Элементы залегания месторождений полезных ископаемых.

Деление угольных пластов и рудных залежей по углу падения при подземной разработке.

Угол, образованный плоскостью пласта с горизонтальной плоскостью, наз. углом падения.

Классификация угольных пластов по углу падения.

 

пологие - 0 - 18 градусов;

наклонные -19 – 35 градусов;

крутонаклонные - 36 – 55 градусов;

крутые - 56 – 90 градусов.

Деление угольных пластов и рудных залежей по мощности при подземной разработке.

Породы, в которых залегает угольный пласт – называют вмещающими или боковыми породами.
Породы, находящиеся над пластом называют кровлей, или висячим боком.
Породы, находящиеся под пластом называют почвой или лежачим боком.
Мощность пласта – расстояние по нормали между почвой и кровлей.

По мощности пласты делятся:

весьма тонкие – до 0,7 м.;

тонкие - 0,71 – 1,2м.;

средней мощности – 1,21 – 3,5м.;

мощные - свыше 3,5м.

Шахта и шахтное поле.

Ша́хта (от нем. Schacht) — промышленное предприятие, осуществляющее добычу полезных ископаемых с помощью системы подземных горных выработок ^[1]. Традиционно шахтой называется предприятие по подземной добыче каменного угля или горючих сланцев, в России существуют шахты для подземной добычи тяжёлой нефти (Ярега). При добыче подземным способом руды шахту называют рудни́к (в шахтёрских регионах распространено произношение с ударением на первый слог — ру́дник).

Шахта включает наземные сооружения: копры, надшахтные здания, главные вентиляторные установки, дробильно-сортировочные фабрики, склады и совокупность подземных горных выработок, предназначенных для разработки месторождения в пределах шахтного поля.

Шахта — механизированное и автоматизированное предприятие, оснащенное производительными машинами и механизмами для добычи и транспортировки полезного ископаемого, проведения горных выработок, водоотлива и вентиляции. Срок службы шахт, отрабатывающих мощные месторождения, достигает 50-70 лет и более.

Глубина отдельных шахт по добыче золота и алмазов достигает 4 километров.

Для проветривания шахт и снижения запылённости используется вентиляция^[2].

В равнинной местности чаще всего вскрытие (горное дело) производится вертикальными стволами, реже — наклонными, от которых на разных горизонтах (этажах) проводятся квершлаги до встречи с залежью ископаемого. В гористой местности основные вскрывающие выработки — штольни. Иногда неосведомленные люди ствол или штольню называют собственно шахтой.

Шахтное поле — месторождение или его часть, отведенная для разработки одной шахтой.

В шахтном поле угольной шахты может быть один или несколько угольных пластов. Шахтное поле имеет свои границы, которые определяют его размеры. Границы шахтного поля бывают естественными, когда они проходят по большим геологическим нарушениям, или когда пласты выходят под наносы, и искусственными — определенными в процессе выделения поля конкретной шахты.

Шахтному полю по мере возможности стремятся придать форму прямоугольника, вытянутого в направлении простирания пласта. Поскольку пласты угля редко имеют выдержанное залегание и зачастую пересекаются геологическими нарушениями, форма шахтного поля может существенно варьировать.

Расстояние между границами шахтного поля по простиранию называют размером шахтного поля по простиранию и обозначают буквой S. Нижнюю и верхнюю границы шахтного поля, если они являются искусственными границами, стремятся задать по изогипсам пласта. Верхнюю границу называют границей по восстанию, или верхней технической границей, нижнюю границу — границей по падению, или нижней технической границей, боковые границы — границами по простиранию. Расстояние между верхней и нижней техническими границами называют размером шахтного поля по падению и обозначают буквой — Н.

Реальные размеры шахтных полей такие:

для пологих пластов от 3 до 10-12 км по простиранию и от 1,5 до 5 км по падению;

для крутых — от 2,5 до 7 км по простиранию и от 0,8 до 1,5 км по падению.

