Этажная подготовка шахтного поля

1.5.1 Сущность этажной подготовки

Сущность этажной подготовки заключается в том, что от околоствольного двора или места пересечения пласта квершлагом проводится главный откаточный штрек (пластовый или полевой) на длину 150-200 м, от которого вверх по восстанию пласта проводят капитальный бремсберг с ходками (рис.1.9). От наклонных выработок в обе стороны проводят этажные откаточные, вентиляционные и промежуточные штреки. В зависимости от принятого порядка отработки этажа разрезные печи проводят на расстоянии не менее 40 м от ходков (прямой порядок) или у границ шахтного или выемочного поля (обратный порядок). По мере отработки запасов первого этажа очистные работы ведут на втором этаже. При этом в качестве вентиляционного штрека используется этажный откаточный или параллельный штрек вышерасположенного этажа.

По мере отработки запасов в бремсберговой части шахтного поля производят подготовку этажей в уклонной части, для чего проводят капитальный уклон с ходками на длину этажа, а также остальные выработки по изложенной схеме.

1.5.2 Этажная подготовка для индивидуальной отработки пластов

При этажной подготовке для индивидуальной отработки пластов по каждому из них проводят комплекс капитальных наклонных выработок (бремсберги или уклоны с ходками), а от них - этажные штреки. Бремсберговую часть шахтного поля проветривают при этом, как правило, через шурфы, проводимые к каждому пласту. При переходе к работам в уклонной части шахтного поля проветривание производят через центрально-сдвоенные стволы, для чего параллельно откаточному капитальному или погоризонтному квершлагу проходят вентиляционный квершлаг, по которому отработанная струя воздуха отводится к стволу со всех пластов свиты.

I – IX – этажи; 1 – капитальный квершлаг; 2 – главный откаточный штрек; 3 – капитальный бремсберг; 4 – ходки; 5 – этажный откаточный штрек; 6 – параллельный штрек; 7 – этажный вентиляционный штрек; 8 - шурф

Рисунок 1.9 – Этажная подготовка шахтного поля

Разновидностью этажной подготовки для индивидуальной отработки пластов является подготовка этажа отдельными выемочными полями, отрабатываемые на промежуточные (участковые) бремсберги. При этом этаж делится на подэтажи промежуточными штреками. Проветривание выемочных полей производится путем подачи свежего воздуха по этажному откаточному штреку, который, омыв лавы, поступает на вентиляционный штрек и далее направляется по вентиляционному квершлагу к стволу или шурфу.

1.5.3 Этажная подготовка для групповой отработки пластов

При групповой отработке пологих пластов капитальный бремсберг с ходками проводится только по нижнему пласту, а на второй пласт на уровне этажных штреков проводятся промежуточные квершлаги – откаточный и вентиляционный (рис.1.10). На групповой бремсберг и квершлаги концентрируется добыча со всех пластов.

1 – групповой пластовый бремсберг; 2 – групповые пластовые штреки; 3 – групповой полевой бремсберг; 4 – групповые полевые штреки; 5 – пластовые штреки; 6 – промежуточные квершлаги

Рисунок 1.10 – Группирование пологих пластов при этажной подготовке шахтного поля

Уголь из верхнего пласта транспортируется по квершлагу на этажный штрек нижнего пласта и по капитальному бремсбергу вместе с углем нижнего пласта доставляется на главный откаточный штрек, околоствольный двор и направляется к стволу. Проветривание осуществляется в направлении, обратном движению груза: сначала по откаточным выработкам к очистным забоям, а затем по вентиляционному штреку верхнего пласта, вентиляционному промежуточному квершлагу, вентиляционному штреку нижнего пласта и к шурфу или вентиляционному стволу.

При небольшом расстоянии между пластами откаточный и вентиляционный штреки можно поддерживать только на одном пласте, периодически соединяя пласты промежуточными квершлагами вблизи забоев и погашая штреки на другом пласте.

Этажная подготовка с группированием на полевые бремсберги (уклоны) предусматривает проведение группового полевого бремсберга, который с помощью полевых групповых штреков и промежуточных квершлагов концентрирует весь добываемый уголь. Для этого он должен иметь достаточно большую пропускную способность и сечение для пропуска воздуха в забои всех обслуживаемых пластов.

