Материал: Подземная разработка пластовых месторождений

Исходя из горно-геологических условий данного шахтного поля, схема вскрытия шахтного поля будет осуществляться центрально-сдвоенными стволами (штольнями).

При схеме с центрально-сдвоенными вертикальными стволами все стволы располагаются примерно посередине длины поля по простиранию и имеют чаще всего общую промплощадку. При этом воздух поступает в шахту по вспомогательному стволу, разветвляется на крылья шахты, омывает подготовительные и очистные забои, возвращается к центру шахтного поля и отводится на поверхность по главному стволу. Эта схема применяется при незначительной глубине разработки. Ее достоинства: компактность размещения технологического комплекса на поверхности; меньшие потери угля в целике, оставляемом для охраны стволов, зданий и сооружений поверхностного комплекса; меньшие затраты времени на обеспечение проветривания за счет общешахтной депрессии; возможность использования второго ствола для углубки. Основным недостатком центрально-сдвоенной схемы проветривания являются затруднения с надежной вентиляцией выработок при разработке весьма газоносных пластов и пластов, опасных по внезапным выбросам или суфлярным выделениям метана.

.2 Число подъемных горизонтов

В связи с тем, что размер шахтного поля по падению составляет 4000 м, шахтное поле делится: 2 бремсберговые части по 1500 м каждая и уклонная - 1000 м. Тем самым принимается двух-горизонтная схема вскрытия, которая является одной из основных. Она применяется при пологом и наклонном залегании пластов и размерах шахтного поля по падению не более 4 км. В данном случае пласт залегает под углом α=12.

.3 Способ вскрытия шахтного поля

Способ вскрытия - расположение системы вскрывающих выработок в шахтном поле относительно горизонтальной плоскости с учетом их функционального назначения.

Горные выработки, используемые для вскрытия шахтных полей, делятся на главные и вспомогательные.

К главным вскрывающим выработкам относятся выработки, которые проводят с поверхности земли (вертикальные и наклонные стволы, штольни). С их помощью осуществляется вскрытие шахтного поля с поверхности. Они служат для транспортирования полезного ископаемого и породы, доставки материалов и оборудования, спуска-подъема людей, а также целей вентиляции.

К вспомогательным вскрывающим выработкам относятся слепые стволы, наклонные квершлаги, квершлаги, гезенки, скаты и другие выработки, которые служат для вскрытия пласта или свиты пластов от главных вскрывающих выработок, а также вскрытия нижних горизонтов шахтного поля.

Принимаю способ вскрытия шахтного поля вертикальными стволами. Вертикальные стволы применяют для вскрытия месторождений практически при любых мощностях и углах падения пластов независимо от мощности наносов, глубины разработки, размеров шахтного поля и производственной мощности шахты.

Преимуществами вертикальных стволов по отношению к остальным главным вскрывающим выработкам являются:

большая площадь поперечного сечения, что особенно важно при необходимости подачи в шахту большого количества свежего воздуха;

меньшие расходы по обслуживанию и поддержанию;

возможность совмещения в одном стволе всех необходимых транспортных операций.

Недостатки вертикальных стволов: большая стоимость проходки; цикличность подъемных операций; сложность процесса углубки, создающая значительные затруднения для использования ствола в эксплуатационных целях даже при наличии специального углубочного отделения.

.4 Схема транспорта

Так как данное шахтное поле вскрыто вертикальными стволами, то возможно использование только циклической схемы транспорта, потому что поточная схема реализуется только при вскрытии наклонными стволами либо комбинацией наклонного и вертикального стволов и транспортирование угольной массы будет осуществляться по наклонному стволу при помощи конвейерного транспорта. При циклической схеме угольная масса поднимается по главному стволу при помощи скипового подъема.

.5 Схема вентиляции

В техническом отношении проветривание шахтного поля через центрально-сдвоенные стволы является более совершенным. Именно этой схемой вентиляции и следует воспользоваться.

При центральном расположении стволов вскрытие шахтного поля осуществляется двумя и более стволами. На вскрываемом горизонте стволы сбиваются вентиляционной сбойкой или другой выработкой для создания вентиляционной сети, позволяющей вести дальнейшие работы на вскрываемом горизонте. Затем сооружаются выработки и камеры околоствольного двора. Непосредственное вскрытие пластов производится капитальным квершлагом, проведенным из околоствольного двора.

Достоинства рассмотренной схемы вскрытия: срок службы горизонта равен сроку существования шахты, ее простота и отсутствие необходимости в углубке стволов в период эксплуатации шахты.