Характер залегания угольного пласта на чертежах достаточно полно отображается изогипсами. Для изображения формы залегания пласта угля изогипсы его почвы или кровли проецируют при залегании под углом 0-60° на горизонтальную, а при большем угле залегания — на вертикальную плоскость.

Количество полезных ископаемых в пределах шахтного поля называют запасами шахтного поля.

Виды выделения метана.

При подземных горных работах из угля и вмещающих пласт пород в горные выработки выделяется метан. Существуют три формы его выделения: обыкновенное, суфлярное и внезапное. При обыкновенном выделении метан поступает в рудничную атмосферу непрерывно сравнительно равномерными порциями со всей обнаженной площади пласта и пород.

При суфлярном выделении газ поступает из разломов пород, шпуров и скважин в пласте, участков геологических нарушений. При этом выделение метана продолжается длительное время (часами, даже месяцами). Под внезапным выделением следует понимать такое динамическое явление, при котором происходит быстрое разрушение части угольного пласта с почти мгновенным выбросом большого количества газа, выносом измельченного угля в прилегающую выработку и образованием характерной полости.

Угольные шахты в зависимости от метанообильности разделяются на пять категорий. Критерием для такого деления является относительная метанообильность, т. е. количество метана в кубических метрах, выделяющегося в сутки на 1 т среднесуточной добычи.

 

Категория шахты по метану	Относительная метанообильность шахты, м^3/т
I II III Сверхкатегорные   Опасные по внезапным выбросам	До 5 От 5 до 10 От 10 до 15 15 и более; Шахты, опасные по суфлярным выделениям Шахты, разрабатывающие пласты, опасные или угрожаемые по внезапным выбросам угля и газа; шахты с выбросами породы

Основные параметры шахты.

Шахта, как горное предприятие, характеризуется качественными и количественными параметрами. Качественные характеристики включают сведения, которые определяют принципиальные особенности предприятий и могут быть выражены только путем их описания. К ним, например, относится способ вскрытия и подготовки шахтного поля.

Количественные характеристики (параметры) шахты выражают с помощью чисел. К основным количественным параметрам относят: производственную мощность, срок службы, балансовые и промышленные запасы, размеры шахтного поля по простиранию и падению. Различают производственную и проектную мощность шахты.

Производственная мощность шахты А — максимально возможная добыча полезного ископаемого установленного качества в единицу времени (сутки, год), определяемая исходя из условий производства в рассматриваемом периоде на основе наиболее полного использования оборудования, рационального режима работы, эффективной технологии и организации производства при соблюдении требований безопасности и правил технической эксплуатации.

Проектная мощность — определенная в проекте добыча полезного ископаемого, которую должно производить предприятие в единицу времени. Измеряется в тоннах в год, сутки.

Срок службы Т — время в годах, в течение которого будут извлекаться промышленные запасы. Между основными параметрами угольной шахты существует зависимость

,                                                                                                 (1.6)

В начальный период после сдачи в эксплуатацию шахта постепенно осваивает свою проектную мощность (период развития). В последние годы работы шахты происходит снижение добычи против установленной проектом (период затухания).

Полный срок службы шахты (лет) с учетом периодов развития и затухания добычи t составит

Т_П = Т + 0,5 t,                                                                                            (1.7)

где Т — период относительно стабильной работы шахты.

Фактическое суммарное время (лет) на развитие и свертывание добычи в зависимости от производственной мощности угольной шахты ориентировочно можно определить по формуле

t = 2,3+1,8 A.                                                                                             (1.8)

где А — годовая проектная мощность шахты, млн. т.

При обосновании мощности шахты руководствуются следующим параметрическим рядом:

 

Суточная мощность шахты, т	4000	5000	6000	7000	8000	10000	12000
Годовая мощность шахты, млн.т	1,2	1,5	1,8	2,1	2,4	3,0	3,6

При этом полный срок службы шахты должен быть не менее 50-60 лет.

Производственная мощность шахты не является величиной постоянной. Под влиянием изменения горно-геологических условий, технического прогресса, возможной реконструкции она изменяется во времени, причем иногда в весьма широких пределах.