При разработке крутых пластов применяется два варианта групповой подготовки: с группированием на участковые задние или передние промежуточные квершлаги и с группированием на блоковые квершлаги (участки-блоки),представленные на рис.1.11.

По первому варианту на уровне каждого этажа все пласты свиты вскрываются этажными квершлагами (откаточным и вентиляционным), от которых в оба крыла проводят этажные штреки и начинают вести очистные работы. На каждом пласте имеется только 2 очистных забоя (по одному на крыло). Этот вариант характеризуется ограниченным количеством забоев, большой пространственной разбросанностью и большим количеством участковых квершлагов. Пласты могут отрабатываться при этом как совместно, так и раздельно.

а, б – на задние квершлаги; в, г – на передние квершлаги; д – на двусторонние квершлаги (участки-блоки); 1 – этажный квершлаг; 2, 3, 4 – пластовые штреки; 5, 6 – промежуточные квершлаги

Рисунок 1.11 – Группирование крутых пластов

По второму варианту свита пластов делится на двухсторонние участки-блоки, которые подготавливаются самостоятельными блоковыми квершлагами. Разработка каждого пласта в пределах блока ведется в двух направлениях, что позволяет иметь в 2 раза больше очистных забоев по сравнению с 1-ым вариантом. В результате двухсторонней отработки блоков срок поддержания выработок сокращается в 2 раза, а, следовательно, сокращается стоимость их поддержания. Повышается концентрация работ, улучшается тепловой режим в шахтах и снижаются затраты на транспорт.

На обычных глубинах разработки (до 600-700 м) наиболее прогрессивным является вариант группирования крутых пластов на передний промежуточный квершлаг. При разработке запасов на глубинах свыше 600-700 м более прогрессивным является вариант группирования пластов участками-блоками с размерами по простиранию до 1500 м, при котором обеспечивается высокая концентрация горных работ благодаря удвоенному фронту очистных забоев и экономия средств на подготовку горизонтов на 4-15% в зависимости от глубины работ.

Достоинства группирования на передний промежуточный квершлаг:

- сокращается протяженность поддерживаемых штреков;

-возможность отработки пластов без оставления предохранительных целиков (кроме пласта, на котором расположен групповой штрек);

-уменьшаются утечки воздуха через выработанное пространство;

- повышается надежность работы транспорта и схемы проветривания, так как рабочая часть этажных штреков находится в нетронутом массиве;

- возможность изоляции выработанного пространства при возникновении в нем пожара;

- благоприятные условия для применения механизированных комплексов (осуществляется детальная разведка пласта, вентиляционный штрек по мере подвигания забоя лавы обрушается и т.п.).

Недостатки группирования на передний промежуточный квершлаг:

- трудности в проведении длинных тупиковых выработок, особенно по пластам с большим выделением метана;

- перепробег грузов.

Требования, предъявляемые к проведению и расположению групповых штреков:

- групповые штреки следует располагать на нижних пластах (в лежачем боку свиты) с устойчивыми боковыми породами, а при отсутствии таковых – на нерабочем пласте или в устойчивых боковых породах;

- для уменьшения влияния опорного давления пластовые и полевые групповые штреки следует располагать под выработанным пространством вышележащих пластов, а не под целиками или массивом угля, полевые штреки располагаются в крепких породах на расстоянии не менее 8-20 м от пласта;

- запрещается проведение групповых штреков по пластам угля, склонным к самовозгоранию, выбросам угля, газа и горным ударам.

При подготовке свиты мощных пластов, как правило, применяется этажная полевая подготовка. При этом этажи разделяются на выемочные поля длиной 200-350 м, отделенные друг от друга барьерными целиками.

1.5.4 Область применения этажной подготовки

- α > 18⁰ ( а в перспективе > 35⁰);

- на пологих пластах при вскрытии их наклонными стволами;

- при вскрытии шахтных полей вертикальными стволами с ограниченными размерами по простиранию (S_кр.≤ 2 км);

- при разработке сильно газоносных пластов.

Этажная подготовка применима при любых вариантах вскрытия, допускает широкое варьирование в сочетании с системами разработки и пригодна для подготовки отдельных пластов или их свит.