Недостатки варианта связаны с наличием уклонных полей, поддержанием в выработанном пространстве вентиляционных выработок большой протяженности, наличием участковых водоотливов в уклонной части шахтного поля, значительными утечками воздуха между бремсбергами (уклонами) и ходками.

6. Подготовка шахтного поля

.1 Схема подготовки

Подготовкой шахтного поля называют проведение основных подготовительных выработок после вскрытия шахтного поля, обеспечивающих условия для подготовки выемочных полей. Подготовка шахтного поля характеризуется схемой и способом.

Схема подготовки - пространственное расположение системы основных подготовительных выработок в шахтном поле, при котором оно разделяется на части, обеспечивающие условия для подготовки выемочных полей. На выбор схем и способов подготовки, шахтных полей влияют горно-геологические и горнотехнические факторы. Из горно-геологических факторов значимыми являются угол падения и мощность пластов, нарушенность месторождения, газоносность и водообильность пластов, а из горнотехнических - размеры шахтного поля по простиранию, способ проветривания, скорость проведения подготовительных выработок и заданный объем добычи.

Исходя из того, что угол падения пласта составляет α=, можно принять панельную схему подготовки шахтного поля. Этот способ подготовки принимается при углах падения пласта α=

Панелью называют часть шахтного поля, ограниченную по восстанию и падению главными штреками (откаточным и вентиляционным) либо с одной стороны границей шахтного поля (соответственно верхней или нижней), а по простиранию - границами соседних панелей или границей соседней панели с одной стороны и границей шахтного поля с другой и обслуживаемую собственной транспортной выработкой - бремсбергом (уклоном).

Длина панели по простиранию составляет 2500 м, по падению: для бремсберговой части 1300 м, для уклонной - 700 м. Далее панель делится на ярусы для удобства отработки запасов полезного ископаемого.

Ярус - это часть панели, ограниченная по падению и восстанию, соответственно откаточным (конвейерным) и вентиляционным штреками, по простиранию - границами панели.

.2 Порядок отработки панелей

Порядок отработки панелей принимаю обратный. Так как длина крыльев панели намного меньше длины крыльев этажей, ярусы легче подготавливать к отработке в обратном порядке. Поэтому отработка ярусов от границ панелей нашла достаточно широкое применение. При обратном порядке отработки шахтного поля вначале отрабатываются части, расположенные ближе к границам шахтного поля, причем фронт очистных работ как бы перемещается от границ шахтного поля к центру.

По падению (восстанию) панели могут отрабатываться в нисходящем и восходящем порядках.

Нисходящий порядок отработки панелей предусматривает последовательную отработку ярусов в шахтном поле в направлении от верхнего яруса к нижнему. В соответствии с установленными правилами отработка ярусов как в бремсберговой, так и в уклонной части шахтного поля ведется, как правило, в нисходящем порядке, который обеспечивает меньшее содержание метана в вентиляционном штреке. В связи с этим принимаю нисходящий порядок отработки панелей.

6.3 Расположение главных подготовительных выработок относительно пласта

Основные подготовительные выработки могут проводиться по пласту или породе. Выработки, пройденные по пласту, называют пластовыми, по породе - полевыми.

При индивидуальном способе подготовки проводят и поддерживают все основные выработки, необходимые для отработки одного пласта или отдельных его частей. Выработки могут проводиться как пластовыми, так и полевыми.

В данном случае следует применить пластовый способ подготовки, в связи с тем, что главными подготовительными выработками являются вентиляционный и откаточный штреки, которые проводятся по пласту.

При пластовом способе подготовки все основные подготовительные выработки проводят и поддерживают по каждому из разрабатываемых пластов полезного ископаемого. Основные его достоинства - простота технологии проведения выработок и планировки горных работ, меньший выход породы, чем при полевом и пластово-полевом способах; недостатки - значительные потери угля в целиках и затруднения с поддержанием выработок.

Пластовую подготовку необходимо применять для разработки пластов, неопасных по внезапным выбросам и самовозгоранию угля, данный пласт соответствует данным требованиям.

6.4 Вид дополнительной подготовительной выработки

По причине того, что пласт является единственным в шахтном поле, то дополнительные подготовительные выработки не требуются.

.5 Количество пластов, обслуживаемых системой подготовительных выработок

Исходя из данных горно-геологических условий количество пластов - индивидуальное, что значит один пласт.

7. Подготовка выемочных полей

Подготовка выемочного поля (участка) при делении шахтного поля на панели заключается в проведении и оборудовании всех подготовительных выработок в ярусе, панели (при горизонтальном залегании пластов), включая проведение и оборудование ярусных штреков и разрезных печей.

