Классификация систем разработки

Разнообразие горно-геологических условий залегания угольных пластов и технических средств их выемки предопределяют и многообразие встречающихся вариантов и разновидностей систем разработки, для полной характеристики которых требуется учет многих различных признаков. Все это, в конечном итоге, затрудняет создание единой общепринятой классификации систем.

В настоящее время существует несколько классификаций систем разработки угольных пластов. В их основу положен принцип, предполагающий наличие нескольких основных и дополнительных классификационных признаков.

В качестве основных признаков приняты способ выемки пласта по мощности, длина очистного забоя, направление выемки пласта относительно элементов залегания, а также порядок ведения очистных и подготовительных работ в пределах этажа, яруса или выемочной полосы. По этим признакам системы разработки разделены на классы, которые и составляют основу классификаций.

Пример упрощенной классификации систем разработки угольных пластов приведен на рис. 1.2.

По способу выемки пласта по мощности все системы разработки разделяются на две группы: однослоевые и многослоевые. В первой группе систем выемка пласта производится сразу на полную мощность, то есть без разделения пласта на слои, во второй — с делением его на слои. В зависимости от ориентировки слоев в пласте группа многослоевых систем подразделяется на подгруппы с выемкой наклонными, горизонтальными и поперечно-наклонными слоями.

Рисунок 1.2 – Упрощенная классификация систем разработки угольных пластов

По длине очистного забоя все системы разработки делятся на два вида: длиннозабойные и короткозабойные. К первому относятся системы с длиной забоя свыше 20 м и ко второму с длиной до 20 м. Такое деление в известной степени является условным.

По направлению выемки относительно элементов залегания пласта существуют системы разработки с выемкой по простиранию, восстанию, падению и по диагонали.

По порядку и последовательности ведения очистных и подготовительных работ, то есть принятому порядку подготовки и последующей отработки выемочного участка, системы подразделяются на сплошные, столбовые, камерные, полосовые и комбинированные.

Дополнительными классификационными признаками, учитываемыми в классификациях систем разработки, являются: принцип деления этажа (яруса, полосы[2]) на выемочные поля; характер компоновки очистных забоев в этаже (ярусе, полосе); направление транспортирования угля в выемочном поле; порядок проветривания выемочного участка и способ охраны выемочных выработок. С помощью этих признаков классы систем разработки подразделяются на подклассы, разновидности, подразновидности, типы, подтипы и модификации.

В отечественной практике на угольных шахтах, как правило, применяются системы разработки с длинными очистными забоями, включающие три класса: сплошные, столбовые и комбинированные. Для правильного отнесения системы к тому или иному классу необходимо четко уяснить отличительные признаки, присущие каждой системе разработки этого вида, так как в литературе по этому вопросу нет четких установок и нередко одну и ту же систему относят к разным классам, путая, в частности, столбовые системы разработки с комбинированными.

В табл. 1.1 приведены отличительные признаки длиннозабойных систем разработки, разделенные на основные и дополнительные.

К основным признакам отнесены последовательность ведения очистных и подготовительных работ на участке и условия поддержания выемочных выработок относительно выработанного пространства лавы.

К дополнительным — направление транспорта угля и исходящей струи воздуха по отношению к направлению подвигания очистного забоя. Дополнительные признаки позволяют легко установить класс системы разработки по плану горных работ.

Таблица 1.1 – Отличительные признаки систем разработки

Признаки систем разработки	Классы систем разработки
Сплошные	Столбовые	Комбинированные
Основные	Последовательность ведения очистных и подготовительных работ в пределах участка	Одновременная	Разновременная	Комбинированная
Условия поддержания участковых выработок	В выработанном пространстве или на границе с ним	В массиве угля или в зоне установившегося горного давления	В массиве и в выработанном пространстве (на границе с ним)
Дополнительные	Направление транспорта угля относительно направления подвигания очистного забоя	Противоположное	Совпадает	Совпадает или не совпадает
Направление движения исходящей струи воздуха относительно направления подвигания очистного забоя	Противоположное	Совпадает	Совпадает или не совпадает

А. Системы разработки без разделения
пласта на слои

Глава 2. СПЛОШНЫЕ СИСТЕМЫ РАЗРАБОТКИ

Общие сведения

Сплошные системы разработки характеризуются тем, что очистные и подготовительные работы в выемочном участке ведутся одновременно, взаимосвязаны между собой и движутся, как правило, в одном направлении — от бремсберга, уклона или квершлага к границам шахтного поля, панели или блока; выемочные выработки, обслуживающие очистной забой, поддерживаются в выработанном пространстве, подвержены интенсивному проявлению горного давления, а транспортирование угля по ним производится в направлении, противоположном движению очистного забоя. Сплошные системы разработки могут применяться при любом способе подготовки шахтного поля.

Различают следующие разновидности сплошных систем разработки:

― при выемке лавами по простиранию:

а) лава-этаж (ярус);

б) лава-этаж (ярус) со средним вентиляционным штреком;

в) со спаренными лавами в этаже (ярусе);

г) с разделением этажа (яруса) на подэтажи (подъярусы);

― при выемке лавами по восстанию (падению[3]):

д) с выемкой одинарными лавами;

е) с выемкой спаренными лавами.

Геометрическая их интерпретация представлена на рис. 2.1.

Общими достоинствами сплошных систем разработки являются:

― быстрый ввод очистных забоев в работу;

― небольшие первоначальные затраты на подготовку участка;

― отсутствие большой длины тупиковых выработок, что важно для их проветривания, особенно на газоносных пластах;

― возможность применения различных способов охраны выемочных выработок при слабых боковых породах пласта (особенно почвы).

Рисунок 2.1 – Разновидности сплошной системы разработки:

а – лава-этаж (ярус); б – лава-этаж (ярус) со средним вентиляционным штреком; в – со спаренными лавами в этаже (ярусе); г – с разделением этажа (яруса) на подэтажи (подъярусы); д – с выемкой по восстанию одинарными лавами; е – с выемкой по восстанию спаренными лавами

Общие недостатки сплошных систем разработки:

― неудовлетворительные условия поддержания выемочных выработок, подверженных влиянию очистных работ, и в этой связи — большие затраты на их ремонт;

― отсутствие предварительной разведки пласта подготовительными выработками, а отсюда опасность неожиданной встречи непрогнозируемых геологических нарушений и выхода участка из строя;

― очистные и подготовительные работы не разделены во времени и пространстве, что приводит к взаимным организационным помехам;

― ограничение нагрузки на забой по газовому фактору, хотя в аналогичных условиях она выше, чем у столбовых систем разработки, однако значительно ниже, чем у комбинированных систем с подсвежением исходящей струи воздуха.