Система разработки длинными столбами по простиранию: варианты и особенности применения

Введение в систему разработки длинными столбами. Система разработки длинными столбами по простиранию является одной из ключевых методов подземной добычи полезных ископаемых. Ее суть заключается в разделении шахтного поля на крупные блоки, называемые этажами, которые в свою очередь делятся на выемочные поля. Каждое такое поле обслуживается собственным участковым бремсбергом (или уклоном), располагаемым на его границах или в центре. Направление подвигания очистных забоев к этим выработкам может не совпадать с общим направлением отработки всего этажа, что обеспечивает гибкость технологии.

Классификация вариантов системы.Данная система разработки применяется в трех основных вариантах, отличающихся организацией транспортировки и расположением выработок. Первый вариант предполагает транспортирование отбитого угля на задний участковый бремсберг. Второй вариант характеризуется доставкой ископаемого на передний участковый бремсберг. Третий вариант основан на использовании двустороннего участкового бремсберга, что позволяет вести работы одновременно в двух направлениях. Выбор конкретного варианта определяется совокупностью горно-геологических условий.

Вариант с транспортированием на задний участковый бремсберг.При варианте с доставкой на задний участковый бремсберг этаж подготавливается этажными штреками, между которыми через определенные интервалы проводят участковые бремсберги и промежуточные штреки. В каждом подэтаже проходит разрезная печь. Как показано на рис. 31, перемещение очистных забоев при этой системе противоположно общему направлению отработки этажа. По мере отработки столба подэтажные штреки подвергаются погашению, а после выемки всего поля ликвидируется и соответствующий участковый бремсберг.

Рис. 31. Система разработки пологих пластов длинными столбами по простиранию с транспортированием угля на задний участковый бремсберг: а - с последовательным проветриванием лав; б - с обособленным проветриванием лав; 1 - этажный откаточный штрек; 2 - просек; 3 - этажный вентиляционный штрек; 4 - разрезная печь; 5 - участковый задний бремсберг; 6 - людской ходок; 7 - подэтажные штреки

Важным технологическим требованием является опережение лавами верхних подэтажей нижних на 10–20 метров, что значительно повышает устойчивость бремсберга в его рабочей зоне. Согласно Правилам безопасности (ПБ), на пластах с углом падения свыше 30° отработку подэтажей системами с обрушением кровли разрешается вести только в нисходящем порядке. При этом нижележащий очистной забой должен отставать от границы зоны обрушения вышележащего подэтажа не менее чем на 15 метров.

Организация работ и проветривание.Подготовительные и очистные работы организуются таким образом, чтобы новые лавы были подготовлены с необходимым резервом времени. В пределах выемочного участка очистные работы ведутся обратным ходом, в то время как общая выемка в этаже осуществляется прямым порядком. Транспортирование угля производится по подэтажным штрекам в сторону заднего участкового бремсберга. Для проветривания применяется последовательное проветривание лав.

Последовательное проветривание допускается для не более двух лав на одном пласте в пределах этажа, при условии, что пласт не опасен по внезапным выбросам угля и газа или суфлярным выделениям метана. Для соблюдения безопасности должны выполняться строгие условия: общая длина лав не более 400 метров, расстояние между ними не более 300 метров, обязательна подача дополнительного свежего воздуха и оборудование устройств для осаждения пыли. Каждая лава должна быть оснащена телефонной связью.

Область применения и оценка варианта с задним бремсбергом.Область применения данного варианта системы охватывает пологие и наклонные пласты мощностью от 0,9 до 2,5 метра. Породы должны быть устойчивыми или средней устойчивости, а сам пласт не должен быть опасен по горным ударам. К ключевым достоинствам относится полная независимость очистных и подготовительных работ, а также исключение перепробега грузов. Однако система имеет недостатки, включая сложности с поддержанием участковых бремсбергов и ходков, потери угля в целиках и необходимость обслуживания двух выработок.

Вариант с транспортированием на передний участковый бремсберг.В варианте с доставкой на передний участковый бремсберг направление перемещения очистных забоев совпадает с общим направлением отработки этажа, как показано на рис. 32. Участковые бремсберги проводят на границе выемочных полей, что позволяет использовать одну и ту же выработку для обеих очистных и подготовительных операций. После отработки поля старый бремсберг может быть использован в качестве разрезной печи для нового блока.

Рис. 32. Система разработки пологих пластов длинными столбами по простиранию с транспортированием угля на передний участковый бремсберг

Данная система рекомендована для пологих и наклонных пластов мощностью 0,6–2,5 метра, которые опасны по горным ударам и имеют небольшую газоносность. Ее достоинства – это минимальные потери угля, меньшее количество проводимых выработок и упрощенный перенос оборудования. Основные недостатки заключаются в перепробеге грузов и необходимости содержать местные водоотливные установки для откачки воды из забоев.

Система с двусторонними бремсбергами.При системе разработки с двусторонними бремсбергами (рис. 33) участковые бремсберги с одним или двумя ходками проводятся посередине выемочных полей. От них в обе стороны к границам поля проводятся подэтажные штреки, что позволяет вести очистные работы одновременно в двух направлениях. Эта модификация применяется на пологих и наклонных пластах мощностью 1,3–2,5 метра, не опасных по горным ударам и с малой газоносностью.

Рис. 33. Система разработки длинными столбами по простиранию с двусторонними бремсбергами

К преимуществам системы с двусторонними бремсбергами относится возможность увеличения нагрузки на пласт, снижение расходов на поддержание подэтажных выработок и проведение меньшего числа участковых бремсбергов. Однако бремсберги испытывают значительное горное давление при подходе забоев, увеличиваются потери угля в целиках и возникают сложности с проветриванием подготовительных выработок.

Применение системы на крутых пластах.Для крутых пластов мощностью 1,2–2,4 метра также применяется система разработки длинными столбами по простиранию с делением этажа на подэтажи. Столбы, как показано на рис. 34, а, оконтуриваются этажными штреками, соединенными скатами. Очистные работы в верхних подэтажах ведутся с опережением нижних на 10–25 метров, что стабилизирует массив. Проветривание может быть как последовательным с подсвежением, так и обособленным с использованием вентиляторов местного проветривания.

Рис. 34. Система разработки крутых пластов длинными столбами по простиранию с делением этажа на подэтажи: а - при последовательном проветривании лав с подсвежением; б, в - при обособленном проветривании лав; 1 - этажный вентиляционный штрек; 2 - скаты; 3 - этажный откаточный штрек; 4 - подэтажный штрек

Рис. 35. Система разработки длинными столбами по простиранию при панельной схеме подготовки: а - с обособленным проветриванием лав и независимым транспортированием угля; б - с последовательным проветриванием лав и транспортированием угля на сборный штрек

Панельная подготовка и проветривание.При панельной схеме подготовки ярус делится на подъярусы. В зависимости от условий применяются разные схемы проветривания. Для обособленного проветривания, как на рис. 35, ярусные и подъярусные штреки проводятся сдвоенными или с просеками. Уголь транспортируется на панельный бремсберг (уклон). При последовательном проветривании штреки проводят одинарными (рис. 35, б), а по мере отработки яруса все они погашаются, что приводит к образованию межъярусных целиков.

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.