Вскрытие наклонными стволами

2.2.1 Сущность вскрытия одиночного пологого пласта наклонными стволами

Сущность вскрытия одиночного пологого пласта наклонными стволами заключается в том, что с поверхности до нижней границы

1-го этажа по падению пласта примерно в центре шахтного поля проводятся стволы – главный и вспомогательные (рис.2.1). На уровне границ кондиционного угля в обе стороны от стволов проводятся этажные вентиляционные штреки, а у нижней границы этажа – этажные откаточные штреки. В зависимости от принятого порядка отработки этажа с откаточного до вентиляционного штрека проводятся разрезные печи. При отработке этажа прямым ходом для проведения разрезных печей штреки достаточно пройти на длину 40-50 м от стволов, при отработке этажа обратным ходом они должны быть пройдены до границ шахтного поля. По мере отработки запасов 1-го этажа заблаговременно подготавливаются к отработке запасы 2-го этажа, для чего стволы углубляются до горизонта откаточного штрека 2-го этажа. Откаточный штрек выше расположенного этажа используется при этом в качестве вентиляционного для нижележащего и т.д.

Главный наклонный ствол предназначен для подъема полезного ископаемого и, как правило, оборудуется ленточными конвейерами. Вспомогательные стволы используются для подъема породы из шахты, спуска-подъема людей, материалов, оборудования и вентиляции. Они оборудуются одноконцевым подъемом, ленточными конвейерами и специальными пассажирскими вагонетками для перевозки людей.

Для перевозки людей по наклонным стволам допускается применение ленточных конвейеров, однако они должны быть оборудованы при этом в соответствии с «Требованиями безопасности при перевозке людей ленточными конвейерами», утвержденными Минуглепромом Украины.

При вскрытии наклонными стволами, как правило, проходится 3 ствола, потому что при наличии двух стволов практически трудно выдержать требование ПБ о необходимости расположения людских подъемов в отдельных выработках. Поэтому, как правило, проводится два вспомогательных ствола: людской и для транспорта породы, материалов и оборудования.

По главному наклонному стволу подавать свежую струю воздуха запрещается по причине предотвращения поступления в шахту угольной пыли, сдуваемой с ленты воздухом. Поэтому чаще всего его используют для отвода отработанной (исходящей) струи воздуха или же его делают нейтральным в вентиляционном отношении.

A – A

Рисунок 2.1 – Схема вскрытия одиночного пласта наклонными стволами

На рис.2.2 показаны центральная и диагональная схемы проветривания при вскрытии одиночного пласта наклонными стволами.

В настоящее время преобладает тенденция закладки наклонных стволов в пустых породах (рис.2.3), потому что при этом улучшаются условия их поддержания в процессе эксплуатации, снижаются потери угля в околоствольных целиках и исключается опасность их самовозгорания. Положительное влияние этих факторов полностью компенсирует увеличение трудоемкости при проходке стволов по пустым породам.

а) б)

а – центральная; б – диагональная

Рисунок 2.2 – Схемы проветривания выработок при вскрытии одиночного пласта наклонными стволами

a)

б)

а – пологого; б – горизонтального

Рисунок 2.3 – Схемы вскрытия одиночного пласта полевыми наклонными стволами

Достоинствами схемы вскрытия горизонтального пласта наклонными стволами являются:

- наиболее полно используется основное преимущество наклонного ствола, оборудованного конвейерами: полная конвейеризация шахты от забоя до погрузки угля в железнодорожные вагоны при практически неограниченной пропускной способности главного ствола;

- подачу электроэнергии, материалов и откачку воды с выемочных участков возможно осуществлять по скважинам, пройденным с поверхности, что уменьшает потребность в кабелях и трубах, упрощает надзор, повышает безопасность и в значительной степени снижает нагрузку со вспомогательного наклонного ствола.

2.2.2 Вскрытие свиты пластов

При вскрытии свиты пологих пластов наклонные стволы целесообразно проходить по нижнему пласту с устойчивыми боковыми породами. Если же боковые породы нижнего пласта слабые или склонны к пучению, то стволы могут быть пройдены по одному из верхних пластов, а на нижних пластах во избежание подработки стволов под ними должны быть оставлены целики угля. На пластах, расположенных над наклонными стволами, целиков оставлять не следует, так как они будут передавать дополнительное давление на стволы.

Схема вскрытия свиты пологих пластов наклонными стволами, пройденными по пласту угля, и капитальными квершлагами, показана на рис.2.4.

