Материал: Разработка эффективной технологии выемки мощных пологих пластов на участках с ограниченными размерами

Выемочный столб разрезается на блоки длиной до 80 м по простиранию. Между блоками оставляется целик угля для противопожарных мер (для изоляции отработанного блока). Ширина барьерного целика 10 м. Между вентиляционным и конвейерным штреками проводятся камеры. Ширина камер 6 м. Междукамерные целики приняты шириной 6 м. Камеры проводятся от конвейерного к вентиляционному штреку. Для крепления камер используется анкерная полимерная крепь с химическим закреплением анкеров в шпурах. Отработка междукамерных целиков производится в направлении от вентиляционного к конвейерному штреку диагональными заходками. Угол наклона заходок к оси камер 60-65°. Ширина заходок 3,3-3,4 м, длина около 7 м. При отработке междукамерных целиков через каждые три заходки оставляется подзавальный целик шириной 1,7-1,8 м. У конвейерного и вентиляционного штреков оставляются целики угля шириной 3 и 2 м.

Транспорт угля осуществляется самоходным вагоном до скребкового конвейера, который установлен в вентиляционном (нижнем) штреке. В этом случае обеспечиваются безопасные условия при разгрузке вагона и транспортирование угля конвейером.

Проветривание горных работ при проведении камер осуществляется за счет вентиляторов местного проветривания, а при отработке между- камерных целиков - за счет общешахтной депрессии.

Отработка междукамерных целиков производится без проведения опережающей камеры. При такой схеме отработки распределение горного давления осуществляется между краевой частью пласта отрабатываемого выемочного столба, погашаемым междукамерным целиком и подзавальными целиками. Запасной выход из заходки обеспечивается как вверх на вентиляционный штрек, так и вниз - на конвейерный штрек. Схема предусматривает погашение междуштрекового целика шириной 30 м после отработки 2-3 междукамерных целиков. При погашении между штрекового целика комбайн перегоняется в сбойку между конвейерным и вентиляционным штреками и тупиковым забоем, отрабатывает целик, оставляя предохранительные целички сверху и снизу шириной по 2-3 м.

Рис. 4. Схема подготовки и отработки выемочных блоков с барьерным целиком и погашением междуштрекового целика: 1 - комбайн; 2 - вагон; 3 - скребковый конвейер; 4 - барьерный целик; 5 - междукамерный целик; 6 - камера

Применение рассматриваемой технологической схемы (рис. 13) позволяет повысить безопасность отработки пожароопасных пластов; при отработке одного блока производится сразу же изоляция от выработанного пространства. Применение барьерного целика позволяет совмещать очистные работы с работами по подготовке нового блока.

Средние показатели при использовании данной схемы при отработке пласта 7-7а составили: суточную нагрузку на забой около 800 т, месячную - 16-18 т, производительность труда рабочих очистного забоя 30-32 т/вых.

.4 Анализ технологических схем отработки угольных пластов короткими очистными забоями

Создание высокопроизводительных проходческих комбайнов, быстроразборных скребковых конвейеров, самоходных на пневмоколесном ходу вагонов, совершенствование анкерного крепления выдвигают камерно-столбовую систему разработки пологих пластов в число конкурентоспособных.

За последние годы объемы применения камерно-столбовой системы на шахтах Кузбасса и России растут, на ряде шахт успешно отрабатываются этой системой угольные пласты на тех участках, которые невозможно было отрабатывать системой длинных столбов.

Анализ технологических схем показывает, что параметры схем изменяются в широких пределах и в каждом конкретном случае уточняются опытом.[6]

Ширина камер принимается равной 2,5-6 м, ширина междукамерных целиков изменяется от 4 до 15 м. Высота камер и междукамерных целиков принимается соответствующей вынимаемой мощности пласта. Длина захо- док зависит от ширины междукамерных целиков, а ширина заходок изменяется от 3 до 6,5 м. Площадь и форма подзавальных целиков определяются опытным путем, длина целиков соответствует длине заходок, а ширина изменяется от 1 до 3 м.

