2.2 Способы вскрытия шахтных полей
Способ вскрытия — это качественная характеристика шахты, отражающая вид и взаимное расположения главных и вспомогательных выработок, проводимых для создания доступа с поверхности земли к шахтному полю или к его части.
Способ вскрытия зависит от геологических, горнотехнических и экономических факторов: формы и размеров шахтного поля, мощности и угла падения пластов, числа рабочих пластов в шахтном поле и расстояния между ними, глубины залегания пластов от поверхности и ее рельефа, нарушенности месторождения и газоносности пластов, производственной мощности шахты и срока ее службы, марочного состава угля и применяемой техники. Учет влияния перечисленных факторов должен быть комплексным.
Выбранный способ вскрытия должен обеспечивать максимальную производительность труда при минимальной себестоимости 1 т угля. Это достигается выполнением следующих требований:
минимальные первоначальные капитальные затраты и сроки строительства шахты;
концентрация производства, т. е. увеличение производственной мощности шахты при максимально возможных нагрузках на очистной забой и на пласт при ограниченном числе одновременно разрабатываемых пластов;
концентрацию грузопотоков и применение конвейерного транспорта;
сокращение протяженности поддерживаемых горных;
эффективное проветривание горных выработок при полном соблюдении правил безопасности и охраны труда.
В зависимости от конкретных условий залегания и числа пластов способы вскрытия шахтных полей различают:
по типу главной вскрывающей выработки, проходимой с поверхности;
расположению главной вскрывающей выработки относительно пласта и элементов его залегания;
по числу транспортных горизонтов в шахтном поле;
по наличию и типу вспомогательных вскрывающих выработок.
Различают три типа главных вскрывающих выработок: вертикальные стволы, наклонные стволы и штольни. Поскольку главных вскрывающих выработок должно быть не менее двух, возможны комбинации этих выработок, например вертикальных и наклонных стволов.
Вскрытие шахтных полей вертикальными стволами является наиболее универсальным и распространенным, его применяют независимо от числа рабочих пластов в шахтном поле, мощности и угла падения этих пластов, мощности наносов и глубины разработки, производственной мощности шахты и т. д. (рис. 2.3, е — к).
В соответствующих горно-геологических условиях проходят наклонные стволы, что обеспечивает определенные экономические и технические выгоды по сравнению со вскрытием вертикальными стволами (рис. 2.3, а — д). В гористой местности возможно вскрытие месторождения штольнями (рис. 2.3,л — н).
При комбинированных способах вскрытия применяют разнотипные главные вскрывающие выработки, например вертикальные и наклонные стволы (рис. 2.3, о — с). Наклонный ствол используют для выдачи угля на поверхность, а вертикальный — для спуска-подъема людей, грузов и пр:
Главные вскрывающие выработки могут занимать различное положение по отношению к вскрываемому пласту и элементам его залегания. Так, вертикальные стволы обычно пересекают породы и пласты полезного ископаемого при горизонтальном, пологом и наклонном их залегании. Наклонные стволы обычно проходят по пласту и, как исключение, по породам лежачего или висячего бока. Положение штольни зависит от того, как расположен пласт по отношению к участку земной поверхности, удобному для ее заложения. Штольня может быть проведена как по пласту, так и по породе лежачего или висячего бока, по простиранию (рис. 2.3, н) или вкрест простирания их (рис. 2.3,л, м).
Стволы сооружают сразу на полную глубину или до определенного горизонта с последующей углубкой. В связи с этим различают вскрытие с одним (рис. 2.3, з) или несколькими транспортными горизонтами (рис. 2.3,к).
Под транспортным горизонтом подразумевают совокупность выработок, расположенных на одном уровне и предназначенных для осуществления транспортных и других операций, необходимых для ведения горных работ.
По числу транспортных горизонтов способы вскрытия шахтных полей вертикальными стволами делятся на одногоризонтные и многогоризонтные. При одногоризонтных способах запасы шахтного поля отрабатывают на один транспортный горизонт, время службы которого соответствует сроку существования шахты. Многогоризонтные способы вскрытия предусматривают наличие двух и более транспортных горизонтов. При этом различают варианты: без периодической углубки стволов с одновременной работой транспортных горизонтов (рис. 2.3, ж); с периодической углубкой стволов и последовательной работой горизонтов (рис. 2.3,и).