При подготовке выемочного поля я разделил проведение участковых выработок и ведение очистных работ во времени и пространстве. В начале я провожу ярусные вентиляционный и конвейерный штреки на всю длину выемочного поля, разрезную печь, монтирую очистное оборудование и веду уже очистные работы.

.1 Порядок отработки ярусов

Я принимаю нисходящий порядок отработки ярусов, который предусматривает последовательную отработку ярусов в шахтном поле в направлении от верхнего яруса к нижнему. В соответствии с установленными правилами отработка этажей, как в бремсберговой, так и в уклонной части шахтного поля ведется, как правило, в нисходящем порядке, который обеспечивает меньшее содержание метана в вентиляционном штреке.

Направление отработки выемочных полей по отношению к линии простирания пласта.

Исходя из выше указанного направление отработки выемочных полей по отношению к линии простирания пласта, совпадает порядком отработки этажей и является по падению.

7.2 Способ отработки выемочных полей

Я выбираю способ отработки выемочных полей на двухстороннюю транспортную выработку, потому что она может принимать грузопотоки угольной массы с двух лав или с четырех лав, если этаж разделен на подэтажи - соответственно большая производительность шахты.

Недостатком данного способа является то, что при приближении очистного забоя к транспортной выработке она попадает в зону влияния очистных работ и следовательно требуются дополнительные затраты на поддержание выработки.

7.3 Направление отработки выемочных полей по отношению к границам шахтного поля

По простиранию этаж можно отрабатывать как в прямом (от вскрывающей выработки к границам шахтного поля), так и в обратном (от границ к вскрывающей выработке) порядке. Так как размер шахтного поля по простиранию в моих данных весьма велик и мне нужно делить этаж на отдельные выемочные поля, то начинаем отработку от границ к вскрывающей выработке длинными столбами по простиранию, т.е. обратным ходом.

7.4 Рациональная компоновка очистных забоев

Я веду отработку этажа с разделением на подэтажи. Рациональная компоновка очистных забоев для моего случая - одинарный с пластовым расположением участковых выработок.

.5 Расположение участковых подготовительных выработок относительно пласта

Исходя из данных горно-геологических условий получаем, что относительная газообильность относит мою шахту к третьей категории. Поэтому я буду проводить участковые выработки по пласту, потому что крепость угля меньше чем крепость вмещающих пород и соответственно экономически выгодней проводить выработки по углю.

.6 Вид дополнительной участковой подготовительной выработки

В качестве дополнительной участковой подготовительной выработки я использую квершлаг.

8. Способ проведения подготовительных выработок

Наиболее рациональный способ проведения подготовительных выработок - комбайновый, т.е. проходки с механическим разрушением массива, так как имею достаточную мощность угольных пластов, которая позволяет проводить выработки без присечки кровли или почвы, крепость породы, позволяет. Тем самым обеспечиваем высокоскоростную подготовку выемочного столба и более безопасные условия работы в отличие от БВР.

9. Схема проветривания выемочного участка

В настоящее время на угольных шахтах применяют возвратноточную схему проветривания с подсвежением. Прямоточные схемы проветривания почти не применяют из за необходимости проведения и поддержания фланговых выработок что приводит к большим экономическим затратам.

10. Способ управления горным давлением

Управление кровлей - совокупность мероприятий по регулированию проявлений горного давления в рабочем пространстве очистного забоя и прилегающих к нему подготовительных выработок с целью обеспечения безопасности и необходимых производственных условий. Эти мероприятия сводятся к правильному выбору крепи горных выработок, предупреждению массовых обрушений пород, горных ударов и внезапных выбросов угля и газа.

В зависимости от строения, свойства боковых пород, характера проявления горного давления и осуществления мероприятий по регулированию горного давления в угольных шахтах применяют шесть способов управления горным давлением: полное обрушение, плавное опускание, частичная закладка, частичное обрушение, удержание на кострах и полная закладка.

В своем проекте я принимаю управление кровлей - полная закладка. Т.к. это наиболее надежный способ, и возможно его использование вблизи населенного пункта. Существенный недостаток - экономическая сторона.

Назначение способа - предупредить или ослабить интенсивное обрушение основной кровли, уменьшить опускание толщи вышележащих пород путем заполнения выработанного пространства разрушенными породами.

11. Технологии подготовки и отработки выемочных участков

В России большую популярность (порядка 70%) получила двухштрековая подготовка выемочных участков в связи с экономической выгодой и соблюдением правил безопасности.