РАЗРАБОТКА ПЛАСТОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИИ

Главная       Учебники - Горное дело      Введение в специальность горного инженера (Савенко Ю.Ф.)

 поиск по сайту     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  ..

 

 

12. РАЗРАБОТКА ПЛАСТОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИИ

Разработка месторождений полезных ископаемых включает в себя вскрытие и подготовку шахтного поля, а также работы по выемке. Разработку в общем виде можно выразить следующим образом:

Р = Е(ВПО),

где В — вскрытие шахтного поля;

П — подготовка шахтного поля;

О — очистная выемка.

Основное назначение вскрытия и подготовки шахтного поля — создание технологических транспортных и вентиляционных связей между очистным забоем и поверхностным комплексом, где осуществляется погрузка товарного угля в железнодорожные вагоны.

В ряде случаев разработка месторождений затрудняется из-за сложных горно-геологических условий. Однако современный высокий уровень развития пауки и техники позволяет горному инженеру намного улучшить эти условия: организовать предварительную подготовку запасов шахтного поля к эффективной и безопасной выемке. Сущность такой работы заключается в специальной обработке месторождения с поверхности, чтобы исключить или уменьшить обводненность, газообильность, самовозгорание, внезапные Выбросы, горные удары. В специальную обработку поверхности входят осушение, гидродинамическое, физико-химическое и микробиологическое воздействие на массив.

Осушение позволяет снизить уровень подземных вод ниже горизонта горных работ на время их выполнения.

Гидродинамическое воздействие — это гидрорас-членение пласта (ГРП) через скважины, пробуренные с поверхности. Вода закачивается под большим давлением и с большим дебитом (60—100 л/с). Эффективный радиус расчленения достигает 200 м. При этом снижаются метанообильность (в среднем на 75%). запыленность (в 6—8 раз), опасность внезапных выбросов и горных ударов, крепость пласта. Добавка антипирогенов в нагнетаемую жидкость позволяет устранить самовозгорание угля.

Физико-химическое воздействие преследует цель изменения физико-механических свойств в желаемом направлении (например, ложную кровлю превратить в устойчивую). Для решения этой проблемы нужны глубокие знания таких наук, как физика, химия, сопромат, математика.

Микробиологическое воздействие достигается нагнетанием в пласт воды с метанопотребляющими бактериями.

Большую роль в обеспечении нормальной работы горного предприятия играет надежность вскрытия и подготовки. Под надежностью понимается свойство вскрывающих и подготовительных выработок функционировать безотказно, оставаясь при этом приспособленными к обнаружению, устранению и предупреждению отказов. Для этого надо обеспечить высокую надежность каждой выработки в отдельности, а также осуществить вскрытие и подготовку пласта минимальным числом последовательно расположенных выработок.

Вскрытие — это проведение капитальных горных выработок, открывающих доступ с поверхности земли к полезному ископаемому. Оно осуществляется главными вскрывающими выработками, имеющими непосредственный выход на дневную поверхность, и вспомогательными, не имеющим» выхода. К главным выработкам относятся .вертикальные и наклонные стволы, а также штольни, к вспомогательным — квершлаги, гезенки, скаты и т. п. Различают три основных способа вскрытия: вертикальными, наклонными стволами и штольнями (рис. 12.1).

В зависимости от числа околоствольных дворов различают одногори-зоитное и многогоризонтное вскрытие. При втором необходимо углублять стволы и сооружать новые околоствольные дворы на иижерасположенных горизонтах. В каждом конкретном случае выбирается наиболее рациональный способ вскрытия в определенных горно-геологических условиях.

Подготовка шахтного поля — это проведение подготовительных выработок, обеспечивающих возможность выполнения очистных работ. В зависимости от положения выработок в пределах шахтного поля различают этажный, панельный и погоризонтный способы подготовки. Деление шахтного поля показано на рис. 12.2.

При этажном способе шахтное поле делится на части, вытянутые по простиранию до его границ (этажи). Этажи отрабатываются одной или несколькими лавами, расположенными по линии падения. Различают прямой (от середины до границы шахтного поля) и обратный порядок отработки этажей. Очередность отработки по падению может быть нисходящая и восходящая. Этажный способ применяется при любых углах падения.

При панельном способе подготовки шахтное поле по простиранию делится на несколько частей, вытянутых по падению. Сама панель также делится на части — ярусы, которые отрабатываются на панельный бремсберг, расположенный в середине панели. Панельный способ применяется преимущественно на пластах с углом падения до 18°. Здесь обеспечивается сплошная конвейеризация транспорта в пределах панели. При этом сокращаются расходы на поддержание штреков, так как ярусные штреки значительно короче, чем этажные, п срок их службы меньше. Отработка ярусов ведется обычно обратным ходом.

