Способы расположения и охраны вентиляционных штреков

Вентиляционные штреки при сплошной системе разработки крутых пластов могут проводиться по обрушенным породам (по завалу), по пласту и по пустым породам. В некоторых случаях в качестве вентиляционных могут использоваться бывшие транспортные штреки. Перечисленные способы расположения штреков приведены на рис. 2.11. Отметим, что в подавляющем большинстве случаев они проводятся по обрушенным породам.

Рисунок 2.11 – Способы расположения вентиляционных штреков при сплошной системе разработки крутых пластов:

а – по завалу; б – по пласту с проведением нового штрека на уровне вентиляционного горизонта; , в – по пласту с проведением минусового штрека; г – с повторным использованием бывшего пластового транспортного штрека; д – по пустым породам с проведением нового штрека; , е – с повторным использованием бывших полевого транспортного штрека и углеспускного гезенка; ж – с повторным использованием бывшего полевого транспортного штрека и проведением промежуточных квершлагов

Расположение вентиляционных штреков по завалу на месте бывших транспортных (рис. 2.11, а) вызвано стремлением сохранить одинаковый уровень рельсовых путей на всем вентиляционном горизонте от околоствольного двора до выемочного участка. Штрек в этом случае проводится отбойными молотками из-за наличия в старых выработках неизвлеченных рам металлической или деревянной крепи, крупных глыб обрушенных пород и др.

Попытки применения проходческих комбайнов для проведения выработок по обрушенным породам оказались безуспешными, так как при этом требуется применение забивной опережающей крепи.

Охрана вентиляционных штреков осуществляется бутовыми полосами, угольными целиками, кострами и редко другими видами искусственных сооружений (кусты, кустокостры, бутокостры).

Охрана бутовыми полосами (рис. 2.12, а, б) принимается при проведении штреков по завалу или по пласту угля.

Для выкладки полосы используется порода от проведения штрека. Размер бутовой полосы по падению определяется выходом породы с 1 м штрека и мощностью пласта. На практике он находится в пределах 10–30 м. В нижней части бутовая полоса опирается на полок из обаполов, распилов или стоек, под которыми возводятся два ряда костров: упорных и подупорных.

Рисунок 2.12 – Технологические схемы охраны вентиляционных штреков при сплошной системе разработки крутых пластов:

а –при проведении штрека по завалу; б – бутовой полосой при проведении штрека по пласту; в – целиками угля; г – целиками угля и бутовой полосой; д – кострами;

1 – вентиляционный штрек, проводимый по завалу; 2 – бывший транспортный штрек; 3 – вентиляционный штрек, проводимый по пласту (минусовый штрек); 4 – бывший транспортный штрек, используемый повторно в качестве вентиляционного

Порода под собственным весом подается (бутится) в специально отшиваемые породные ящики шириной 1,8–3,6 м (шаг закладки). При этом меньший размер принимается при слабых, легкообрушающихся породах кровли, больший — при прочных, труднообрушающихся.

Для безопасности работ новый породный ящик сооружается до начала забутовки предыдущего ящика. Максимальное отставание бутовой полосы от забоя при слабых породах кровли — 1,8–3,6 м, а при прочных — до 7,2 м.

В зоне сопряжения лавы со штреком на высоту 4–6 м применяется сдвоенная призабойная крепь и устанавливается ряд кустокостров или костров из шпального бруса.

Охрана вентиляционных штреков бутовой полосой упрощает сопряжение штрека с лавой, исключает потери угля в целиках. В настоящее время применяется весьма широко как основной способ охраны вентиляционных штреков при сплошной системе разработки крутых пластов.

Особенность выкладки бутовой полосы при проведении минусового штрека по пласту (б) состоит в том, что, порода от проведения штрека силой взрыва направляется в породный ящик, что значительно облегчает его проведение. Минусовый штрек располагается ниже уровня вентиляционного горизонта с оставлением целика угля размером равным (2–3) m (где m – мощность пласта). Меньший размер относится к более крепким углям. Забой штрека может располагаться как позади забоя лавы (как показано на рис. 2.12, б), так и впереди.

Достоинства проведения минусовых штреков:

― упрощается технология проведения штрека, и улучшаются технико-экономические показатели проходки;

― отсутствуют глухие трудно проветриваемые тупиковые забои.

