Способ разработки угольных пластов

Системы разработки угольный пластов и их классификация

Система разработки — определенный порядок ведения подготовительных и очистных работ в пределах разрабатываемой части пласта, увязанный в простран­стве и времени. Этими частями могут быть этаж (подэтаж), панель, ярус (подъя- рус).

Рациональная система разработки пласта должна удовлетворять следующим требованиям: обеспечивать безопасность ведения горных работ; обусловливать высокий уровень технико-экономических показателей; иметь минимальные поте­ри. Под технико-экономиче-скими показателями понимают наибольший уровень производительности труда и минимальную себестоимость добычи полезного ис­копаемого.

На выбор системы разработки оказывают влияние различные факторы. Основными из них являются: форма залегания, строение, мощность и угол паде­ния пласта; свойства угля и вмещающих пород; газоносность и обводненность ме­сторождения; склонность угля к самовозгоранию; склонность угольных пластов к горным ударам, внезапным выбросам угля и газа; глубина горных работ; средства механизации подготовительных и очистных работ.

Наибольшее влияние на выбор системы разработки оказывают мощность и угол падения пласта. От мощности пласта зависит решение таких вопросов, как способ проведения и поддержания горных выработок, выбор технологии очист­ных работ, возможность разработки пласта на полную мощность или необходи­мость деления его на слои, крепление очистной выработки и управление горным давлением. Выбор средств механизации очистных работ, крепления и управления кровлей во многом зависит и от угла падения пласта. Этот фактор является реша­ющим при выборе средств доставки угля в забое при его расположении по паде­нию пласта. Его также учитывают при выборе формы и длины очистного забоя.

Свойства вмещающих пород являются решающим фактором при выборе спо­соба управления горным давлением (управления кровлей), а также поддержани­ем выемочных выработок и их расположения. Они оказывают существенное вли­яние на выбор средств механизации очистных работ.

Такой фактор, как склонность угля к самовозгоранию, обусловливает необ­ходимость принятия таких решений, которые обеспечивали бы резкое снижение потерь угля. На удароопасных пластах необходимо избегать таких ситуаций, ког­да в угольных целиках и краевых зонах проявляется повышенная концентрация напряжений.

Перечисленные факторы, как правило, оказывают комплексное влияние на выбор систем разработки и их параметров.

Разнообразие горно-геологических условий залегания угольных пластов пре­допределяет применение различных систем разработки и их вариантов. Системы разработки пластовых месторождений можно представить в виде следующей классификации.

Системы разработки с выемкой пласта на полную мощность.

С длинными очистными забоями (сплошные, столбовые, комбинирован­ные).

С короткими очистными забоями (столбовые, камерные, камерно- столбовые, подэтажные штреки, полосы и заходки).

С разделением пласта на слои (наклонные, горизонтальные и поперечно- наклонные).

Системы разработки с выемкой пласта на полную мощность характеризуют­ся относительной простотой, т. к. все подготовительные выработки располагаются в плоскости пласта. Системы разработки с разделением пласта на слои конструк­тивно более сложны и многообразны. Около 75 % подземной добычи угля дают столбовые системы разработки с длинными очистными забоями.

Сплошная система разработки характеризуется одновременным ведением подготовительных и очистных работ в выемочном поле. Забои откаточного (кон­вейерного) и вентиляционного штреков, формирующих выемочное поле, движут­ся в том же направлении, что и очистной забой.

В зависимости от наклонной высоты этажа (яруса) в нем может размещать­ся один или два-три очистных забоя. Если в пределах этажа (яруса) размещает­ся очист-ной забой, то такой вариант сплошной системы разработки называет­ся лава —этаж (лава —ярус). Если возникает необходимость размещения в эта­же по падению двух-трех очистных забоев, то этаж делят на подэтажи. В связи с изложенным и с учетом угла падения пластов существуют различные варианты сплошной системы разработки: на пологих и наклонных пластах— лава —этаж или с разделением этажа ни подэтажи при этажной подготовке, лава —ярус — при панельной подготовке; на крутонаклонных и крутых пластах — лава —этаж или с разделением этажа на подэтажи с прямолинейной или потолкоуступной формой забоя.

Достоинствами сплошной системы разработки являются быстрый ввод в экс­плуатацию очистных забоев и возможность размещения в шахте пустой породы, получаемой при проведении подготовительных выработок. Основные недостат­ки: сложность совмещения подготовительных и очистных работ в одном выемоч­ном поле; большие затраты на поддержание подготовительных выработок; отсут­ствие доразведки условий залегания угольного пласта; утечки воздуха через выра­ботанное пространство.

Столбовая система разработки — это такая система, при которой часть пла­ста в пределах этажа или яруса до начала очистных работ оконтуривается подго­товительными выработками, в результате чего образуются столбы. В зависимо­сти от ориентировки столба относительно элементов залегания пласта различают длинные столбы по простиранию, длинные столбы по падению (восстанию), ди­агональные столбы (рис. 6.27, 6.28, см. вкл.). Наиболее распространенными явля­ются разновидности системы разработки длинными столбами по простиранию: на пологих и наклонных пластах — лава — этаж или с разделением этажа на подэ­тажи при этажной подготовке, лава —ярус — при панельной подготовке; на кру­тонаклонных и крутых пластах — лава — этаж или с разделением этажа на подэ­тажи.