Наклонные горные выработки.

Наклонные горные выработки:

Наклонный ствол

Наклонный шурф

Бремсберг

Уклон

Скат

Ходок

Печь

Наклонный ствол - наклонная подземная горная выработка, имеющая непосредственный выход на земную поверхность и служащая для тех же целей, что и вертикальный ствол. Наклонный ствол в большинстве случаев проводят по пласту, реже - по породам.

Бремсберг (нем. Bremsberg, от Bremse — тормоз и Berg — гора) — используется в двух случаях для описания процесса подъема груза по наклонной плоскости. Подземная наклонная горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность, как правило пройденная по пласту полезного ископаемого (по линии падения) и служащая для спуска полезного ископаемого в вагонетках или конвейерами с вышележащего на нижележащий горизонт. В том случае, когда бремсберг пройден по пустой породе его называют «полевым» (полевой бремсберг). Синоним слова «бремсберг» — термин «спуск».

Уклон — наклонная подземная горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность.

Уклон служит для подъёма полезного ископаемого с нижележащего горизонта на вышележащий.

Скат - наклонная подземная горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность, пройденная по пласту или по породе и предназначенная для спуска полезного ископаемого под действием собственного веса. Скаты проводят обычно при разработке крутых пластов.

Ходок — горная выработка, проводимая параллельно бремсбергу и уклону и служащая для передвижения людей и

доставки грузов, проветривания и других целей. В зависимости от назначения их делят на людские и грузовые.^[1]

Ходок — простой человек, чаще крестьянин, направляющийся в центр страны на встречу с руководством или для подачи прошения. См. картину «Ходоки у Ленина». Ранее употреблялось слово «ходаки», происходящее от глагола «ходатайствовать».

Печь — наклонная подземная горная выработка, пройденная по пласту и предназначенная для транспортирования угля, грузов, проветривания, передвижения людей и т. д. Печь, проводимую по полезному ископаемому между откаточным и вентиляционным штреками для подготовки очистной выработки, называют разрезной.

Варианты расположения главного ствола по падению шахтного поля.

При проектировании шахты большое значение имеет правильный выбор места заложения стволов в шахтном поле, так как от этого зависит суммарная длина главных выработок, а следовательно, затраты на их проведение и поддержание; расходы на транспортирование грузов, проветривание горных выработок; потери полезного ископаемого в охранных целиках около стволов.
Расположение главного ствола по падению шахтного поля. Теоретически главный ствол может быть расположен в любой точке шахтного поля, например, у верхней границы шахтного поля I, у нижней границы II и, наконец, в любом месте между положениями I и II, где-то в средней части III (рис. 2.6).

Расположение ствола у нижней границы шахтного поля имеет крупные недостатки: максимальную глубину стволов, а следовательно и наибольшие первоначальные капитальные затраты при строительстве шахты, более длительные сроки строительства; дополнительные расходы на подъем и водоотлив по вертикальному стволу.
При расположении ствола у верхней границы шахтного поля перечисленные недостатки отпадают, однако появляются другие. Так, при размерах шахтного поля по падению более 1200 м ходки, оборудованные канатным подъемом для вспомогательного транспорта, спуска и подъема людей, приходится проводить ступенчатыми, иметь две или более подъемные установки и передавать груз с одного ходка на другой, что усложняет и удорожает работу подземного транспорта. Увеличиваются расходы на поддержание уклонов и ходков, которые, будучи расположенными в целиках угля ограниченных размеров, испытывают повышенное влияние горного давления. Ухудшаются условия проветривания очистных и подготовительных забоев вследствие большой длины выработок, по которым должен пройти воздух до выхода на поверхность, а также в результате его утечек через всевозможные сбойки между уклонами и ходками и др.
Наиболее рационально в экономическом и техническом отношении расположение ствола в пункте III (см. рис. 2.6), при котором главный ствол делит шахтное поле на два примерно равных горизонта, т. е. размеры бремсбергового и уклонного полей примерно равны и имеют умеренную длину (1000—1200 м). Если же шахтное поле делят на три и более горизонта, то стволы первоначально проходят до первого горизонта с последующей их углубкой.