Камерно-столбовые системы различаются многообразием разработанных вариантов и классифицируются нами следующим образом (рис. 32).

По назначению они подразделяются на две группы: для отработки основных запасов в пределах всего шахтного поля (основная технологическая схема), для отработки оставленных запасов и непригодных для отработки длинными очистными забоями с использованием механизированных комплексов (вспомогательная технологическая схема).

По углу падения камерно-столбовые системы делятся также на две группы: для отработки пластов пологого падения и для отработки наклонных и крутых пластов.

По мощности отрабатываемых пластов системы можно разделить на две группы: для отработки пластов средней мощности и для отработки мощных пластов с вынимаемой мощностью более 3,5 м.

По способу выемки угля в междукамерных целиках выделено три группы схем: с буровзрывной выемкой, с комбайновой выемкой, с гидроотработкой угля.

По управлению горным давлением в очистных и подготовительных выработках схемы разделены на две группы: с полным обрушением кровли, с ограничением смещения пород и исключения выхода сдвижений пород по дневной поверхности.

Наибольшее распространение камерно-столбовая система разработки получает при отработке пологих пластов. Поэтому дальнейшая классификация технологических схем выполнена для пластов пологого падения .

По способу подготовки и отработки пластов схемы подразделяются на три группы: с лавной, блочной, столбчатой подготовкой. По направлению отработки пластов схемы подразделяются на три группы: с отработкой по простиранию пласта, по падению, с отработкой диагональными участками.

По расположению камер, являющихся основным элементом системы, схемы можно разделить также на три группы: с расположением камер по простиранию пласта, по падению, с диагональным расположением камер.

4. Выводы

1.      Камерно-столбовая система характеризуется низкими сравнительно с длинными лавами капитальными затратами, простой организацией работ, повышенной маневренностью, что придает ей высокую степень адаптируемости к различным горно-геологическим условиям, обеспечивает легкое совмещение с другими системами разработки.

2.      За счет маневренности и возможности механизации всех технологических процессов камерно-столбовая система позволяет обеспечивать высокую концентрацию горных работ, производительность труда рабочих и хорошую нагрузку на очистной участок.

3.      Камерно-столбовым системам присущи следующие недостатки:

-              высокие потери угля, более 20 %;

-              трудность проветривания горных работ и опасность возникновения эндогенных пожаров;

-              обязательное тщательное обоснование параметров камер, междука- мерных целиков для эффективного управления обрушением пород кровли.

4.      Отечественный опыт отработки угольных пластов камерностолбовыми системами является незначительным, в связи с чем геомеханические процессы, связь их с технологическими процессами в различных горногеологических условиях изучены мало. Разнообразие горно-геологических условий обусловило применение большого количества различных вариантов технологических схем с камерно-столбовыми системами, что не всегда способствует их эффективному и безопасному использованию.

5.      Отсутствие систематизации технологических схем с камерно-столбовой системой разработки, научно обоснованных методов выбора параметров системы разработки способствует необоснованному созданию новых вариантов схем на шахтах, что дополнительно осложняет вопрос по обеспечению контроля за безопасностью отработки угольных пластов. Назрела и является актуальной задача по разработке типовых вариантов технологических схем с камерно-столбовой системой и научно обоснованных методов расчета и выбора основных параметров технологических схем.

6.      Имеется много разновидностей схем в зависимости от способа отработки междукамерных целиков: с отработкой односторонними заходками, двухсторонними заходками, парными заходками, прямыми заходками, диагональными заходками, открытыми заходками, с отработкой закрытыми заходками[6].

Таким образом, видно, что камерно-столбовая система разработки представляет собой конструкцию из простейших пяти элементов (камер, сбоек, междукамерных целиков, заходок и подзавальных целиков). Обоснованное сочетание указанных элементов в каждых конкретных горно-геологических условиях позволяет своеобразно решать вопросы об управлении горным давлением. Нетрудное изменение параметров элементов системы делает систему высокоадаптируемой к изменяющимся горно-геологическим условиям, а невысокие сравнительно с механизированными длинными очистными забоями первоначальные затраты и быстрая их окупаемость ставят данную систему разработки в число высоко конкурирующих систем разработки угольных пластов. Большое количество разработанных вариантов технологических схем с использованием камерно-столбовой системы подтверждают ее легкую адаптируемость к изменяющимся горно-геологическим условиям и эффективность применения.