Наиболее распространенными разновидностями столбовой системы разра­ботки являются длинные столбы по простиранию при панельной подготовке (ва­риант лава — ярус) и с разделением этажа на подэтажи.

На пологих пластах средней мощности широко применяют систему разработ­ки длинными столбами по простиранию при панельной подготовке.

Система разработки длинными столбами по простиранию характеризуется многообразием применяемых вариантов. Иногда применяют такие разновидно­сти, у которых просматриваются признаки сплошных и столбовых систем разра­ботки. Это комбинированные системы разработки. Систему разработки длинны­ми столбами по простиранию применяют при любых углах падения на пластах средней мощности, а на пологих пластах при комплексно-механизированной вы­емке — до 5 — 6 м. Ее преимущество состоит в том, что снижаются затраты на под­держание подготовительных выработок, обеспечиваются доразведка условий за­легания угольного пласта и независимое ведение подготовительных и очистных работ. Недостатки: более поздний срок ввода в эксплуатацию выемочных полей и более сложная схема проветривания.

Разновидностью столбовой системы является щитовая система разработки, применяемая преимущественно на мощных крутых пластах (рис. 6.29, см. вкл.). Она представляет собой систему длинных столбов по простиранию с выемкой пла­ста на полную мощность полосами по падению под перекрытием специальной щи­товой крепи конструкции Н.А. Чинакала.

Достоинствами щитовой системы разработки являются: отсутствие в техноло­гическом цикле работ по креплению забоя и управлению кровлей, использования крутого падения для доставки угля, сравнительно высокие технико-экономические показатели. Недостатки: значительные эксплуатационные потери, достигающие 25 — 30 %; большой объем подготовительно-нарезных работ (40 — 45 м на 1000 т до­бычи), необходимость выдержанных элементов залегания пласта, забучивание пе­чей, высокая пожароопасность.

Мощные угольные пласты в некоторых горно-геологических условиях не представляется возможным отрабатывать на полную мощность. Их отработку осуществляют отдельными частями — слоями. Слой — ограниченная двумя па­раллельными плоскостями часть мощного угольного пласта, отрабатываемая как пласт средней мощности.

Условные плоскости, разделяющие пласт на слои, могут располагаться парал­лельно кровле и почве, горизонтально или наклонно к плоскости напластования. В зависимости от этого различают деление мощных пластов на наклонные, гори­зонтальные и поперечно-наклонные слои (рис. 6.30).

Рис. 6.30. Схемы деления мощного пласта на наклонные (а), горизонтальные (б) и

поперечно-наклонные (в) слои

Слоевая система разработки — эта такая система, при которой выемка пла­ста производится путем последовательной или параллельной отработки слоев раз­личного направления.

Выбор порядка отработки слоев зависит от свойств угля и вмещающих по­род, метаноносности пласта и способа управления кровлей. При управлении кровлей полным обрушением применяется нисходящий порядок выемки слоев. Восходящий порядок возможен только при применении полной закладки вырабо­танного пространства. При комбинированном порядке выемки слоев применяют полное обрушение и закладку.

Особенность этой системы разработки заключается в том, что в слоях забла­говременно слоевые штреки по углю не поводят, а сооружают их в закладываемом пространстве, что обусловливает снижение удельного объема проведения подго­товительных выработок.

Дата добавления: 2015-07-14 ; просмотров: 7063 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Системы разработки угольных месторождений

Существует много различных вариантов системы разработки угольных месторождений. Классифицировать их по одному какому-либо признаку, как при разработке рудных месторождений, практически невозможно. Поэтому большинство классификаций систем разработки угольных месторождений имеют, кроме одного главного, еще несколько дополнительных признаков. Из существующих классификаций систем разработки угольных месторождений наибольшего внимания заслуживает классификация, предложенная А. С. Бурчаковым. В основу этой классификации положен способ выемки пласта по мощности (выемка ведется на всю мощность или слоями при делении пласта по мощности на отдельные части). Дополнительными признаками являются порядок подготовки и последующей отработки пластов в пределах выемочного блока.

По основному признаку системы разработки делят на два класса:

— системы разработки пласта на полную мощность;

— системы разработки пласта с делением на слои.

С учетом дополнительных признаков оба класса систем можно разделить на группы:

— сплошные системы разработки;

— системы разработки длинными столбами;

— комбинированные системы разработки;

— системы разработки короткими очистными забоями;

— системы разработки без постоянного присутствия людей в очистном забое.

Группы систем разделяют на отдельные виды и разновидности, отличающиеся формой выработки, направлением движения очистного забоя, способом управления кровлей, схемой проветривания и т. д.

Рассмотрим некоторые системы разработки угольных месторождений.