При погоризонтной подготовке бремсберговые и уклонные части шахтного поля, имеющие по падению размеры порядка 1000 м, делятся наклонными выработками на части, ширина которых равна длине одной или двух лав. Лавы отрабатываются по падению или восстанию. При этом заметных осложнений в технологии очистных работ на пластах с углом падения до 12° не наблюдается. Большое достоинство этого способа — стабильность длины лавы и малая ступенчатость конвейерного транспорта.

В отдельных случаях, при весьма неустойчивых боковых породах, при наличии самовозгорающихся и выбросоопасных пластов, подготовительные выработки проводятся по породам почвы или кровли — осуществляется полевая подготовка.

Основной классификационный признак систем разработки — очередность подготовительных и очистных работ. В зависимости от этого признака различают сплошные и столбовые системы разработки (рис. 12.3).

При сплошной системе подготовительные и очистные выработки перемещаются в одном и том же направлении, причем первые в рабочей своей части находятся в зоне выработанного пространства.

При столбовой системе до начала очистных работ подготовительными выработками оконтуривается часть шахтного поля — столб. Очистная выработка перемещается в обратном направлении, подготовительная в рабочей своей части находится в нетронутом массиве. Эта система обеспечивает более благоприятные условия поддержания обслуживающих лаву выработок, при ней также достигается доразведка месторождения подготовительными выработками, отделяются во времени и пространстве подготовительные работы от очистных. Таким образом, столбовая система разработки более прогрессивна.

Системы разработки классифицируются также в зависимости от технологии очистных работ и от направления перемещения очистного забоя по отношению к элементам залегания пласта. Различают системы разработки на всю мощность пласта и с делением его на слон (слоевые системы разработки), а также с перемещением забоя по простиранию, падению н восстанию.

На мощных пластах (более 3,5 м) конструкция системы разработки значительно усложняется.

Мощные крутые пласты успешно разрабатываются с помощью щитовой системы. В этом случае длинный столб по простиранию делится печами на столбы но падению, которые отрабатываются сверху вниз (обычно буровзрывным способом). Рабочие находятся под защитой щита, который перемещается по мерс выемки угля под действием собственного веса и веса вышележащих обрушившихся пород.

Мощные пологие пласты разрабатывать с индивидуальной крепью в очистной выработке весьма сложно (большие вес и длина деревянных стоек затрудняют их установку).

В последние годы создаются механизированные крепи для пологих пластов мощностью 4—5 м. С целью облегчения разработки мощных пластов их делят на слои толщиной 2,5—3,5 м. В зависимости от расположения слоев в пространстве различают наклонные, поперечно-наклонные и горизонтальные слои. В первом случае пласт делится на слои по напластованию. Во втором — на слои, расположенные между почвой и кровлей под углом 20—30° к горизонтальной плоскости.

При слоевых системах разработки возрастает удельный вес нарезных выработок, а также появляется необходимость возведения предварительной крепи, которая разделяет слон и является искусственной кровлей при отработке слоев в нисходящем порядке.

К системам разработки предъявляются следующие требования: безопасность и комфортность работ, экономичность, минимальные (экономически обоснованные) потери угля.

Насчитывается около 500 разновидностей систем разработки. Задача горного инженера — выбрать наиболее рациональную для данных условий. Факторов, влияющих на выбор системы разработки, много: мощность и угол падения пласта, физико-механические свойства угля и вметающих пород, нарушенность месторождения, газообильность, склонность угля к самовозгоранию, к внезапным выбросам угля и газа, водообильность, глубина работ, механизация очистных и подготовительных работ, управление состоянием горного массива, сортность и необходимое качество добываемого угля.

Будущему горному инженеру нужно знать тенденции влияния вышеперечисленных факторов на выбор системы разработки. Например, чем больше мощность пласта, тем предпочтительнее столбовая система разработки.

После изучения курса «Технология и комплексная механизация разработки пластовых месторождений», закрепления полученных знаний на инженерно-технологической практике и выполнения реального курсового проекта можно грамотно, на основании техникоэкономического сравнения вариантов выбирать рациональную систему разработки, обеспечивающую высокие технико-экономические показатели по добычному участку.

Основные тенденции совершенствования подземной разработки пластовых месторождений: вскрытие вертикальными стволами большого сечения, закрепленными монолитной бетонной крепью; переход иа погори-зонтную и панельную подготовку; применение при неустойчивых боковых породах полевой подготовки; использование, как правило, столбовой системы разработки.

Таким образом, совершенствование разработки направлено на создание надежных, с высокой пропускной способностью технологических, транспортных и вентиляционных связей между очистным забоем и поверхностным технологическим комплексом.