Совместная разработка сближенных пластов

При совместной разработке проводят обычно по нижнему пласту или по пустым породам групповые выработки и поддерживают их, а по вышерасположенным сближенным пластам проводят выемочные выработки (штреки, просеки, печи) небольшим сечением и периодически соединяют их с групповыми с помощью промежуточных (участковых) квершлагов или гезенков, которые служат для транспортирования угля, материалов, передвижения людей и проветривания. Выемочные выработки по группируемым пластам поддерживают только на участке между промквершлагами или гезенками и погашают вслед за лавой.

Основные положения, которыми необходимо руководствоваться при совместной разработке сближенных пластов, следующие:

― групповые выработки, как правило, необходимо проводить полевыми, располагая их в крепких породах в почве свиты пластов в разгруженной от горного давления зоне. Допускается проведение групповых выработок по пластам тонким и средней мощности в условиях отнесения этих пластов к неопасным по горным ударам, выбросам угля и газа, а также с не склонным к самовозгоранию углем;

― групповые транспортные выработки необходимо повторно использовать в качестве вентиляционных при отработке нижележащего этажа или яруса, для чего их следует крепить усиленной крепью;

― выемочные выработки группируемых пластов, как правило, должны погашаться. При отработке следующего этажа, яруса или полосы вентиляционные выемочные выработки этих пластов следует проводить вприсечку к выработанному пространству. Для крутых и крутонаклонных пластов допустимо проведение вентиляционных штреков по завалу на месте расположения бывших транспортных;

― отработка пластов должна производиться в нисходящем порядке, то есть первым должен отрабатываться верхний пласт с соблюдением допустимых опережений по отношению к нижерасположенному пласту. При этом предпочтение следует отдавать столбовым системам разработки с расположением групповых выработок по пласту. При полевых групповых выработках возможно применение и сплошных систем разработки.

На рис. 12.4 представлена технологическая схема совместной разработки двух сближенных пластов с выемкой по простиранию, в которой реализованы вышеперечисленные требования.

Как видно из рисунка, групповые выработки расположены по нижнему пласту с повторным использованием бывшего транспортного штрека в качестве вентиляционного при отработке нижележащего яруса.

Для обеспечения устойчивости транспортного штрека последний расположен в разгруженной зоне, со смещением в сторону выработанного пространства верхнего пласта таким образом, чтобы угол наклона гезенка к горизонтальной плоскости составлял не менее 50° для обеспечения самотечного транспорта угля при его магазинировании, но с соблюдением минимально допустимой величины l_н.

Рисунок 12.4 – Совместная разработка двух сближенных пластов: а – при расположении групповых штреков по пустым породам 1, 2 – соответственно транспортный и вентиляционный групповые штреки пласта m1; 3, 4 –транспортный и вентиляционный штреки пласта m2; 5, 6 – соответственно транспортный и вентиляционный промежуточные гезенки; 7 – очистной забой пласта m2; , 8 – то же пласта m1; 9 – групповой полевой транспортный штрек

В тех случаях, когда указанный угол не обеспечивается, можно отказаться от магазинирования угля в гезенке, используя его для спуска угля или вместо него проводить квершлаг в том числе и наклонный.

Вентиляционный штрек (просек) по верхнему пласту проводится вприсечку к выработанному пространству и погашается по мере подвигания очистного забоя.

Участковые гезенки располагаются через 100–200 м в зависимости от мощности верхнего пласта, расстояния между пластами и длины просекового (штрекового) конвейера.

Транспортирование угля осуществляется по схеме:

― для верхнего пласта — 7–3–5–1;

― для нижнего — 8–1.

Схема проветривания участка:

― для верхнего пласта — 1–5–3–7–4–6–2;

― для нижнего пласта — 1–8–2.

Достоинства совместной разработки сближенных пологих пластов:

― меньший объем проведения и поддержания выработок;

― концентрация грузопотока по групповой транспортной выработке, что снижает общие расходы на транспорт угля;

― возможность бункеризации угля в гезенке, что сглаживает неравномерности работы транспорта.

Недостатки:

― затруднения в проведении наклонных гезенков;

― сложность транспорта вспомогательных материалов по наклонным гезенкам и вообще обслуживания лавы по верхнему пласту;

― групповые штреки подвергаются вредному влиянию очистного забоя верхнего пласта.

Условия применения:

― сближенные пласты с мощностью междупластья до 20–30 м;

― небольшая глубина разработки и устойчивые боковые породы, в которых располагаются групповые выработки. В тех случаях, когда боковые породы нижнего пласта слабоустойчивые, групповые выработки следует располагать по пустым породам. При этом, как правило, применяется прямой порядок отработки крыла. Полевой транспортный штрек в данной схеме группирования в меньшей мере подвергается влиянию очистных работ верхнего пласта, поскольку он проводится с отставанием от лавы и испытывает значительно меньшее влияние опорного давления лавы нижнего пласта, которая располагается под выработанным пространством верхнего пласта.