Варианты расположения главного ствола вкрест простирания месторождения при вскрытии свиты пластов.

Расположение главного ствола вкрест простирания месторождения. Определяется рядом факторов, в том числе: расстоянием между крайними пластами свиты по горизонтали; расстоянием между отдельными смежными пластами внутри свиты; углом падения пластов и др. При этом ствол необходимо заложить таким образом, чтобы уменьшить объем работы подземного транспорта, снизить длину квершлагов, сократить потери полезного ископаемого в предохранительных целиках и исключить деформации стволов под влиянием горных работ.
При вскрытии горизонтальных, пологих и наклонных пластов главный ствол преимущественно располагается в породах висячего бока и внутри свиты, пересекая отдельные пласты.
И только нижний участок ствола при многогоризонтном способе вскрытия в отдельных случаях может располагаться в породах лежачего бока свиты (положение I, рис. 2.7). Если же заложить стволы в лежачем боку свиты за пределами верхней границы шахтного поля нижнего пласта (положение II, рис. 2.7), то внешние участки квершлагов окажутся слишком длинными со всеми вытекающими неблагоприятными последствиями (увеличение срока и стоимости строительства шахты, повышение затрат на подземный транспорт).

Варианты расположения вспомогательного ствола при вскрытии шахтного поля.

Согласно § 40 ПБ (Правила безопасности в угольных и сланцевых шахтах) шахта должна иметь не менее двух отдельных выходов на поверхность. Поэтому кроме главного сооружают один или несколько вспомогательных стволов. По отношению к главному вспомогательный ствол может иметь центральное, центрально-отнесенное, фланговое и комбинированное расположение.
При центральном расположении (рис. 2.9, а) оба ствола шахты размещены в центре шахтного поля. Расстояние между их осями принимают равным 20 и 70 м или 50 и 55 м.

При центрально-отнесенном расположении (рис. 2.9, б) вспомогательный ствол пройден у верхней границы шахтного поля, его используют главным образом для отвода исходящей струи воздуха из шахты на поверхность.
При фланговом расположении (рис. 2.9, в) главный ствол сооружен в центре шахтного поля, а вспомогательные — на флангах у верхней границы. Стволы выполняют те же функции, что и при центрально-отнесенном расположении.
При комбинированном расположении (рис. 2.9, г) в центре шахтного поля имеются два (реже три) ствола; у верхней границы в центре, на флангах, на каждую панель или группу панелей сооружают дополнительно вентиляционные стволы или шурфы. Центральные стволы выполняют транспортные функции и служат для подачи свежего воздуха в шахту (кроме ствола, оборудованного скиповым подъемом), а вентиляционные — используют для отвода исходящей струи воздуха из шахты.
Центрально-отнесенное и фланговое расположения имеют тот недостаток, что невозможно вспомогательные стволы использовать для спуска и подъема и компактно расположить технические здания на поверхности. Положительным является возможность применения рациональной прямоточной схемы проветривания выработок в бремсберговой части шахтного поля.
Достоинства центрального расположения стволов: компактность размещения технологического комплекса поверхности; наличие общего предохранительного целика для охраны стволов и комплекса от вредного влияния очистных работ; возможность быстрого соединения (сбойки) стволов выработкой на горизонте околоствольного двора, что обеспечивает нормальные условия для проветривания забоев проводимых выработок и позволяет расширить фронт работ в период дальнейшего строительства шахты; возможность использования одного из стволов для их углубки.
Центральное расположение стволов применяют при вскрытии горизонтальных, крутонаклонных и крутых пластов, а также в отдельных случаях пологих пластов при углах наклона не более 10°, когда ПБ допускается возвратноточная схема проветривания.
Однако при центральном расположении двух стволов не обеспечивается условие для надежного и безопасного проветривания выработок при разработке пологих, весьма газоносных пластов, а также пластов, склонных к внезапным выбросам или суфлярным выделениям метана. Поэтому при строительстве современных крупных шахт, при разработке пологих пластов применяют комбинированное расположение стволов, которое сочетает в себе преимущества центрального, центрально-отнесенного или флангового их расположения.

