Системы разработки пологих и наклонных пластов

Основными короткозабойными системами разработки являются:

¾ длинными столбами по восстанию с выемкой заходками по падению;

¾ длинными диагональными столбами с выемкой угля односторонними заходками обратным ходом;

¾ короткими столбами по простиранию.

Система разработки длинными столбами по восстанию с выемкой заходками по падению (рис. 17.5) имеет наибольшее распространение.

Рисунок 17.5 – Система разработки длинными столбами по восстанию с выемкой заходками по падению:

а – открытые заходки; б – закрытые заходки; в – вариант выемки столбов заходками из спаренных печей

1 – вспомогательный бремсберг; 2 – пульпоспускной бремсберг; 3 – вентиляционный ходок; 4 – углесос; 5 – пульпосборник; 6 – дробилка; 7, 8 – ярусный штрек аккумулирующий и вентиляционный; 9 – выемочные печи; 10 – вентиляционные сбойки; 11 – гидромонитор

В двусторонней панели проводят пульпосборный бремсберг, вспомогательный бремсберг и вентиляционный ходок. По падению панель разделяется на ярусы высотой до 200 м, которые отрабатываются в нисходящем порядке. По нижней границе яруса проводят аккумулирующий штрек с уклоном ³0,05 для транспортирования пульпы. Для доставки материалов и оборудования в штреке устраивается монорельсовая дорога. В качестве вентиляционного обычно используется повторно бывший аккумулирующий штрек отработанного яруса.

От аккумулирующего штрека по восстанию через 16–20 м друг от друга проводятся выемочные печи до вентиляционного штрека.

Оконтуренные печами столбы отрабатываются с помощью гидромониторов двусторонними заходками в направлении сверху вниз. Печи соединяются просеками, служащими для целей вентиляции, а также для передвижения людей. Расстояние между просеками согласно ПБ не должно быть более 30 м.

В зависимости от устойчивости пород кровли отбойка угля ведется открытыми или закрытыми заходками. Для обеспечения стока пульпы из забоя заходки располагают под углом 6–7°.

При устойчивых боковых породах гидромонитор устанавливается на сопряжении выемочной печи с очистным пространством, откуда ведется отбойка угля в последовательности, показанной цифрами на рис. 17.5, а. Крепление выработанного пространства не производится. При легкообрушающихся породах выемка угля производится закрытыми заходками (рис. 17.5, б). Вначале уголь вынимается первичной заходкой шириной 2–3 м у нижней (по падению) границы заходки, а затем погашается "ножка" (подзавальный целик) в направлении от дальней границы заходки к выемочной печи. В целях избежания обрушения кровли в заходке у кровли пласта иногда временно оставляют пачку угля мощностью до 0,4 м, которая отрабатывается при выемке "ножки".

Так как целик со стороны выработанного пространства испытывает повышенное горное давление, что приводит к растрескиванию угля и облегчению его отбойки, то с завальной стороны заходка имеет несколько большую ширину по сравнению с аналогичной со стороны массива угля. Заходки вынимаются в шахтном порядке: сначала со стороны массива, затем гидромонитор передвигается вниз на 2–3 м и начинается выемка заходки со стороны выработанного пространства. Управление гидромониторами дистанционное, так как ПБ запрещают ручное управление при давлении воды свыше 3 МПа.

Проветривание очистных забоев (в это понятие включается совокупность очистной заходки и примыкающей к ней выемочной печи) осуществляется за счет общешахтной депрессии по схеме, показанной на рис. 17.5, а тупиковой части выемочной печи и нарезных забоев — вентиляторами местного проветривания, установленными на аккумулирующем штреке.

На одном выемочном участке разрешается иметь не более трех оборудованных для очистной выемки смежных очистных забоев, проветриваемых за счет общешахтной депрессии последовательно с подсвежением. Впереди очистных забоев допускается не более двух резервных печей, проветриваемых за счет общешахтной депрессии.

Транспорт пульпы по выемочным печам и аккумулирующему штреку — самотечный по желобам, уложенным по почве выработок, по бремсбергу — либо самотечный по желобам, закрытым трапами (при углах наклона до 20°) либо в трубах (при углах наклона выработки свы­ше 20°). В последнем случае на аккумулирующем штреке сооружается пульпосборник, емкостью не менее 10-минутной производительности углесосов, а также камера углесосов. Перед пульпосборником устанавливается дробилка для измельчения угля до размеров кусков 60 мм.

Достоинства системы разработки длинными столбами по восстанию с выемкой заходками по падению:

¾ общие для гидравлической добычи;

¾ безлюдная выемка угля;

¾ возможность применения при слабых боковых породах;

¾ возможность обеспечения высокой нагрузки на участок путем одновременной работы до трех забоев.

Недостатки системы:

¾ большой объем проведения подготовительных выработок;

¾ большая зависимость производительности отбойки от крепости угля;

¾ сложность проветривания очистных и нарезных забоев;

¾ большие потери угля, достигающие 20–30% и более.