Усвоив основные положения проектирования совместной разработки сближенных пластов, можно спроектировать технологическую схему при выемке лавами по восстанию или падению.

Вопросы для самоконтроля

1. Раскройте содержание понятия «сближенные пласты».

2. В чем заключается полезное влияние сближенности пластов при их разработке? Приведите примеры его использования.

3. В чем заключается вредное влияние сближенности пластов при их разработке? Назовите примеры вредного влияния.

4. В каких случаях допускается нисходящий и восходящий порядок отработки сближенных пластов?

5. С каким минимально допустимым отставанием должны располагаться забои подготовительных выработок относительно очистного забоя надрабатывающего или подрабатывающего пласта?

6. Какие минимально допустимые опережения между очистными забоями принимаются при одновременной разработке сближенных пластов?

7. Изобразите графически технологические схемы раздельной разработки сближенных пластов, исключающих их вредное взаимное влияние.

8. Изложите основные положения, которыми необходимо руководствовать при совместной разработке сближенных пластов.

9. Сконструируйте вариант совместной разработки двух сближенных пластов с выемкой лавами по восстанию при столбовой системе разработки.

Глава 13. РАЗРАБОТКА ПЛАСТОВ, СКЛОННЫХ К ДИНАМИЧЕСКИМ ПРОЯВЛЕНИЯМ ГОРНОГО ДАВЛЕНИЯ

Общие сведения

При разработке угольных пластов на некоторых из них происходят внезапные выбросы угля и газа, характеризующиеся самопроизвольным быстропротекающим разрушением угля в призабойной зоне, выносом его в горную выработку и сопровождающиеся повышенным, по сравнению с обычным, газовыделением. Количество выброшенного угля изменяется от нескольких тонн до многих тысяч тонн на один случай, а объем выделившегося газа достигает нескольких десятков тысяч кубических метров. Так, при вскрытии пласта l₃ на шахте им. Ю.А.Гагарина в г. Горловка (Донецкая область) в 1969 году произошел внезапный выброс, при котором было выброшено свыше 14 тыс. т угля и выделилось более 250 тыс. м³ метана. Понятно, что внезапные выбросы представляют серьезную опасность для работающих в забоях и связаны со значительными затратами на ликвидацию их последствий. Поэтому вопросу обеспечения безопасной разработки пластов, склонных к такого рода явлениям, уделяется большое внимание.

Борьба с выбросами угля и газа ведётся по трём основным направлениям (рис. 13.1):

― прогноз выбросоопасности пластов;

― предупреждение выбросов в забоях;

― обеспечение безопасных условий труда.

Целью прогноза является установление степени выбросоопасности пласта — выброопасный, угрожаемый или невыбросоопасный.

При этом различают следующие виды прогнозов: региональный, локальныйитекущий.

Региональный прогноз производится на стадии геологоразведочных работ и позволяет установить потенциальную выбросоопасность угольных пластов в пределах геологического района или конкретного шахтного поля. Результаты его используются при составлении проекта стро­ительства шахты.

Локальный прогноз предназначен для выявления выбросоопасности пластов на новых горизонтах, а также установления минимальной глубины разработки, с которой необходимо выполнять текущий прогноз.

Рисунок 13.1 – Схема организации борьбы с выбросами угля и газа на шахтах

Текущий (непрерывный) прогноз проводится в забоях выбросоопасных пластов с целью установления выбросоопасных зон, в которых необходимо проводить противовыбросные мероприятия. Дело в том, что выбросы угля и газа носят четко выраженный зональный характер, то есть, приурочены к определенным участкам (зонам), которые по площади занимают сравнительно небольшую часть (5–7%) пласта в пределах шахтного поля. Противовыбросные мероприятия в невыбросоопасных зонах не применяются.

Предупреждение выбросов имеет целью исключить или снизить вероятность их возникновения в забое. Все способы предупреждения выбросов подразделяются на: региональные, локальныеитехнологические.

Региональные способы обеспечивают приведение пласта в безопасное состояние на более или менее значительной его площади. К ним относятся опережающая разработка защитных пластов, бурение по пласту скважин различного назначения не из очистного забоя, а из выемочной выработки впереди лавы или даже с поверхности.

К локальным относятся способы, которые производятся в самом забое и для выполнения которых необходимо выделять специальное время и даже смену, в то время как региональные способы не связаны с производством горных работ в забоях.

Наконец, третье направление — технологическое — в борьбе с выбросами не ставит своей целью предупредить возникновение выбросов в забое, а в некоторых случаях, напротив, даже провоцирует их, например, применение сотрясательного взрывания, однако при этом должна обеспечиваться безопасность работающих в забоях.

Вопросы безопасного ведения горных работ на пластах, склонных к внезапным выбросам угля и газа, излагаются в курсе "Проблемы безопасной разработки выбросоопасных пластов". В курсе же "Технология подземной разработки..." изучаются два вопроса из этой темы, а именно: опережающая разработка защитных пластов и системы разработки, применяемые на выбросоопасных пластах.