Недостатки: усложняется работа транспорта в связи с появлением наклонных выработок (заездов), соединяющих вентиляционный штрек с вентиляционным горизонтом шахты у этажного квершлага при индивидуальной разработке пласта или у промежуточных квершлагов при групповой разработке.

Область применения технологической схемы проведения минусовых штреков с расположением их позади лавы ограничивается пластами с отбойкой угля молотками, так как при выемке комбайнами весьма сложно крепление направляющих роликов для канатов тяговой лебедки. Однако при проведении минусовых штреков с опережением лавы этот недостаток исключается, но теряются преимущества такого способа проведения.

Крупный недостаток минусовых штреков в части транспортных затруднений препятствует их применению на практике, однако, в тех случаях когда проведение вентиляционных штреков по завалу затруднительно, а поддержание связано с большими затратами, их применение может оказаться целесообразным.

Охрана штреков целиками угля (в) применяется при повторном использовании штреков, когда отсутствует порода или количество ее от ремонта выработки недостаточно для выкладки бутовой полосы необходимых размеров. Размеры целиков по падению принимаются равными 8–14 м в зависимости от мощности пласта и крепости угля, по простиранию — 4,5–5,4 м. Чтобы угольные целики не обрушались, под ними возводятся деревянные костры через 1,8 м по простиранию. Пространство между ними перекрывается деревянными стойками в виде органки.

При слабых боковых породах пласта или когда они нарушены ведением очистных работ на вышележащем этаже и при обнажении расслаиваются (при проведении штрека по завалу), применяется комбинированный способ охраны — целиками угля небольших размеров и бутовой полосой (г). Размеры целиков сокращаются до 4–6 м по падению и 3,6–4,5 м по простиранию. Основное назначение целиков в таких случаях сводится к обеспечению хорошего состояния сопряжения лавы со штреком. Потери угля в целиках при этом снижаются.

Охрана целиками угля запрещается на пожароопасных пластах и не рекомендуется на выбросоопасных пластах.

Охрана штреков кострами (е) применяется на тонких пластах при отсутствии породы для выкладки бутовой полосы на пластах, склонных к самовозгоранию угля, когда недопустима охрана целиками угля. При породах устойчивых применяются обычные костры из деревянных стоек, а при породах слабых — из шпального бруса.

На пластах мощностью свыше 1,2 м и при сползающих почвах применяются кусты, кустокостры и бутокостры.

Полевые вентиляционные штреки могут проводиться заново (д), если проведение по завалу весьма затруднительно или их поддержание обходится слишком дорого, или использоваться повторно (е, ж).

При новом проведении штрека соединение его с очистным забоем может осуществляться либо с помощью наклонной вентиляционной сбойки по породе (д), либо с помощью небольшой длины промежуточных вентиляционных квершлагов. В первом случае наклонная сбойка проводится со стороны очистного забоя с помощью отбойных молотков. Следовательно, породы, залегающие между пластом и полевым штреком не должны быть крепкими.

Во втором случае проведение квершлага осуществляется буровзрывным способом. Также необходимо проходить по завалу небольшим сечением вентиляционный штрек и поддерживать его на участке между квершлагами.

При повторном использовании полевых транспортных штреков в качестве вентиляционных они могут соединяться с очистным забоем либо путем использования бывших углеспускных гезенков (е), если они находятся в рабочем состоянии или их восстановление возможно без больших затрат и ущерба безопасности работ, или с помощью коротких горизонтальных квершлагов (ж). При этом над вентиляционным горизонтом остается ленточный целик, что при небольшой высоте этажа приводит к существенным потерям угля.

Вопросы для самоконтроля

1. Дайте определение термина "система разработки".

2. Какие требования предъявляются к выбору рациональной системы разработки?

3. Какой основной признак принят в классификации систем разработки? Перечислите классы систем разработки.

4. Изложите сущность сплошных систем разработки и назовите их отличительные признаки.

5. Перечислите разновидности сплошной системы разработки и дайте их графическую интерпретацию.

6. Изобразите графически сплошную систему разработки пологих пластов лава-этаж с охраной штреков:

― целиками угля;

― односторонней и двухсторонней бутовой полосой;

― с проведением штреков по пустым породам.