Условия применения:

¾ пологие и наклонные (до 25°) пласты мощностью 0,8–2,5 м с углами падения в пределах 8–25°;

¾ крепость угля по Протодьяконову до 1,8;

¾ боковые породы любой устойчивости;

¾ невысокая газоносность пластов.

Для улучшения проветривания очистных забоев при этой системе разработки в последнее время начали применять вариант ее с выемкой угля из спаренных печей (рис. 17.5, в).

Выемочные печи между аккумулирующим и вентиляционным штреками проводятся через 20 м по простиранию с помощью механогидравлических комбайнов или гидромониторов и через 15 м по восстанию сбиваются между собой сбойками, служащими для проветривания и передвижения людей (в качестве запасных выходов). Очистные работы ведутся в спаренных забоях одновременно двумя гидромониторами в обе стороны от каждой печи. В остальном технология ведения очистных работ аналогична описанной выше. Проветривание очистных забоев осуществляется за счет общешахтной депрессии при отсутствии в них тупиков, что является большим преимуществом этого варианта системы разработки. Кроме того, уменьшается удельный объем проведения нарезных выработок. При разработке пласта мощностью 0,9–1,15 м в Донбассе среднесуточная нагрузка на ярус составила около 1000 т, а производительность труда на очистных и нарезных работах — свыше 20 т/выход.

Система разработки диагональными столбами с выемкой угля односторонними заходками обратным ходом (рис. 17.6) получила распространение на шахтах Кузбасса.

Рисунок 17.6 – Система разработки длинными диагональными столбами с выемкой угля односторонними заходками обратным ходом

1 – вспомогательный бремсберг; 2 – пульпоспускной бремсберг; 3 – вентиляционный ходок; 4, 5, 9 – ярусный штрек соответственно аккумулирующий, параллельный и вентиляционный; 6 – диагональная выемочная печь; 7 – вентиляционная сбойка; 8 – заходка

Аккумулирующий штрек соединяется с вентиляционным выемочными печами, проводимыми через 8–12 м и расположенными диагонально простиранию. Все выработки проводятся механогидравлическими комбайнами. Печи крепят деревянными затяжками на анкерах. Через 15–20 м они сбиваются между собой вентиляционными сбойками. Оконтуренные таким образом целики (короткие столбы) угля отрабатываются обратным ходом односторонними заходками без крепления.

Выемка угля в заходках ведется гидромониторами при мягких углях, либо комбайнами К-56МГ при углях крепких.

Проветривание очистных забоев осуществляется за счет общешахтной депрессии на переднюю вентиляционную сбойку.

Условия применения системы разработки:

¾ пласты мощностью 1,8–3,5 м с углами падения 10–25°;

¾ крепостью угля — любая при комбайновой выемке и до 1,8 по Протодьяконову при гидромониторной;

¾ породы кровли — любые при гидроотбойке и не ниже средней устойчивости при выемке комбайнами.

Система разработки короткими столбами с гидроотбойкой угля при­ведена на рис. 17.7.

Рисунок 17.7 – Система разработки короткими столбами с гидроотбойкой угля

1 – вспомогательный бремсберг; 2 – пульпоспускной бремсберг; 3 – вентиляционный ходок; 4 – ярусный штрек аккумулирующий; 5 – вспомогательная печь; 6 – пульпоспускная печь; 7 – просек; 8 – вентиляционная сбойка (печь); 9 – органка; 10 – ярусный вентиляционный штрек

При этой системе ярус по простиранию делится на выемочные блоки размером 150–250 м, а по падению — на подъярусы высотой 8–10 м, а при мягких углях несколько больше. На границе блока проводятся две печи, одна из которых предназначена для транспортирования угля, а другая — для передвижения людей, доставки оборудования. От пульпоспускной печи с уклоном не менее 0,05 проводятся просеки, которые через 10–15 м сбиваются между собой печами, и таким образом оконтуриваются короткие столбы. Отбойка угля производится гидромониторами, устанавливаемыми в просеках, открытыми или закрытыми заходками. Отбитый уголь в виде пульпы по желобам или открытым канавам по просеку направляется к блочной углеспускной печи, а оттуда по ярусному аккумулирующему штреку к бремсбергу.

Проветривание очистных забоев осуществляется за счет общешахтной депрессии. Для достижения этого в просеке с помощью органной крепи отшивается проход небольшой ширины, примыкающий к столбу в нижележащем подъярусе (см. рис. 17.7, а). Через этот проход в забой подается воздух, что обеспечивает эффективное проветривание. В этом состоит основное преимущество данной системы разработки.

Условия применения системы — пласты мощностью 0,8–2,5 м с углами падения 10–25°, крепостью угля по Протодьяконову f£1,8, породами любой устойчивости и при любой газоносность пласта.