При сплошных системах разработки очистные работы в пределах этажа или выемочного поля ведутся одновременно с проведением подготовительных работ. Эти системы применяются при разработке пологих, наклонных и крутых пластов небольшой и средней мощности. Сущность сплошных систем разработки сводится к выемке угля в пределах этажа или подэтажа сплошным забоем. Форма забоя может быть прямолинейной или уступной (потолкоуступной).
Если в пределах этажа располагается один сплошной прямолинейный забой, то такой вариант сплошной системы разработки называется «лава-этаж».

При разработке пологих и наклонных пластов с устойчивыми породами кровли применяют сплошную систему разработки лава-этаж (рис.1).

Откаточный штрек проходят с некоторым опережением лавы. По верхней границе этажа вслед за лавой проходят этажный вентиляционный штрек, который отделяют от выработанного пространства бутовой полосой. При разработке пластов средней мощности над откаточным и под вентиляционным штреками можно оставлять целики. Отбойку угля в лаве ведут комбайнами, стругами, врубовыми машинами или с помощью буровзрывных работ. Отбитый уголь грузят на конвейер и доставляют до откаточного штрека. При полной конвейеризации уголь от лавы до ствола транспортируют ленточными конвейерами. Достоинствами рассматриваемого варианта системы разработки являются небольшой объем подготовительных выработок и возможность применения эффективных выемочных и доставочных машин. К недостаткам варианта следует отнести небольшую скорость продвижения забоя, что затрудняет поддержание выработанного пространства, а также возможность прекращения добычи из всего крыла шахты в случае неполадок в лаве. При разработке крутых пластов с устойчивыми боковыми породами и крепком устойчивом угле применяют сплошную систему разработки. Как видно из рисунка, форма очистного забоя прямолинейная. Добыча осуществляется с помощью комбайнов 3, подвешенных на двух канатах — рабочем и предохранительном. Продвигается комбайн с помощью лебедки, установленной в вентиляционном штреке 4. Отбитый уголь скатывается в нижнюю часть этажа, где через улавливающие воронки 2 попадает на откаточный штрек 1. В случае отбойки угля отбойными молотками забою придают потолкоуступную форму. Для обеспечения безопасности работ соблюдается строгая последовательность ввода уступов в работу. При значительной высоте этажа его делят на два или три подэтажа. Каждый подэтаж сверху и снизу ограничен подэтажными штреками. Применяемую при этом систему называют сплошной системой разработки с разделением этажа на подэтажи (рис. 2).

Уголь из очистного пространства верхнего подэтажа доставляют по подэтажному штреку до бремсберга и на откаточный штрек. С удалением очистных работ длина доставки значительно возрастает. Возникает необходимость в устройстве нового бремсберга. Все это приводит к значительным затратам на доставку угля из верхнего подэтажа, что и является основным недостатком рассмотренного варианта системы.

Столбовые системы разработки применяются при разработке пластов средней мощности с различными углами падения. При этом особых требований к устойчивости боковых пород не предъявляется. Отличительной особенностью столбовых систем разработки является проведение подготовительных выработок в полном объеме до начала очистных работ. При такой схеме подготовки выработки предохраняются чаще всего угольными целиками. Транспортирование угля совпадает с направлением движения очистных забоев. Применение системы разработки длинными столбами по восстанию спаренными лавами (рис. 3) обеспечивает высокую концентрацию горных работ в пределах пласта.

Система успешно применяется при разработке пологих пластов. При углах падения пластов более 10—12° она имеет ограниченное применение из-за отсутствия эффективных средств комплексной механизации работ в таких условиях. Учитывая то, что в настоящее время ведется разработка таких средств, система найдет широкое применение и при отработке пластов с углами падения более 10—12°. Два выемочных столба подготавливаются тремя наклонными выработками. Уголь из лавы может транспортироваться либо по одной общей наклонной выработке, либо индивидуально для каждой лавы по транспортным выработкам. В зависимости от этого применяются различные схемы проветривания. Разработка мощных угольных пластов на всю их мощность производится либо щитовыми системами, либо системой подэтажных штреков. При щитовых системах выемка угля осуществляется под защитой специальных щитов (секционных щитов). Отбойка угля под щитом производится с помощью буровзрывных работ. Следует отметить, что при увеличении мощности пласта управлять щитом становится сложно, увеличиваются потери угля и растет объем подготовительных работ. Поэтому для разработки мощных угольных пластов широко применяют так называемые слоевые системы разработки (рис. 4), при которых мощные пласты делят на отдельные слои (горизонтальные, наклонные, поперечно-наклонные) таким образом, чтобы мощность слоев соответствовала средней мощности угольных пластов. В этом случае слои разрабатывают одной из систем, применяемых для пластов средней мощности в аналогичных горнотехнических условиях. Слои разрабатывают поочередно или одновременно с определенным опережением очистных забоев смежных слоев. Порядок выемки слоев может быть как восходящим, так и нисходящим.

При разработке пластов с разделением их на горизонтальные, наклонные и поперечно-наклонные слои могут применяться различные способы управления кровлей (рис. 4).

Источник