Одногоризонтное вскрытие пологих пластов вертикальными стволами

При вскрытии одиночного пологого пласта с использованием одного горизонта проводят два ствола (главный и вспомогательный) так, чтобы они пересекали пласт. Около стволов в породах почвы пласта на уровне запроектированного транспортного горизонта сооружают околоствольный двор. Нижнюю часть стволов (зумпфы) располагают ниже горизонта околоствольного двора (глубина зумпфа главного ствола составляет 20-40 м, вспомогательного 5-7 м). Стволы через выработки околоствольного двора или через квершлаг соединяются с пластом. Дальнейшее развитие сети подготовительных выработок зависит от принятой подготовки шахтного поля. Углубка стволов не производится, а груз поднимается с одного и того же транспортного горизонта в течение всего срока службы шахты (рис.2.17).

Рисунок 2.17 – Одногоризонтное вскрытие одиночного пологого пласта с этажной (І), панельной (П) и погоризонтной (Ш) его подготовкой

Схема одногоризонтного вскрытия горизонтального пласта показана на рис.2.18.

Рисунок 2.18 – Одногоризонтное вскрытие горизонтального пласта с панельной его подготовкой

Так как пласты обычно имеют некоторую волнистость, стволы должны пересекать пласт по-возможности в пониженной его части, чтобы обеспечить естественный сток воды к водосборникам центрального водоотлива. Схема подготовки шахтного поля, как правило, панельная; порядок отработки панелей – комбинированный; способ проветривания шахты – нагнетательный (свежий воздух подается по вентиляционным штрекам, а исходящая струя отводится по откаточным); транспорт угля в пределах выемочного поля производится конвейерами, по панельным штрекам и штрекам главного направления – электровозами.

Применяются следующие разновидности одногоризонтного вскрытия свиты пологих и наклонных пластов вертикальными стволами в зависимости от наличия дополнительных вскрывающих выработок: вертикальными стволами и капитальным квершлагом, этажными (ярусными) квершлагами, капитальным гезенком, этажными (ярусными) гезенками, этажными скатами и др.

Вскрытие свиты пластов вертикальными стволами и капитальным квершлагом приведено на рис.2.19.

Рисунок 2.19 – Одногоризонтное вскрытие свиты пологих пластов вертикальными стволами и капитальным квершлагом

Достоинства способа вскрытия вертикальными стволами и капитальным квершлагом:

- большой срок службы рабочего горизонта;

- незначительные капитальные затраты будущих лет.

Недостатки способа вскрытия вертикальными стволами и капитальным квершлагом:

- отсутствие обновления горного хозяйства;

- необходимость широкого применения наклонных выработок, условия эксплуатации которых хуже, чем горизонтальных (этот недостаток особенно ощутим, когда уклоны становятся ступенчатыми).

Область применения вскрытия вертикальными стволами и капитальным квершлагом:

- угол падения пластов от 8 до 18 – 20⁰;

- размеры шахтного поля по падению – до 2500 м, при погоризонтной подготовке – до 4000 м (в перспективе).

Сущность одногоризонтного вскрытия вертикальными стволами и этажными (ярусными) квершлагами (рис.2.20) состоит в том, что стволы проводятся до отметки откаточного горизонта нижнего пласта, в почве которого оборудуется околоствольный двор (проведение стволов возможно и до середины соответствующего квершлага). По верхнему пласту, в отличие от предыдущей схемы, наклонные выработки не проводятся, а вскрывают его в зависимости от принятой подготовки шахтного поля с помощью этажных или ярусных квершлагов, проводимых от этажных (ярусных) штреков нижнего пласта.

При увеличении расстояния между пластами длина квершлагов возрастает, а, следовательно, увеличиваются и затраты на их проведение и поддержание. При некотором предельном расстоянии более выгодным становится проведение и поддержание наклонных выработок по каждому из пластов вместо проведения и поддержания этажных (ярусных) квершлагов, т.е. способ трансформируется в рассмотренный ранее – вертикальными стволами и капитальным квершлагом.

Рисунок 2.20 – Одногоризонтное вскрытие свиты пластов вертикальными стволами и этажными (ярусными) квершлагами

Достоинства одногоризонтного вскрытия вертикальными стволами и этажными (ярусными) квершлагами:

- уменьшаются затраты на проведение и обслуживание наклонных выработок;

- уменьшаются потери угля в предохранительных целиках.

Недостатки одногоризонтного вскрытия вертикальными стволами и этажными (ярусными) квершлагами:

- большой объем выработок, проводимых по породе;

- усложненная схема транспорта.