Вскрытие пластов штольнями.

Штольнями вскрывают пласты, залегающие в районах с сильно пересеченной или гористой местностью, когда вскрытие вертикальными или наклонными стволами технически невозможно или экономически нецелесообразно. В зависимости от расположения месторождения по отношению к гористому склону штольни проводят под разными углами к простиранию.
При выборе места расположения штольни необходимо учитывать следующие факторы: около устья штольни должна быть промышленная площадка, достаточная для размещения технических зданий и сооружений; возможность подвода в долину, где расположена промышленная площадка, железнодорожного пути, шоссейной дороги; устье штольни должно располагаться выше уровня максимально возможного подъема воды в долине. С другой стороны, штольню следует проводить так, чтобы большая часть запасов месторождения находилась выше горизонта и, следовательно, могла бы быть отработана без подъема угля и механического водоотлива.
На способ вскрытия месторождения штольнями существенное влияние оказывает угол падения пластов. Так, при пологих пластах с уровня долины проводят капитальную штольню, которая делит шахтное поле на две части, одна из которых выше штольневого горизонта — бремсберговая, другая — уклонная (рис. 2.22, а). Дальнейшую подготовку пластов к очистной выемке производят одним из рассматриваемых выше способов. Для применения центрально-отнесенной схемы проветривания кроме капитальной штольни проходят вентиляционные шурфы или штольни на отметках более высоких, чем откаточный горизонт.

При крутых пластах кроме капитальной и вентиляционной штолен в качестве дополнительных вскрывающих выработок используют гезенки и этажные квершлаги для вскрытия пластов, расположенных выше штольневого горизонта (рис. 2.22, б). При небольшой разности отметок между верхней границей шахтного поля и поверхностью вместо гезенка возможно проведение вентиляционного вспомогательного ствола.
В зависимости от расстояния от поверхности до пластов по горизонтали и удобного рельефа поверхности возможно проведение этажных штолен, от которых уголь транспортируют до поверхности. Часть шахтного поля, расположенная ниже штольневого горизонта, вскрывается слепыми стволами и этажными квершлагами (см. рис. 2.22, б).
Способ вскрытия шахтных полей штольнями является одним из самых экономичных и простых, поэтому рекомендуется к применению во всех случаях, когда для этого имеются необходимые горно-геологические предпосылки.

Комбинированные способы вскрытия шахтных полей. Примеры.

Комбинированными способами вскрытия называются такие, которые содержат в себе признаки и элементы нескольких способов. Их применение обусловливается стремлением использовать преимущества входящих в комбинацию способов, которые могут быть реализованы в конкретных горно-геологических и горнотехнических условиях.
При комбинированном расположении в центре шахтного поля имеются два ствола. У верхней границы шахтного поля в центре и на каждую панель или группу панелей сооружают дополнительно вентиляционные стволы.

 

Достоинства:

 - прямоточная схема проветривания
выработок в бремсберговой части
шахтного поля и обособленное
проветривание панелей шахты.

Недостаток:
 - дополнительные промышленные
площадки для размещения
надшахтных зданий
вспомогательных стволов.

В схеме а) использованы преимущества вскрытия наклонными стволами, оборудованными мощными ленточными конвейерами, позволяющими выдавать из шахты до 20..25 тыс. т угля в сутки при значительно меньшей степени измельчения его по сравнению со скиповыми подъемами; все вспомогательные операции, в том числе и выдача породы, осуществляются по вертикальным стволам, которые значительно производительнее механических подъемов наклонных стволов. Наличие двух вертикальных стволов обеспечивает хорошие условия проветривания шахты. Данный комбинированный способ вскрытия целесообразно применять на крупных шахтах с глубиной стволов, примерно, до 400..500 м.

