Сплошная система разработки с разделением этажа на подэтажи

Эта разновидность сплошной системы разработки, имевшая в свое время широкое применение на шахтах Донбасса, в настоящее время встречается крайне редко из-за ряда присущих ей крупных недостатков.

Ее применение вызывается двумя обстоятельствами: при необходимости разместить в этаже больший фронт очистных забоев или же при малой длине лавы, вызываемой сложными условиями разработки (например, при наличии частых геологических нарушений, когда не представляется возможным отрабатывать этаж одним сплошным забоем).

В этих случаях прибегают к разделению этажа на подэтажи. Количество подэтажей в этаже обычно не превышает двух.

В наиболее простом варианте системы с последовательным проветриванием забоев, схема которого приведена на рис. 2.7, в пределах этажа кроме этажных штреков (транспортного и вентиляционного) проводится еще и подэтажный[6] (промежуточный) штрек, который является транспортным для верхней лавы и вентиляционным для нижней.

Рисунок 2.7 – Сплошная система разработки с разделением этажа на подэтажи:

а, б – при обособленном проветривании лав с разделением вентиляционных струй путем применения соответственно целика угля и бутовой полосы;

1, 2 – этажный штрек соответственно транспортный и вентиляционный; 3 – под­этажный транспортный штрек; 4 – участковый бремсберг; 4' – то же в проходке; 5 – ходок участкового бремсберга; 5' – то же в проходке; 6 – подэтажный вентиляционный штрек; 7 – вентиляционный ходок

По мере подвигания лав от капитального бремсберга (уклона) увеличивается длина подэтажного штрека, а, следовательно, становятся более дорогими доставка угля по нему и его поддержание. Поэтому при удалении лав на некоторое расстояние от капитального бремсберга (уклона) оказывается целесообразным отказаться от поддержания подэтажного штрека и провести участковый бремсберг для транспортирования из верхнего подэтажа на нижний транспортный штрек.

По мере дальнейшего подвигания лав длина подэтажного штрека увеличивается и опять возникает необходимость в проведении нового бремсберга. Часть этажа, отрабатываемая с помощью участкового бремсберга, называется выемочным полем.

Известны несколько способов проведения участковых бремсбергов. Наибольшее распространение получил способ проведения по обрушенным и уплотненным породам. Понятно, что он может применяться при легко обрушающихся породах, склонных к слёживанию.

Лавы в этаже находятся на некотором расстоянии друг от друга, называемом опережением. Значение опережения выбирается таким, чтобы работы по управлению кровлей в лавах сделать независимыми, а с другой стороны, чтобы за время подвигания верхней лавы на такое опережение можно было бы пройти новый участковый бремсберг в выработанном пространстве. Расстояние между участковыми бремсбергами (размер выемочного поля) может быть определен аналитически и находится в пределах 300–500 м и более.

Транспорт угля по промежуточному штреку и участковому бремсбергу — конвейерный, вспомогательный — напочвенными дорогами или монорельсовый.

Схема проветривания очистных забоев в приведенном на рис. 2.7 варианте системы разработки — последовательная. Ее применение допускается при соблюдении следующих условий:

― количество последовательно проветриваемых лав не более двух;

― пласт не опасен по внезапным выбросам угля и газа и суфлярным выделениям метана;

― общая длина лав не превышает 400 м;

― расстояние между смежными лавами не более 300 м;

― в последовательно проветриваемую лаву по промежуточному штреку дополнительно подается свежий воздух;

― содержание метана в воздухе, поступающем в выше расположенную лаву не превышает 0,5%;

― в промежуточном штреке между лавами оборудованы устройства по осаждению или улавливанию взвешенной в воздухе пыли.

Жесткие требования к последовательному проветриванию лав в этаже вынуждают применять варианты системы разработки с обособленным их проветриванием.

На практике применяются две технологические схемы разделения вентиляционных струй в подэтажах: посредством угольного целика размером 20–30 м между штреками (рис. 2.7, а) и бутовой полосы (рис. 2.7, б). Вторая схема предпочтительнее, так как позволяет оставлять породу от проведения подэтажного транспортного штрека в шахте и исключает потери угля в целиках.

Для отвода исходящей струи из лавы нижнего подэтажа при обособленном проветривании параллельно участковому бремсбергу должен проводиться в выработанном пространстве вентиляционный ходок и устраиваться вентиляционный кроссинг над подэтажным транспортным штреком.

Достоинства сплошной системы разработки с разделением этажа на подэтажи:

― общие для сплошных систем разработки;

― увеличение высоты этажа и количества очистных забоев в нем, обеспечивающие увеличение нагрузки на этаж и пласт.