При вскрытии штольнями применяют только одногоризонтные способы вскрытия.
Для вскрытия пластов, кроме главных, используют вспомогательные вскрывающие выработки — квершлаги, гезенки, слепые вертикальные или наклонные стволы или сочетания различных выработок. Выбор типа вспомогательной вскрывающей выработки зависит от числа пластов, угла их падения и расстояния между ними.
Рис. 2.5. Схемы вскрытия
В зависимости от того, какую часть шахтного поля обслуживают вспомогательные вскрывающие выработки, последние подразделяют на капитальные, панельные, погоризонтные и этажные. Если квершлаг (гезенк или породный скат) обслуживает все шахтное поле, и, следовательно, срок его службы равен времени существования шахты, его называют капитальным независимо от способа подготовки шахтного поля. Если квершлаг обслуживает только одну или две смежные панели (бремсберговую или уклонную), он называется панельным.
Погоризонтные квершлаги обслуживают горные работы в пределах одного горизонта независимо от способов его подготовки. Наконец, под этажными подразумеваются квершлаги, которые обслуживают горные работы в пределах одного этажа.
Рассмотренных признаков достаточно, чтобы полностью охарактеризовать тот или иной способ вскрытия.
Графическим изображением способа вскрытия является схема вскрытия.
Источник
Классификация способов вскрытия шахтных полей
Все про уголь и его добычу
Способы вскрытия и их классификация
Способ вскрытия — качественная характеристика шахты, отражающая особенности вида и взаимного расположения главных и вспомогательных выработок, проводимых в период строительства и эксплуатации горного предприятия для создания доступа с поверхности земли к шахтному полю или к его части,
Шахтные поля вскрывают различными способами в зависимости от целого ряда геологических, горнотехнических и экономических факторов: формы и размеров шахтного поля, мощности и угла падения пластов, числа рабочих пластов в шахтном поле и расстояния между ними, глубины залегания пластов от поверхности и ее рельефа, нарушенное месторождения и газоносности пластов, производственной мощности шахты к срока ее службы, марочного состава угля и применяемой техники. Учет влияния перечисленных факторов должен быть комплексным.
Необходимо стремиться к тому, чтобы выбранный способ вскрытия обеспечивал максимальную производительность труда при минимальной себестоимости 1 т угля. Этого воз¬можно достичь при выполнении ряда требований в период строительства и особенно эксплуатации шахты.
К важнейшим из них следует отнести минимальные первоначальные капитальные затраты и сроки строительства шахты; концентрацию производства, т. е. увеличение производственной мощности шахты, рост до максимально возможных размеров нагрузки на очистной забой и на пласт при ограниченном числе одновременно разрабатываемых пластов; концентрацию грузопотоков и преимущественное применение конвейерного транспорта; сокращение протяженности поддерживаемых горных выработок путем интенсификации очистных работ и периодического обновления горного хозяйства шахты за счет реконструкции; эффективное проветривание горных выработок при полном соблюдении правил безопасности и охраны труда.
В зависимости от конкретных условий залегания и числа пластов способы вскрытия шахтных полей различают по: типу главной вскрывающей выработки, проходимой с поверхности; расположению главной вскрывающей выработки относительно пласта и элементов его залегания; числу транспортных гори¬зонтов в шахтном поле; наличию и типу вспомогательных вскрывающих выработок (рис. 2.4).
Различают следующие типы главных вскрывающих выработок: вертикальные стволы, наклонные стволы, штольни, шурфы и скважины большого диаметра. Поскольку главных вскрывающих выработок должно быть не менее двух, возможны комбинации этих выработок, например вертикальных и наклонных стволов.
Вскрытие шахтных полей вертикальными стволами является наиболее универсальным и распространенным, его применяют независимо от числа рабочих пластов в шахтном поле, мощности и угла падения этих пластов, мощности наносов и глубины разработки, производственной мощности шахты и т. д. (рис. 2.5,е
В соответствующих горно-геологических условиях проходят наклонные стволы, что обеспечивает определенные экономические и технические выгоды по сравнению со вскрытием вертикальными стволами (рис. 2.5, а-д). При сложном рельефе поверхности (гористая или сильно пересеченная местность)
часто единственно возможным способом вскрытия месторождения является проведение штолен (рис. 2.5, л).
