Факторы, влияющие на выбор системы разработки и ее параметры

Для конкретных геологических условий необходимо выбрать из многих одну, наиболее прогрессивную и экономически эффективную систему разработки.

Главным критерием, определяющим ее прогрессивность, является соответствие современному уровню развития техники и конкретным геологическим и горнотехническим условиям месторождения.

На выбор системы разработки и ее элементы влияют многие горно-геологические и горнотехнические факторы.

Мощность пласта влияет на технологию очистной выемки и на проведение подготовительных выработок. Так, пласты тонкие и средней мощности, а также часть крутых мощных пластов разрабатываются на полную мощность, а мощные пласты обычно вынимаются отдельными слоями. Более прогрессивной является разработка на всю мощность, однако это не всегда возможно вследствие отсутствия соответствующих средств механизации.

При разработке мощных пластов обычно применяют полевую их подготовку.

Угол падения пласта влияет на способ транспортирования угля вдоль очистного забоя: при углах падения до 20— 25° необходимы механические средства, при больших углах уголь перемещается под действием собственного веса.

На крутых пластах в движение приходят не только породы кровли, но и почвы. На крутых пластах затруднено перемещение рабочих и материалов вдоль забоя. Угол падения влияет на конструкцию средств механизации очистной выемки.

Свойства боковых пород обрушаться или плавно прогибаться имеют решающее значение при выборе способа управления горным давлением и средств механизации очистной выемки, а их устойчивость предопределяет расположение подготовительных выработок по пласту или но пустым породам.

Геологические нарушения усложняют разработку месторождения и принимаются во внимание при выборе как системы разработки и обосновании ее элементов и средств комплексной механизации очистных работ с учетом переходимости этих нарушений.

Взаимное расположение пластов в свите влияет на очередность их выемки, особенно при разработке сближенных пластов, и на способ их подготовки – совместный или раздельный.

Обводненность месторождения. Наличие воды в очистных забоях снижает производительность труда и надежность машин, повышает опасность работы. Поэтому при разработке обводненных месторождений необходимо предварительно осушать их или же применять такие системы разработки, которые исключали бы проникновение воды в призабойное пространства очистной выработки.

Газоносность месторождения. Каждая система разработки должна проектироваться так, чтобы была обеспечена бесперебойная подача необходимого количества воздуха в очистные и подготовительные выработки. Газоносность пластов может лимитировать длину лавы и нагрузку на очистной забой.

Самовозгорание угля происходит при окислении его кислородом воздуха и протекает тем интенсивнее, чем сильнее уголь разбит трещинами или измельчен, так как в этом случае больше площадь соприкосновения кислорода с углем. При разработке пластов с самовозгорающимся углем потери должны быть минимальными, что обеспечивается применением полной закладки выработанного пространства, проведением полевых выработок.

Механизация производственных процессов. С появлением высокопроизводительных средств механизации выемки и транспортирования угля на пологих пластах появилась возможность вести работы в лавах большой длины при большой нагрузке на забой. В результате сложные варианты системы разработки заменяются простыми.

При выборе системы разработки влияние рассмотренных факторов необходимо учитывать совместно.

 

2. Столбовые системы разработки.

 

Система разработки, при которой запасы полезного ископаемого в пределах этажа, яруса, выемочного поля или столба до начала очистных работ полностью оконтурены горными выработками, называется столбовой.

Оконтуривающими могут быть горизонтальные и наклонные горные выработки, находящиеся как в массиве угля, так и примыкающие одной стороной к выработанному пространству.

2.1 Система разработки длинными столбами по простиранию при панельной подготовке шахтного поля

В зависимости от числа одновременно отрабатываемых лав в ярусе, применяемых схем проветривания лав и транспортирования угля различается несколько вариантов столбовых систем разработки. Общим для них является то, что ярусы отрабатываются обратным ходом.

Первый вариант – в панели располагаются две лавы, по одной на крыло (рис. 2).

Второй вариант – в панели одновременно отрабатываются два яруса и располагаются четыре лавы. Ярусы отрабатываются независимо; каждая лава обслуживается своим транспортным штреком и имеет обособленное проветривание (рис. 3).

При механизированных комплексах рекомендуется применять варианты системы с одиночными лавами и обособленным их проветриванием, поскольку они обеспечивают более простые и надежные условия поддержания сопряжений штреков с лавой, транспортирования угля и проветривания.

При рассмотренных системах разработки применяется возвратноточная схема проветривания участка, при которой исходящая струя по вентиляционному штреку возвращается к наклонным выработкам.

Рис.2 Система разработки при двух лавах в панели	Рис. 3 Система разработки при четырех лавах в панели и обособленном их проветривании

2.2 Система разработки длинными столбами по падению (восстанию) при погоризонтной подготовке шахтного поля

В настоящее время при использовании механизированных комплексов находят широкое применение различные варианты системы разработки длинными столбами по падению. Один из них– отработка горизонта одинарными столбами с прямоточной схемой проветривания (см. рис. 4).

Выемочные столбы располагаются между откаточным и вентиляционным горизонтом.

При полевой подготовке шахтного поля вскрытие пласта осуществляется квершлагами.

Подготовка выемочных столбов осуществляется проведением спаренных выработок с откаточного до вентиляционного штрека. При отработке столба по мере подвигания очистного забоя целик, расположенный со стороны выработанного пространства, или остается, или вынимается с помощью забойного оборудования (рис. 5). Применение данного варианта системы разработки позволяет снизить потери угля.

Система разработки длинными столбами по падению (восстанию) по сравнению с системами, отрабатывающими пласты по простиранию, имеет ряд преимуществ, основными из которых являются:

– возможность обеспечения в пределах выемочного столба постоянной длины лавы при проведении наклонных выработок строго по заданному направлению, что особенно важно при работе механизированных очистных комплексов, сокращение или увеличение длины которых в период эксплуатации связано с определенными трудностями (простои лавы, снижение добычи и др.);

– простая, следовательно, более надежная схема подземного транспорта;

– простая прямоточная схема проветривания лавы в пределах выемочного столба бремсберговой части шахтного поля с обособленной подачей свежего воздуха к местам выделения метана, что особенно важно при разработке весьма газоносных пластов.

Рис. 4 Вариант системы разработки длинными столбами с погашением целика:

а – по падению; б – по восстанию пласта

К недостаткам системы относятся большой объем наклонных выработок, проведение и эксплуатация которых в сравнимых условиях обычно обходится дороже, чем горизонтальных; усложняется вспомогательный транспорт по наклонным выработкам из-за отсутствия простого и надежного механического оборудования.

Область применения системы разработки столбами по падению:

– угол падения пластов до 12—15°;

– мощность пласта до 4,5..5 м (при наличии комплексов, которые могут вынимать уголь на полную мощность пласта);

– небольшая водообильность вмещающих пород;

– на пластах со сложной гипсометрией, когда не может быть обеспечена постоянная длина лавы при отработке выемочных столбов по простиранию.

Обводненные месторождения рекомендуется разрабатывать длинными столбами по восстанию, так как это обеспечивает возможность отвода воды за пределы призабойного пространства.

При разработке мощных пластов, угли которых склонны к отжиму, возникают трудности с обеспечением безопасных условий работы в результате его обрушения в призабойное пространство. Поэтому по восстанию отрабатывают пласты мощностью до 1,8— 2 м с углами падения до 8..10°.