Наиболее крупные шахты в мировой практике вскрыты именно таким способом. Примером могут служить шахты "Распадская" в Кузбассе, "Тентенская" в Караганде, "Селби" в Великобритании соответственно с проектной мощностью 7,5; 4,0 и 10,0 млн. т угля в год.

В схеме б), представляющей комбинацию двух способов вскрытия — капитальным квершлагом для вскрытия пластов m ₁ и m ₂ и этажными квершлагами для вскрытия пласта m ₃, сближенного с пластом m ₂, использовано преимущество вскрытия этажными квершлагами в части сокращения объема проведения и поддержания наклонных подготавливающих выработок;

В схеме в) верхняя часть шахтного поля вскрыта вертикальными стволами и этажно-горизонтными квершлагами, что обусловлено крутым залеганием пластов, а нижняя часть поля вскрыта капитальным горизонтальным квершлагом (пласт m ₁) и капитальным наклонным квершлагом (пласты m ₂ и m ₃), что связано с резким выполаживанием пластов. То есть в данном случае комбинированное вскрытие обусловлено конкретными горно-геологическими особенностями залегания пластов.

Сильно нарушенные месторождения с резкими перегибами пластов, крупными, часто повторяющимися сбросами и надвигами вскрываются также комбинированными способами — вертикальными стволами и этажно-горизонтными квершлагами с проведением ряда дополнительных выработок, чаще всего гезенков и наклонных квершлагов. При этом применение комбинированного способа вскрытия дает возможность одновременно разрабатывать участки пласта как с крутым, так и пологим залеганием. 28. 28.Способы проветривания шахт и рудников.

При выемке угля в выработки выделяются метан, углекислый газ, продукты взрыва взрывчатых веществ (ВВ), а также угольная и породная пыль. Для создания безопасных и гигиенических условий труда выработки необходимо проветривать, т. е. непрерывно подавать в шахту с поверхности свежий воздух, обеспечив при этом его движение в необходимом направлении и с требующейся интенсивностью. Это обеспечивается созданием перепада давления (депрессия) воздуха за счет механической энергии вентилятора. Вентилятор, установленный на вентиляционном стволе, называют главным, а депрессию, которую он создает, — общешахтной. Ее величина не должна превышать 4,5 кПа (ПТЭ). Различают нагнетательный, всасывающий и комбинированный способы проветривания. При нагнетательном проветривании давление воздуха на выходе из вентилятора и в выработках будет больше атмосферного, которое сохраняется в устье воздуховыдающего ствола. И в случае аварийной остановки вентилятора давление воздуха в выработке падает, что может вызвать увеличение поступления в выработки метана и образование взрывоопасной среды. Поэтому этот способ рекомендуют применять на негазовых шахтах, а также на газовых шахтах доII категории по метану при разработке только первого горизонта. При всасывающем способе проветривания в выработках создается разрежение воздуха по сравнению с атмосферным. Поэтому в случае остановки вентилятора давление в выработках повысится и тем самым замедлится процесс их загазирования. Всасывающий способ применяют, как правило, на газовых шахтах. При этом может использоваться одна центральная вентиляторная установка на центрально-отнесенном стволе или две на фланговых стволах. При нагнетательно-всасывающем способе проветривания имеются два последовательно работающих вентилятора, установленные в воздухоподающем и воздуховыдающем стволах. Этот способ может применяться при значительной протяженности горных выработок.

В зависимости от числа и взаимного расположения выработок, по которым подается свежая и отводится исходящая струи воздуха, с учетом способа работы вентилятора возможны различные схемы проветривания. Различают центральные, фланговые, центрально-фланговые. При центральной схеме проветривания стволы располагаются центрально-сдвоенно или центрально-отнесенно. Так как при центральной схеме воздух движется по параллельным выработкам, но в противоположном направлении, ее называют также возвратноточной. Центральную схему проветривания применяют при разработке шахтных полей небольших размеров (ПТЭ). При фланговой схеме проветривания воздуховыдающие стволы располагают на верхних границах шахтного поля. При этом воздух движется по горизонтальным выработкам по всей длине крыла в одном направлении. В связи с этим фланговую схему называют также прямоточной. Ее применяют при значительной длине шахтного поля по простиранию на шахтах III категории, сверхкатегорийных и опасных по внезапным выбросам угля и газа. В центрально-фланговой схеме, сочетаются центральные и фланговые схемы, потому ее называют также комбинированной. Она применяется при обособленном проветривании участков, расположенных в центральной части шахтного поля и на его флангах, например при панельной подготовке, когда в пределах горизонта располагается нечетное число панелей.