При комбинированных способах вскрытия применяют разнотипные главные вскрывающие выработки, например, вертикальные и наклонные стволы (рис. 2.5, о—с). Наклонный ствол используют для выдачи угля на поверхность, вертикальный — для спуска и подъема людей, грузов и др.
Главные вскрывающие выработки могут занимать различное положение по отношению к вскрываемому пласту и элементам его залегания. Так, вертикальные стволы обычно пересекают породы и пласты полезного ископаемого при горизонтальном, пологом и наклонном их залегании. Наклонные стволы обычно проходят по пласту и, как исключение, по породам лежачего или висячего бока. Положение штольни зависит от того, как расположен пласт по отношению к участку земной поверхности, удобному для ее заложения. Штольня может быть проведена как по пласту, так и по породе лежачего или висячего бока, по простиранию (см. рис. 2.5, н) или вкрест простирания их (см. рис. 2.5, л, м).
Стволы сооружают сразу на полную глубину или до определенного горизонта с последующей углубкой. В связи с этим различают вскрытие с одним (рис. 2.5, з) или несколькими транспортными горизонтами (см. рис. 2.5, к).
Под транспортным (вентиляционным) горизонтом условимся подразумевать совокупность капитальных горных выработок, расположенных в одной горизонтальной плоскости, предназначенных для выполнения транспортных и других операций, которые необходимы для ведения горных работ, и непосредственно через стволы (штольни) сообщающихся с дневной поверхностью.
По числу транспортных горизонтов способы вскрытия шахтных полей вертикальными стволами делятся на одногоризонтные и мпогогоризонтные. При одногоризонтных способах запасы шахтного поля отрабатывают на один транспортный горизонт, время службы которого соответствует сроку существования шахты.
Многогоризонтные способы вскрытия предусматривают наличие двух и более транспортных горизонтов. При этом различают варианты: без периодической углубки стволов с одновременной работой транспортных горизонтов (см. рис. 2.5, ж) с периодической углубкой стволов и последовательной работой горизонтов (см. рис. 2.5, и).
При вскрытии шахтных полей наклонными стволами практически возможны только многогоризонтные способы, кроме случая расположения стволов в породах висячего бока. При вскрытии штольнями применяют только одногорнзонтные способы вскрытия.
Для вскрытия пластов, кроме главных, используют вспомогательные вскрывающие выработки — квершлаги, гезенки, слепые вертикальные или наклонные стволы или сочетания различных выработок. Выбор типа вспомогательной вскрывающей выработки зависит от числа пластов, угла их падения и расстояния между ними.
В зависимости от того, какую часть шахтного поля обслуживают вспомогательные вскрывающие выработки, последние подразделяют на капитальные, панельные, погоризонтные и этажные. Если квершлаг (гезенк или породный скат) обслуживает все шахтное поле и, следовательно, срок его службы равен времени существования шахты, то его называют капитальным независимо от способа подготовки шахтного поля. При обслуживании только одной или двух смежных панелей (бремсберговой или уклонной), квершлаг называют панельным. Квершлаг при делении шахтного поля па блоки называется блоковым.
Погоризонтные квершлаги обслуживают горные работы в пределах одного горизонта независимо от способов его подготовки. Наконец, под этажными подразумеваются квершлаги, которые обслуживают горные работы в пределах одного этажа.
Рассмотренных выше признаков достаточно, чтобы полностью охарактеризовать тот или иной способ вскрытия. Такой признак, как угол падения пластов, предопределяет преимущественное распространение одного из них, например, вскрытие наклонными или вертикальными стволами, капитальными или этажными квершлагами.
Графическим изображением способа вскрытия является схема вскрытия шахтного поля. Она представляется в виде проекций горных выработок на вертикальную и горизонтальную (или наклонную параллельную пласту плоскости. На вертикальную плоскость, проводимую вкрест простирания месторождения, проектируют пласты, а также главные и вспомогательные вскрывающие выработки (вертикальная схема вскрытия).