Недостатки сплошной системы разработки с разделением этажа на подэтажи:

― общие для сплошных систем разработки;

― сложность проведения участковых бремсбергов и ходков по выработанному пространству;

― плохие условия поддержания промежуточных штреков и большие затраты на их ремонт.

Условия применения:

― пологие пласты мощностью до 1,2 м с выдержанным залеганием и устойчивыми боковыми породами и углями, не склонными к самовозгоранию;

― небольшая глубина разработки.

2.7. Сплошная система разработки с выемкой
лавами по восстанию

Применение сплошной системы разработки с выемкой по восстанию обусловливается стремлением предупредить попадание воды в забой на обводненных пластах, а также обеспечить постоянство длины лавы на пластах со сложной гипсометрией.

Первое условие достигается тем, что при выемке по восстанию вода, обильно появляющаяся при обрушении пород в выработанном пространстве, естественным путем стекает в противоположную движению забоя сторону .

Второе — тем, что подготовительные выработки (выемочные бремсберги и ходки) представляется возможным проводить по направлению, то есть строго прямолинейно и по пласту, сохраняя общий уклон для стока воды. Прямолинейность выработки обеспечивает возможность применения конвейерного транспорта на участке.

Встречаются две разновидности сплошной системы с выемкой лавами по восстанию:

― одинарными лавами (рис. 2.8, а);

― спаренными лавами (рис. 2.8, б).

	Рисунок 2.8 – Сплошная система разработки с выемкой по восстанию: а – одинарными лавами; б – сдвоенными лавами;

1, 2 – соответственно транспортный и вентиляционный главные (магистральные)
штреки; 3 – выемочный бремсберг; 4 – вентиляционный ходок;
5 – разрезной просек; 6 – угольный бункер

Подготовка участка состоит в том, что от главных штреков проводятся по восстанию выемочный бремсберг и вентиляционный ходок на длину 30–50 м (размер охранного целика у штрека). Затем проводят разрезной просек и в нем монтируют забойное оборудование. Очистные работы ведут в направлении снизу вверх по восстанию пласта.

Выемочный бремсберг чаще всего проводят с небольшим опережением забоя лавы, породу вместе с углем грузят на конвейер и транспортируют на главный штрек. Проведение бремсберга позади лавы связано со сложностью сооружения узла сопряжения лавы с бремсбергом на тонком пласте при ведении взрывных работ по породе. Охрану же выемочного бремсберга осуществляют кострами или тумбами из железобетонных блоков. Для предупреждения утечек воздуха выкладывается чураковая стенка на глине.

Бортовую вентиляционную выработку со стороны выработанного пространства чаще всего проводят путем восстановления бывшего выемочного бремсберга соседней отработанной полосы, а при выемке спаренными лавами — вентиляционного ходка. На хорошо сохранившихся участках повторно используемой выработки охрану ее осуществляют кострами или тумбами из железобетонных блоков с чураковой стенкой либо бутовой полосой. Породу для полосы получают из проводимой для этих целей бутовой выработки.

Транспорт угля по выемочному бремсбергу — конвейерный, по главному штреку — чаще всего локомотивный. Схема транспорта: лава–3–6–1. Вспомогательный транспорт по наклонным выемочным выработкам — монорельсовый или напочвенными дорогами, по главным штрекам — локомотивный. Для удобства работы локомотивного транспорта оба главных штрека проводятся на одном уровне либо за счет разносторонней подрывки в штреках (в одном — верхняя, а в другом — нижняя), либо транспортный штрек проводится полевым.

Схема проветривания участка: 1–6–3–лава–4–2.

Достоинства сплошной системы разработки с выемкой по восстанию:

― общие для всех сплошных систем;

― возможность отработки весьма обводненных пластов;

― постоянная длина лавы (лав), что исключает монтаж и демонтаж части забойного оборудования в процессе эксплуатации;

― полная конвейеризация транспорта на участке;

― для разновидности системы спаренными лавами — снижение удельного объёма проведения выемочных выработок.

Недостатки сплошной системы разработки с выемкой лавами по восстанию:

― общие для всех сплошных систем;

― ограниченность условий применения;

― большая зависимость показателей работы лавы от угла наклона пласта. Так, по данным исследований Донуги при a=2–4° значение коэффициента машинного времени составляет 0,37–0,39, а при 4–10° он снижается до 0,21, что ведет к заметному снижению нагрузки на забой. Это объясняется ухудшением условий работы забойного оборудования, так как комбайн и конвейер в поперечном сечении получаются наклоненными к поверхности забоя.

Условия применения: пласты с углами падения до 10° любой обводненности и мощностью до 0,8–1,0 м. При большей мощности обычно применяют столбовую или комбинированную систему разработки.