны иметь размеры:

ширина - не менее 0,6 м;

высота - не менее 0,7 м (по нормали к лестнице).

Лазы над первой верхней лестницей должны закрываться лядами. Лазы в стволах и других выработках между соседними полками должны быть смещены на ширину лаза.

4Технология очистных работ

Система разработки – это определенный порядок ведения подготовительных и очистных работ в пределах этажа, яруса или горизонта, увязанный в пространстве и во времени, для данных горно-геологических условий[4].

Подготовительные работы – это комплекс процессов отработки, погрузки и транспортировки горной массы, закрепления крепи, вентиляции, наращивания транспортных устройств, обеспечивающих проведение горных выработок.

Очистные работы – это совокупность процессов отбойки, погрузки отбитой горной массы на забойное транспортное средство, доставка полезного ископаемого от забоя до транспортной выработки.

Факторы, влияющие на выбор системы разработки:

1. Мощность пластов;

2. Угол падения пластов;

3. Механические свойства полезного ископаемого;

4. Свойства боковых пород;

5. Склонность угольных пластов к самовозгоранию;

6. Глубина разработки.

7. Форма месторождения и наличие геологических нарушений.

8. Строение пластов.

9. Крепость и вязкость угля.

10. Кливаж.

11. Количество и взаимное расположение пластов в свите.

12. Газоносность месторождения.

13. Обводненность месторождения.

Системы разработки пластовых месторождений разделяются на два основных класса в зависимости от порядка ведения очистных и подготовительных работ:

1. Сплошная система разработки;

2. Столбовая система разработки;

3. Комбинированная система разработки.

Столбовые системы разработки характеризуются независимым ведением очистных и подготовительных работ в пределах выемочного поля (рис. 4.3.). На момент начала функционирования очистного забоя все подготовительные выработки, соединяющие забой с системой откаточных и вентиляционных выработок шахты, должны быть пройдены на полную длину.

Рис. 4.3. Столбовая система разработки.

В этой связи главной особенностью столбовых систем разработки является отсутствие взаимного влияния подготовительных и очистных работ, что весьма положительно сказывается на эффективности использования современного высокомеханизированного очистного и проходческого оборудования.

Существуют три дополнительных признака классификации систем разработки:

1. Технология выемки угля;

1.1. Длинными очистными забоями;

1.1.1. Выемка на полную мощность;

1.1.2. Слоевая выемка;

2. Подвигание очистного забоя;

2.1. По простиранию;

2.2. По падению;

2.3. По диагонали;

3. Технологическая схема ведения очистных работ с делением:

3.1. Этажа на подэтажи;

3.2. Яруса на подярусы и др.

В данной курсовой работе в задании принята столбовая система разработки с выемкой пластов на полную мощность. Исходя из размеров шахтного поля (по простиранию 2400м, по падению 2850 м) и угла падения пластов (15˚) выбирается система разработки длинными очистными забоями, с подвиганием очистного забоя по простиранию и без деления этажа на подэтажи. Порядок отработки выемочного столба – обратный. Порядок отработки столбов – нисходящий. Управление кровлей – полное обрушение. Транспортировка угля от очистного забоя производится ленточным конвейером. Столбовая система разработки обеспечивает дополнительную эксплуатационную разведку выемочных участков при оконтуривании их подготовительными выработками; погашение выработок по мере подвигания очистного забоя; возможность изоляции выработанного пространства в аварийных ситуациях и повторного использования крепи; хорошее состояние выработок, расположенных впереди лавы в массиве или в зоне разгрузки от горного давления; благоприятные условия для обеспечения надежного и эффективного проветривания очистных забоев.