Дайте оценку каждого из них и назовите условия их применения.

7. Какой способ охраны вентиляционных штреков при сплошной системе разработки применяется чаще всего на практике и почему?

8. Перечислите условия, в которых при сплошной системе разработки выработки следует располагать по пустым породам. Укажите параметры их расположения относительно пласта и выработанного пространства.

9. Изобразите графически разновидности сплошной системы разработки:

― со средним вентиляционным штреком;

― со спаренными лавами в этаже;

― с разделением этажа на подэтажи; с выемкой лавами по восстанию.

Дайте им оценку и укажите условия их применения.

10. Какие способы охраны пластовых транспортных выработок применяются при сплошной системе разработки крутых пластов? Изобразите их графически, дайте их оценку и укажите условия применения.

11. То же для вентиляционных штреков.

Глава 3. СТОЛБОВЫЕ СИСТЕМЫ РАЗРАБОТКИ

Общие сведения

Столбовые системы разработки характеризуются тем, что до начала ведения очистных работ по пласту проводят подготовительные выработки, которыми в пласте оконтуривают отдельные участки, называемые столбами, и только после этого приступают к очистной выемке.

Отличительными признаками столбовых систем разработки являются:

― очистные и подготовительные работы разделены во времени и пространстве;

― выемочные выработки поддерживаются в нетронутом массиве угля или в зоне установившегося горного давления и, как правило, погашаются по мере подвигания очистного забоя;

― направление транспортирования угля по выработкам, примыкающим к лаве, и направление движения отработанной струи воздуха по ним всегда совпадают с направлением движения самой лавы.

Столбовые системы разработки могут применяться при любых способах подготовки шахтного поля, но в общем на пологих пластах применяют при панельной подготовке, а на пластах с углами падения до 10° — при погоризонтной.

Различают следующие разновидности столбовых систем разработки, геометрическая интерпретация которых дана на рис. 3.1:

― при выемке лавами по простиранию:

а) лава-ярус (этаж);

б) со спаренными лавами в ярусе (этаже);

в) с разделением этажа на подэтажи.

― при выемке лавами по восстанию или падению:

г) с выемкой одинарными лавами;

д) с выемкой спаренными лавами.

Общими достоинствами столбовых систем разработки являются:

― хорошее состояние транспортных выемочных выработок, располагаемых в массиве угля, и малые затраты на их поддержание;

― исключение взаимных помех в работе по проведению выемочных выработок и очистной выемке, что позволяет эффективно использовать высокопроизводительную технику для очистных и подготовительных забоев;

Рисунок 3.1 – Разновидности столбовых систем разработки:

а, б, в – при выемке лавами по простиранию соответственно лава-ярус (этаж), со спаренными лавами в ярусе (этаже), с разделением этажа на подэтажи; г –одинарными лавами по восстанию; д – то же по падению; е– с выемкой спаренными лавами по восстанию; ж – то же по падению.

― детальная разведка пласта в период подготовки столбов об условиях его залегания и возможности своевременного выявления геологических нарушений и принятия необходимых мер по их переходу очистными забоями или подготовке нового забоя за нарушением;

― погашение выемочных выработок производят по мере подвигания очистного забоя, что позволяет регулярно и полно извлекать металлическую крепь;

― отсутствуют утечки воздуха через выработанное пространство, что обеспечивает нормальное проветривание лавы и предупреждает возможность самовозгорания угля в выработанном пространстве, а в случае возникновения пожара его можно легко изолировать путем установки герметических перемычек в выемочных выработках, пройти новую разрезную печь и продолжить очистные работы без длительных перерывов.

Общие недостатки столбовых систем разработки:

― большой объем проведения подготовительных выработок до начала ведения очистных работ, что удлиняет сроки ввода лав в эксплуатацию, а при новом строительстве шахт или подготовке новых горизонтов вызывает значительные капитальные затраты;

― сложность проветривания подготовительных выработок большой протяженности в период их проведения;

― ограничение нагрузки на очистной забой по газовому фактору, особенно на весьма газоносных пластах;

― подготовительные выработки поддерживаются как в период их проведения, так и во время производства очистных работ. При пучащих почвах это приводит к дополнительным расходам на их поддержание. При устойчивых породах этот недостаток отсутствует.