уголь очистной забой шахта

1. Зайденварг В. Е. Оценка остаточных запасов коксующихся углей на ликвидированных шахтах Кузнецкого и Печорского бассейнов / В. Е. Зайденварг, Д. Т. Горбачев, Н. И. Строк И Уголь. - 2002. - № 6. - С. 21-24.

2. Горностаев В. И. Развитие технологии комбинированной разработки угольных пластов / В. И. Горностаев, В. Н. Фрянов // Уголь. - 2001. - № 7. - С. 22-23.

3. Краткий И. С. Оценка целесообразности внедрения камерно-столбовой системы разработки на шахтах РФ / И. С. Краткий, А. В. Брайцев, С. В. Шатиров II Уголь, - 1998,-№3,-С. 21-35.

4. Климов В. Г. Отработка оставленных целиков угля на шахтах филиала «Ленинскуголь» ОАО «УК «Кузбассуголь» / В. Г. Климов, 3. М. Гараев, Л. М. Коновалов, А.В. Ремезов И Уголь. - 2001. - № 6. - С. 25-27.

5. Ремезов А. В. Определение параметров камерно-столбовой системы при отработке целика угля неправильной формы в пределах горного отвода ОАО «Шахта им. 7 Ноября» / А. В. Ремезов, Л. М. Коновалов, 3. М. Гараев, В. Г. Климов II Совершенствование технологических процессов при разработке полезных ископаемых: сб. науч. тр. / Научно.-техн. центр «Кузбассуглетехнология». - Кемерово, 2001. - С. 11-23.

6. Ремезов А. В. Технологии отработки пологих и наклонных угольных пластов по камерно столбовой системе в ложны горногеологических условиях Издательство «Кузбассвузиздат» - Кемерово, 2005.

. Толмачев С. А. Заключение № 4 на отработку участка пласта Полысаевского-1 в шахтном поле ОАО «Шахта им. 7 Ноября» / С. А. Толмачев; СФ ВНИМИ. - Прокопьевск, 2001.

. Торф Ю. Д. Отработка пологих пластов под ограниченными объектами: сб. науч. собщ. / Ю. Д. Торф, Г. Е. Лукашов, М. Э. Мильграм; ИГД им. А. А. Скочинско- го. - М., 1995. - Вып. 302. - С. 59-66.

9. Торф Ю. Д Короткозабойная технология отработки пологих пластов / Ю. Д. Торф, Г. Е. Лукашов II Уголь. - 1998. - № 7. - С. 18-21.

10. Инструкция по безопасному ведению горных работ на пластах, склонных к внезапным выбросам угля (породы) и газа.(РД05-350-00) М., 2000 г.

. Инструкция по безопасному ведению горных работ на шахтах, разрабатывающих угольные пласты, склонные к горным ударам ( РД 05-328-99). М., 2004. - 96 с.

. Поле шахты им. Шевякова и глубокие горизонты Ольжерасского месторождения в Томь-Усинском районе Кузбасса: геологическое описание и подсчет запасов каменного угля - Ленинск-Кузнецкий : трест Кузбассуглегеология, 1973. - 180 с.

13. Правила безопасности в угольных шахтах ПБ.05-618-03 / ГУЛ НТЦ БП. - М., 298 с.

14. Регламентация порядка перехода на региональное управление выбросо-и удароопасностью свит угольных пластов при проектировании и эксплуатации глубоких шахт. - Л.: ВНИМИ, 1991. - 38 с.

. Технология и механизация подземной разработки пластовых месторождений полезных ископаемых / Бурчаков А.С. и др. - М.: Недра, 1989. - 431 с.

. Угольная база России. Том II. Угольные бассейны и месторождения Западной Сибири. М. ООО «Геоинформцентр», 2003 с