Область применения вскрытия вертикальными стволами и этажными (ярусными) квершлагами:

- при совместной разработке главным образом двух сближенных пластов;

- расстояние между смежными пластами по горизонтали – 70-100 м;

- размер шахтного поля по падению – до 2400 – 2500 м;

- угол падения пластов – 12-20⁰ и более.

Сущность вскрытия свиты пластов вертикальными стволами и капитальным гезенком (рис.2.21) заключается в том, что стволы проходятся до отметки откаточного горизонта нижнего пласта, в почве которого сооружается околоствольный двор. Для вскрытия и обслуживания верхнего пласта снизу вверх проводятся капитальный гезенк и окологезенковый двор. Горные работы по каждому пласту ведутся независимо, т.е. по каждому из них проводится комплекс наклонных выработок в зависимости от принятой подготовки шахтного поля и т.д.

Рисунок 2.21 – Одногоризонтное вскрытие свиты пологих пластов вертикальными стволами и капитальным гезенком

Достоинства способа вскрытия вертикальными стволами и капитальным гезенком:

- небольшая длина капитального гезенка по сравнению с квершлагом;

- бункеризация угля, обеспечивающая независимость работы подъема от работы подземного транспорта;

- функционирование одного околоствольного двора.

Недостатки способа вскрытия вертикальными стволами и капитальным гезенком:

- переизмельчение угля при транспортировании его в гезенке под действием собственного веса;

- появляется дополнительная ступень в транспорте;

- увеличиваются затраты на обслуживание верхней и нижней приемных площадок;

- сложный режим работы вспомогательного подъема.

Область применения вскрытия вертикальными стволами и капитальным гезенком:

- угол падения пластов – до 6-8⁰;

- расстояние между пластами по вертикали – 50-120 м;

- размер шахтного поля по падению – до 2500 м.

При одногоризонтном вскрытии вертикальными стволами и этажными (ярусными) гезенками (рис.2.22) расстояние между пластами, в отличие от вскрытия капитальным гезенком, должно быть

небольшим (30-50 м), а подготовка пластов – совместная (групповая). В зависимости от принятой подготовки шахтного поля по нижнему пласту проводится комплекс наклонных выработок (капитальный или панельный бремсберги или уклоны с ходками), верхний же пласт вскрывается этажными или ярусными гезенками, от которых по нему проводятся соответствующие штреки (этажные или ярусные). Грузы с верхнего пласта передаются на нижний по этажным или ярусным гезенкам.

Рисунок 2.22 – Одногоризонтное вскрытие пологих пластов вертикальными стволами и этажными гезенками

Достоинства одногоризонтного вскрытия вертикальными стволами и этажными (ярусными) гезенками:

- незначительные затраты на проведение и поддержание наклонных выработок;

- осуществляется бункеризация угля, способствующая бесперебойной работе очистных забоев и подземного транспорта.

Недостатки вскрытия вертикальными стволами и этажными (ярусными) гезенками:

- большой объем выработок, проводимых по породе;

- сложность организации вспомогательного транспорта (обеспечение верхнего пласта материалами и оборудованием).

Область применения одногоризонтного вскрытия вертикальными стволами и этажными (ярусными) гезенками:

- расстояние между пластами по вертикали – до 50 м;

- угол падения пластов – до 8⁰;

- число пластов в эксплуатационной свите – 2-3;

- размер шахтного поля по падению – до 2500 м.

Достоинства одногоризонтных способов вскрытия вертикальными стволами:

- отсутствие крупных капитальных работ (углубки стволов и установки новых подъемных машин, подготовки новых горизонтов, переоборудования поверхности и т.д.);

- меньшая, чем при многогоризонтных способах, потребность в крупных капитальных вложениях.

Их недостатки:

- моральное старение стационарного оборудования и горного хозяйства в результате длительной их эксплуатации без обновления;

- ограниченность размера шахтного поля по падению (при достижении уклонами предельной длины необходимо закладывать уклоны второй ступени, что ведет к уменьшению пропускной способности транспорта шахты, увеличению затрат на поддержание выработок, ухудшению вентиляции шахты и т.д.).

Область применения одногоризонтных способов вскрытия вертикальными стволами:

- размер шахтного поля по падению – до 2500 м, а в перспективе при погоризонтной подготовке – до 4000 м;

- шахты сравнительно небольшой производственной мощности;

- неблагоприятные условия для закладки шахты с наклонными стволами;

- число пластов в шахтном поле – 2-4.