Вскрытие свиты пологих пластов наклонными стволами, пройденными по пласту угля, и капитальными квершлагами

Рисунок 2.4. – Схема вскрытия свиты пластов наклонными стволам и капитальными квершлагами

применяется в тех случаях, когда вначале предполагалось разрабатывать только один пласт, а со временем в силу различных причин принимается решение разрабатывать соседние пласты. Выбор горизонтального или наклонного квершлага зависит от расстояния между пластами и угла их падения. Горизонтальные квершлаги оправдывают себя при расстоянии между пластами до 150 м и углах падения более 8⁰. При меньших углах падения и значительном расстоянии между пластами (150-200 м) вскрытие дополнительных пластов может осуществляться наклонными квершлагами. Горизонтальные квершлаги более удобны и экономичны в эксплуатации даже при значительной их длине.

Схема вскрытия свиты пологих пластов наклонными стволами, пройденными по породам вкрест простирания пластов, и капитальным квершлагом, приведена на рис.2.5.

Рисунок 2.5 – Вскрытие свиты пластов наклонными стволами, пройденными вкрест простирания пластов, и капитальным квершлагом

Вскрытие наклонными стволами, пройденными по породам вкрест простирания пластов, и капитальным квершлагом не нашла широкого применения на практике потому, что при отработке нижних горизонтов стволы почти полностью находятся в зоне, подверженной влиянию очистных работ, и под ними необходимо оставлять целики угля больших размеров.

Вскрытие свиты пологих пластов наклонными стволами и этажными квершлагами представлено на рис.2.6.

Рисунок 2.6 – Вскрытие свиты пластов наклонными стволами и этажными квершлагами

Схема вскрытия двух пластов наклонными стволами и этажными скатами (гезенками) показана на рис.2.7.

Рисунок 2.7 – Вскрытие двух пластов наклонными стволами и этажными скатами

При вскрытии пластов наклонными стволами и этажными скатами (гезенками) откатка грузов концентрируется на нижнем пласте. При этом схема транспорта становится ступенчатой: штрек верхнего пласта – скат- штрек нижнего пласта. Скаты периодически заменяются по простиранию новыми, расположенными ближе к очистным забоям. Транспортные штреки верхних пластов оборудуют скребковыми конвейерами, доставляющими уголь к скату. Их поддерживают только до ближайшего от забоя ската. Материалы и оборудование на верхние пласты доставляются с откаточного штрека по угольным скатам или с вентиляционного штрека по вентиляционным шурфам с помощью лебедок. С этой целью скаты должны иметь специальное отделение.

Достоинства вскрытия пластов наклонными стволами:

- возможность полной конвейеризации доставки угля от забоя до мест погрузки его потребителям;

- большая производительность главного ствола, оборудованного конвейером для выдачи угля;

- сокращение срока строительства шахты и меньшие, чем при вскрытии вертикальными стволами, первоначальные капитальные затраты (упрощенный поверхностный комплекс, несложное оборудование, меньшая стоимость проведения 1 м стволов и т.д.);

- осуществляется дополнительная детальная разведка пласта и условий его залегания;

- возможность получения попутной добычи угля, используемой для нужд строительства, что особенно важно для малообжитых и труднодоступных районов местности;

- простота схем транспорта, вентиляции и технологии проведения стволов.

Недостатки вскрытия пластов наклонными стволами:

- большая длина наклонных выработок по сравнению с вертикальными, пройденными на ту же глубину;

- небольшая пропускная способность вспомогательных стволов при канатной откатке;

- большая, чем у вертикальных стволов, стоимость поддержания и обслуживания;

- большое сопротивление наклонных стволов движению воздуха и значительные утечки его между главным и вспомогательными стволами.

Область применения вскрытия пластов наклонными стволами:

- незначительная мощность наносов и отсутствие в них плывунов;

- спокойное залегание пластов;

- размер шахтных полей по падению до 2000 и (длина наклонных стволов не должна превышать 1500-1800 м, так как при больших размерах шахтного поля по падению осложняется проветривание и работа вспомогательного канатного подъема, который становится ступенчатым);

- число пластов в шахтном поле – до 3-4-х. При большем числе пластов трудно вести разработку с одинаковой интенсивностью, что и приводит к усложнению схем подземного транспорта и вентиляции.

В СНГ наклонными стволами вскрыто около 38% шахтных полей, в Донецком бассейне – ≈ 45%.