Системы разработки поперечно-наклонными и горизонтальными слоями: технологии и применение

Поперечно-наклонные слои представляют собой специализированный метод отработки мощных пластов, при котором слои ориентированы под углом примерно 30° между висячим и лежачим боками. Данная система допускает как восходящий, так и нисходящий порядок выемки, однако при восходящей разработке управление кровлей возможно исключительно методом полной закладки выработанного пространства. Длина очистного забоя в таких условиях жестко ограничивается мощностью пласта, что определяет специфику технологии ведения работ. Подготовка шахтного поля обычно осуществляется по этажной схеме с двухсторонними выемочными полями, где размер крыла может достигать 200 метров.

Применение технологии полного обрушения кровли при системе поперечно-наклонных слоев является крайне редким случаем из-за высоких рисков обрушения массива. Ярким примером успешного применения данной системы служит опыт Кузбасса, где используется вариант с гидравлической закладкой выработанного пространства. Особенностью этой технологии является возведение слоевых выработок непосредственно в искусственно созданном закладочном массиве, что обеспечивает их устойчивость и безопасность эксплуатации. Эта практика демонстрирует эффективность комбинированного подхода к управлению горным давлением.

Область применения системы с поперечно-наклонными слоями охватывает мощные пласты от 5 до 10-15 метров с углами падения более 50°, сложенные относительно крепкими углями и устойчивыми боковыми породами. Данный метод особенно актуален при отработке пластов, расположенных под охраняемыми объектами на поверхности, где недопустимо значительное сдвижение пород. Примечательно, что за пределами России системы разработки с делением на поперечно-наклонные слоя практического распространения не получили, что подчеркивает ее уникальность для определенных горно-геологических условий.

В отличие от поперечно-наклонных, система разработки горизонтальными слоями считается универсальной для мощных крутонаклонных и крутых пластов. Она характеризуется исключительной гибкостью: выемка может производиться как в восходящем, так и в нисходящем порядке, а очистной забой может располагаться вкрест простирания, по простиранию или диагонально. Стандартная толщина отрабатываемого слоя составляет 3-4 метра, что оптимально для обеспечения устойчивости и эффективности работ.

Технологические параметры системы включают вертикальную высоту этажа от 20 до 100 метров и длину выемочного поля 150-200 метров, которые обычно выполняются однокрылыми. Подготовка пласта заключается в проведении слоевых штреков: при мощности до 8-10 метров в слое проводится один штрек, при большей мощности - два штрека у висячего и лежачего бока пласта. Одновременно в работе обычно находятся два слоя в каждом крыле выемочного поля, что обеспечивает высокую концентрацию горных работ.

Показательным примером служит опыт Румынии (согласно Рис. 81), где пласты мощностью до 40 метров с углами падения 30-75° успешно отрабатываются с разделением на горазионтальные слои. Управление кровлей осуществляется методом полного обрушения с обязательным использованием гибкого металлического перекрытия для обеспечения безопасности. При благоприятных условиях очистные забои оборудуются современными механизированными крепями, что значительно повышает производительность труда.

Рис. 81. Система разработки горизонтальными слоями с выемкой их в нисходящем порядке с обрушением кровли: 1 - квершлаг; 2 - откаточный штрек; 3 - параллельный штрек; 4 - скаты; 5 - вентиляционный штрек; 6 - парные скаты; 7 - лавы; 8 - слоевые штреки

При использовании гидравлической закладки в восходящем порядке в качестве закладочного материала оптимально применение песка, обеспечивающего заполнение выработанного пространства до 95%. Такой подход позволяет минимизировать опускание угольного массива и создать нормальные условия для отработки последующих слоев. Данная технология получила определенное распространение в КНР, демонстрируя хорошие результаты при разработке мощных крутых пластов.

Область применения систем с горизонтальными слоями чрезвычайно широка и включает крутонаклонные и крутые пласты мощностью более 4,5 метров при любой крепости угля, газоносности и устойчивости боковых пород. Система также может эффективно использоваться для отработки участков мощных пластов с тектоническими нарушениями и переменным залеганием, где традиционные методы разработки оказываются неэффективными. Эта универсальность делает систему особенно ценной в сложных горно-геологических условиях.

Сведения об авторах и источниках:

Авторы: Жежелевский Ю. А., Федерова М. А.

Источник: Система разработки угольных месторождений.

Данные публикации будут полезны студентам вузов, обучающимся по специальности «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых», начинающим специалистам горной промышленности, а также всем, кто интересуется технологиями подземной добычи угля.