29. Панельная подготовка шахтного поля.

Если пласт в пределах шахтного поля или горизонта делят по простиранию на участки, вытянутые по падению от верхней границы горизонта до нижней (рис. 2.3, б), то такие участки называют панелями, а способ подготовки шахтного поля — панельным.
Панель — часть пласта в пределах шахтного поля или горизонта, обслуживаемая самостоятельным комплексом горизонтальных или наклонных транспортных и вентиляционных выработок. Границами панели являются по падению границы горизонта, но простиранию — граница шахтного поля или условные линии — границы смежных панелей. Размер панели по простиранию находится в пределах до 1500—2500 м, по падению 1000—1200 м. По падению пласта панель делят на более мелкие участки, вытянутые по простиранию — ярусы.
Ярус — часть пласта в пределах панели, ограниченная по падению выемочными (ярусными) штреками (конвейерным и вентиляционным), а по простиранию — границами панели.
Как и шахтное поле, панель может быть однокрылой и двукрылой. Последние экономически выгоднее и технически совершеннее однокрылых: вдвое увеличивается число одновременно отрабатываемых лав, в результате при одинаковых размерах панели существенно уменьшаются расходы, отнесенные на тонну промышленных запасов, на поддержание наклонных выработок и штреков (в связи с сокращением времени отработки ярусов и панели), а также на транспортирование угля по наклонным выработкам (благодаря росту нагрузки на транспортные средства за счет увеличения числа лав, одновременно обслуживаемых наклонной выработкой).
В пределах горизонта в зависимости от соотношения между размерами шахтного поля и панели по простиранию может разместиться четное или нечетное число панелей. Панель, в пределах которой производится вскрытие пласта, называется центральной, остальные — фланговыми.
Панельный способ деления шахтного поля на части по сравнению с этажным имеет следующие преимущества: позволяет технически более просто увеличить нагрузку на пласт и, следовательно, концентрацию работ на одном пласте; обеспечивает большие возможности применения прогрессивного поточного конвейерного транспорта от очистного забоя до главного откаточного штрека, а также создает благоприятные условия для отработки ярусов от границ панели к наклонной выработке. Все это обеспечивает условия для высокопроизводительной работы очистных забоев.
Недостатки панельного способа — необходимость проведения большего числа наклонных выработок, чем при этажном способе, и увеличение объема работы подземного транспорта по штрекам примерно на 20—30 % за счет «перепробега» грузов (угля) по штрекам.
Этажный способ подготовки применяют, как правило, на наклонных, крутонаклонных и крутых пластах, а на пологих пластах с углами падения до 18—20° он рекомендуется при: вскрытии шахтных полей наклонными стволами, проходимыми по падению пласта или пород лежачего бока; вскрытие вертикальными стволами, когда мощность шахты может быть обеспечена работой ограниченного числа лав (четырех-шести); шахтных полях с ограниченными размерами по простиранию (до 4 км); разработке сильно газоносных пластов, особенно пластов, опасных по внезапным выбросам угля и газа или суфляр-ном выделении метана, в условиях которых необходимо применять способы подготовки и системы разработки с минимальным числом наклонных подготовительных выработок.
Панельный способ подготовки применяют, как правило, при разработке: горизонтальных пластов; пологих и наклонных пластов при углах падения до 16—20°, когда можно осуществить полную конвейеризацию транспорта; одного или ограниченного числа пластов, когда необходимо обеспечить большую проектную мощность шахты; пластов с переменным углом падения по линии их простирания, поскольку при этажном способе подготовки наклонная высота этажа изменялась бы по простиранию в весьма широких пределах; водообильных или нарушенных месторождений, когда участки между нарушениями являются своего рода панелями, и, наконец, при длине шахтного поля по простиранию не более 8 км.