На горизонтальную плоскость проектируют выработки транспортного горизонта, включая стволы и околоствольные дворы, а также пластовые и полевые выработки, проведенные между транспортным и вентиляционным горизонтами (горизонтальная схема вскрытия). Схема вскрытия шахтного поля включает и выработки вентиляционного горизонта, которые также проектируются на вертикальную и горизонтальную (или наклонную) плоскости.
Выделение перечисленных проекций схемы вскрытия удобно при анализе и синтезе вариантов способов вскрытия и подготовки шахтного поля.
Источник
Классификация способов и схем вскрытия
Способ вскрытия – совокупность основных вскрывающих выработок в шахтном поле относительно транспортного горизонта с учетом их функционального назначения.
Различают четыре способа вскрытия:
• вертикальными стволами (универсальный и самый распространенный способ, применяемый в равнинной местности. Данный способ применяется как для пологих и наклонных пластов, так и для крутонаклонных и крутых пластов, в том числе при тяжелых условиях залегания – на большой глубине, при повышенной газоносности пластов, большой протяженности и количестве пластов, их сложной форме и др.)
• наклонными стволами (применять в тех случаях, когда выход пласта покрыт наносами незначительной мощности (50-70 м), в наносах отсутствуют плывуны, залегание пластов спокойное, угол падения пластов 6-25˚.
Длина наклонных стволов не должна превышать 1500-1800 м, так как при больших размерах шахтного поля по падению осложняются условия проветривания шахт и работы вспомогательного канатного подъема, который становится ступенчатым, поэтому способ не применяется при большой протяженности пластов и большой глубине их залегания.
Число одновременно вскрываемых пластов не более трех)
• штольнями (вскрывают пласты, залегающие в районах с сильно пересеченной гористой местностью, когда использование вертикальных или наклонных стволов технически невозможно или экономически нецелесообразно.
Штольневое вскрытие применяется при любых углах падения и количестве пластов)
• комбинированный способ— синтез рассмотренных выше способов, и имеет целью достичь при наиболее рациональном техническом решении больший экономический эффект от производственной деятельности горного предприятия.
В качестве главной вскрывающей выработки чаще всего используется наклонный ствол, в качестве вспомогательной — вертикальный. Главный наклонный ствол оборудуют мощным ленточным конвейером, который используется для транспортировки угля. Вертикальный ствол оборудуется скиповым подъемом для транспортировки породы на поверхность, а также материалов и оборудования в шахту и обратно).
На каждой действующей шахте должно быть не менее двух выходов на поверхность (требование параграфа 76 Правил безопасности в угольных шахтах), приспособленных для передвижения (перевозки) людей. Поэтому шахта должна иметь не менее двух вскрывающих выработок с непосредственным выходом на земную поверхность.
Схема вскрытия – пространственное расположение сети основных и дополнительных вскрывающих выработок в шахтном поле.
Различают следующие основные схемы вскрытия :
• по числу транспортных горизонтов – одногоризонтные и многогоризонтные ;
• по типу дополнительных вскрывающих выработок – без дополнительных выработок, с квершлагами (капитальными, горизонтными, этажными), с гезенками ( капитальными и этажными), со слепыми стволами.
При одногоризонтной схеме вскрывают как отдельные пласты, так и свиты пластов. При этом вскрытие осуществляется вертикальными стволами и капитальным или этажными квершлагами в зависимости от способа подготовки шахтного поля, реже – с использованием гезенков. Одногоризонтный способ вскрытия применяют в тех случаях, если размер шахтного поля по падению не превышает 2,5-3 км, а угол падения пласта меньше 16-18˚.
При многогоризонтной схеме вскрытия шахтное поле делят на три – четыре части с размерами по 1000-1200 м. Главные вскрывающие стволы могут быть пройдены либо сразу на полную глубину, либо углубляются по мере отработки текущей выемочной ступени. Для вскрытия пластов в пределах выемочной ступени используют горизонтные либо этажные квершлаги. Многогоризонтный способ вскрытия применяют при значительных размерах шахтного поля по падению (более 3 км) и различных углах падения пластов.
Источник
