Особенности проведения выработок

 

Способы проведения выработок. В качестве примера горизонтальной горной выработки в неоднородных породах рассмотрим штрек, проведенный по тонкому пласту угля (или тонкой жиле). При этом в забое оказывается два типа пород, с отличающимися свойствами. В таких условиях штрек можно проводить сплошным (без разделения выемки полезного ископаемого и породы) и сложным (с раздельной выемкой полезного ископаемого и пустой породы) забоем.

Первый способ применяют при мощности пласта менее 0,5 м и низком качестве угля. Преимуществом его является более простая организация работ, а недостатком – потеря угля. При ведении работ вторым способом организация работ усложняется из-за наличия двух самостоятельных забоев: по полезному ископаемому и по породе, но зато потери полезного ископаемого гораздо ниже.

При раздельной выемке угля и породы выработки проводят узким или широким забоем. В первом случае полезное ископаемое вынимается только на ширину выработки (рис.30, а), а подорванная порода выдается на земную поверхность, во втором – ширину забоя по полезному ископаемому принимают большей пролета выработки (рис.30, б) на величину, необходимую для размещения в образующемся около штрека пространстве (раскоске) породы от подрывки с учетом увеличения ее объема вследствие разрыхления.

б   а   а b x l а   Рис.30. Проведение горизонтальных выработок по неоднородным породам: а – узким забоем; б – широким забоем   1 – штрек; 2 – раскоска; 3 – косовичник; а, l, х и b – ширина выработки, забоя, раскоски и косовичника соответственно; т – мощность пласта

Проведение выработок узким забоем с помощью комбайнов или с применением погрузочных машин обеспечивает высокую скорость, большую устойчивость выработки и при больших сроках службы меньшие затраты на поддержание выработки. Основным недостатком способа следует считать выдачу породы на земную поверхность. На шахтах Донбасса, например, выдача породы в среднем достигает 30-35 % от выдаваемого угля, а на некоторых шахтах и выше. Выдача породы загружает внутришахтный транспорт и подъем, требует значительных трудозатрат под землей и на поверхности, соответственно сдерживает дальнейший рост добычи угля и производительности труда.

Преимущество проведения штреков широким забоем состоит, прежде всего, в возможности оставления породы от подрывки в шахте и существенной попутной добычи угля. Недостатком широкого забоя при существующей механизации является меньшая скорость подвигания забоя; более сложная организация проходческих работ; большая трудоемкость работ по закладке породы в раскоску; ухудшение условий поддержания выработок.

Проведение выработок широким забоем, с точки зрения их поддержания, дает положительные результаты при пучащих породах подошвы.

По тонким жилам штреки обычно проводят с раздельной выемкой полезного ископаемого и пустой породы.

Форма и размеры поперечного сечения выработок. Форму поперечного сечения выработки, проводимой по неоднородным породам, выбирают исходя из тех же соображений, что и выработок, проводимых по однородным породам. Вблизи очистных работ крепь воспринимает большое по величине и неравномерное по контуру и во времени горное давление, особенно при сплошной системе разработки. В лучших условиях работает крепь при столбовых системах разработки, а также крепь выработок, пройденных узким забоем.

Крепь штреков должна быть прочной, обладать податливостью, легко извлекаться для повторного использования, так как штреки имеют сравнительно небольшой срок службы (3-8 лет). для откаточных штреков наиболее целесообразной следует считать металлическую податливую арочную крепь, а для вентиляционных с установившимся давлением – комбинированную крепь (железобетонные податливые стойки и металлические верхняки). Выработки с небольшим сроком службы и вспомогательного назначения крепят деревом.

Наиболее типичной формой поперечного сечения для штреков, проводимых сложным забоем, является трапециевидная и арочная.

Размеры поперечного сечения выработок определяют в соответствии с габаритами транспортного оборудования и требованиями Правил безопасности. Учитывая значительную осадку кровли после выемки пласта угля, высоту штреков при их проведении следует увеличить по сравнению с необходимой на 30-40 % в зависимости от мощности пласта.

Выбор места подрывки породы. Выбор этот, главным образом, зависит от удобства погрузки полезного ископаемого из очистного пространства в вагонетки или на конвейер, находящиеся в штреке, угла падения и характера боковых пород. Кроме того, желательно, чтобы пласт полезного ископаемого, пересекаемый выработкой, занимал в ее сечении наибольшую площадь. С точки зрения удобства погрузки угля наиболее благоприятной является нижняя подрывка (подрывка почвы пласта).

г а б в   Рис.31. Различные способы подрывки породы при проведении штреков: а – подрывка кровли; б – подрывка почвы; в – подрывка кровли и почвы; г – подрывка почвы при крутом падении

При углах падения пласта до 10-12° кровля обычно не подрывается, и верхняк крепежной рамы (при деревянной крепи) располагается параллельно ей. При угле залегания пластов 12-25° угол падения не является решающим фактором для выбора места подрывки породы. В этом случае может подрываться кровля или почва пласта (рис.31, а и б) или то и другое вместе. При углах падения пласта 25-50° наиболее распространенной является подрывка кровли и почвы (рис.31, в), так как в этом случае пласт угля занимает в сечении штрека наибольшую площадь, и объем подрываемой породы сокращается. При углах падения свыше 55° наиболее целесообразна подрывка почвы пласта (рис.31, г), что гарантирует большую устойчивость выработки вследствие устранения сползания пород кровли (висячего бока).