30. Этажная подготовка шахтного поля.

Если пласт в пределах шахтного поля или горизонта делят по падению на участки, вытянутые по простиранию, то такие участки называют этажами, а способ подготовки шахтного поля — этажным (рис. 2.3, а).

Этаж — часть пласта в шахтном поле, границами которой по падению являются штреки — откаточный и вентиляционный, а по простиранию — границы шахтного поля. Штреки, ограничивающие этаж, обычно называют этажными. Все этажи в пределах горизонта обслуживаются одним бремсбергом или уклоном, которые называются капитальными. На крутонаклонных и крутых пластах, в отличие от пологих, каждый этаж обслуживается своими квершлагами: снизу — откаточными, сверху — вентиляционными.
Расстояние по линии падения пласта между верхней и нижней границами этажа называют наклонной высотой этажа.
Для пологих и наклонных пластов наклонную высоту этажа определяют расчетом. Она может быть от 200 до 500 м. Необходимо, чтобы производственная мощность шахты при этом обеспечивалась очистными забоями, расположенными в пределах только одного этажа.
Проекцию наклонной высоты этажа hэ на вертикальную плоскость называют вертикальной высотой этажа hв которая определяется из выражения

При разработке крутых пластов hв принимают из условий безопасного ведения горных работ: для пластов тонких и средней мощности — 120—130 м, для мощных — от 80 до 100 м. Наклонная же высота этажа определяется по формуле (2.1).
Крыло горизонта имеет размер по простиранию порядка 2—2,5 км, поэтому крыло этажа по простиранию можно дополнительно делить на более мелкие части — выемочные поля. К делению этажа на выемочные поля обычно прибегают при разработке пологих пластов и только в том случае, когда его наклонная высота в 2—3 раза превышает рациональную длину лавы. В этих условиях возникает необходимость деления выемочного поля по падению на два, реже на три выемочных участка, в каждом из которых располагается по одной лаве. Для их обслуживания необходимо проходить в каждом выемочном поле участковые (промежуточные) бремсберги (скаты, квершлаги), ходки, штреки, конвейерные и вентиляционные.
Выемочное поле — часть пласта в пределах этажа, разработка которой осуществляется с применением участковых (промежуточных) бремсбергов, скатов или квершлагов. Размер выемочного поля по простиранию на пологих пластах находится в пределах 750—1500 м, на крутых — 350—500 м.
Выемочный участок — часть пласта в пределах выемочного поля, ограниченная по падению конвейерным и вентиляционным штреками, а по простиранию — границами выемочного поля.

31. Погоризонтная подготовка шахтного поля.

Подготовка запасов шахтного поля производится по определенной системе, создающей необходимые условия для их отработки с высокой эффективностью. При этом под подготовкой шахтного поля понимается определенный порядок проведения подготовительных выработок в пространстве и во времени. Различают 4 способа подготовки шахтных полей:

- погоризонтная подготовка;

- панельная подготовка;

- этажная подготовка;

- комбинированная подготовка.

В период строительства шахты подготовка запасов к нарезке полей производится лишь в объемах, предусмотренных проектом для сдачи шахты в эксплуатацию.

Подготовка всех остальных запасов и постоянное их возобновление взамен выработанных (воспроизводство очистного фронта) производится в течение всего срока функционирования действующей шахты.

Чтобы обеспечить эффективное воспроизводство фронта очистных работ способы подготовки должны удовлетворять определенным требованиям. В частности, по существующим нормативам в любой момент времени действующая шахта должна иметь:

- готовых к выемке запасов (для разработки которых пройдены все без исключения подготовительные и нарезные выработки) – не менее, чем на 3 месяца работы;

- подготовленных запасов (для разработки которых проведены основные подготовительные выработки) – не менее, чем на полугодовую работу;

- вскрыты