Загальні поняття про системи розробки потужних пластів

У загальному випадку розробка потужних пластів складніша, ніж пластів тонких та середньої потужності, як відповідно до виймання їх на всю потужність, так і кріплення очисного вибою. Крім того, утруднено спостереження за становищем покрівлі пласта, тоді як падіння навіть невеликих грудок може послужити причиною нещасного випадку. Тому діючими правилами безпеки заборонено проводити розробку пластів потужністю більш від 3,5 м при кутах падіння понад 45⁰ із кріпленням індивідуальними стояками.

Системи розробки потужних пластів поділяються на дві групи:

без розділення на шари

з розділенням на шари (так звані шарові системи розробки)

Вуглевидобувні комплекси (2УКП, КМ142) дозволяють робити виймання пластів потужністю до 4,5 м. У таких випадках застосовується ті самі системи розробок, що і на пластах середньої потужності.

Для розробки потужних крутих пластів у Кузбасі широко впроваджена система розробки, названа щитовою.

Суть щитової системи розробки полягає у тому, що в поверсі готуються печами смуги шириною 24-30 м, витягнуті по підйому від транспортного до вентиляційного штреку (рис. 7.10), які потім відробляються по падінню зверху вниз під захистом самопересувного щитового кріплення.

На вентиляційному штреку проводиться виймання пласта на всю його потужність і монтується щит, який складається із окремих секцій довжиною 6 м кожна. Секція щита – це рама із швелерних балок, поверх якої укладають декілька рядів колод діаметром 25-30 см. дерев'яну частину секції міцно скріплюють з металевою рамою. Під кожну секцію завчасно проводять вуглеспускні печі, які під щитом з'єднуються між собою канавою глибиною 2 м, в результаті чого створюється привибійний простір. Опорою щита служать цілики вугілля у покрівлі і підошві пласта.

Виймання вугілля під щитом виконується з допомогою буропідривних робіт. Цілики вугілля, на які опирається щит, руйнується і відбувається опускання (посадка) щита під дією власної ваги та ваги обрушених у виробленому порід.

Шаг посадки – 0,8-1,2 м. Відбите вугілля спускається по печах і вантажиться у вагонетки.

Основні переваги щитової системи розробки – це висока продуктивність праці, безпека робіт та малі витрати лісоматеріалів, а недоліки – значні втрати вугілля, а звідси й висока пожежонебезпечність.

Рис. 7‑10 – Система розробки потужного пласту з використанням щитового обладнання

1 – поверховий транспортний штрек, 2 - поверховий вентиляційний штрек, 3 – вуглеспускна піч, 4 – повітряподавальна піч, 5 – щитове кріплення.

Суть шарової розробки полягає у тому, що потужний пласт розділяють на шари такої товщини, щоб виймання кожного з них можна було уподібнити вийманню пласта середньої потужності. На практиці знайшли поширення похилі, горизонтальні та поперечно-похилі шари (рис. 7.11)

Рис. 7‑11 – Способи розподілу потужного пласта на шари

Похилі шари утворюються шляхом розділення пласта площинами, паралельними напластуванню (рис. 7.11, а); горизонтальні – горизонтальними площинами (рис. 7.11, б); поперечно-похилі – площинами, розміщеними по простяганню пласта з похилом у бік підошви для забезпечення руху відбитого вугілля під дією власної ваги (рис. 7.11, в).

Порядок відробки шарів може бути низхідним (у напрямку зверху вниз) та висхідним (знизу доверху). При управлінні покрівлею в шарі повним обваленням може бути тільки низхідний порядок відробки, при повній закладці – будь-який.

Потужність шару при індивідуальному кріпленні не перевищує 3,5 м, а при механізованому – визначається їх висотою. Найпоширеніша система розробки похилими шарами з вийманням з вийманням шарів у низхідному порядку та управлінні покрівлею повним обваленням.

На рис. 7.12 показана система розробки потужного пласта двома похилими шарами з одночасною розробкою шарів.

Рис. 7‑12 – Система розробки потужного пласта похилими шарами

1, 2 – поверховий польовий штрек відповідно транспортний та вентиляційний; 3, 4 – похилий проміжний квершлаг відповідно транспортний та вентиляційний; 5, 6 – шаровий штрек першого шару відповідно конвеєрний та вентиляційний; 7, 8 – шаровий штрек другого шару відповідно конвеєрний та вентиляційний; 9 – породний прошарок у пласті, що використовується для розділення шарів.

У підошві пласта проводяться польові поверхові штреки – транспортний і вентиляційний, які з'єднуються з пластом проміжними квершлагами. В кожному шарі проводиться свій транспортний та вентиляційний штреки, що дістали назву шарових. Верхній шар відробляється з випереджанням відносно нижнього. Розмір випередження зумовлюється схильністю обвалених порід покрівлі до злежування. При глинистих породах останні вже через кілька місяців ущільняються настільки, що під раніше відробленим шаром можна проводити очисні роботи в нижче розташованому шарі за умови монтажу металевої сітки між шарами. В інших випадках між шарами залишають захисну пачку вугілля товщиною 0,5-1,0 м або породний прошарок у пласті.

Виймання вугілля у верхньому шарі виконується комплексом із кріпленням підтримуючого типу (наприклад КМ-130), а в нижньому – огороджувального типу (ОКП-70 та ін.). Вугілля із лав транспортується конвеєрами по шарових штреках до переднього проміжного похилого квершлагу і далі на польовий транспортний штрек.

В останній час при розробці потужних крутих та крутопохилих пластів все більш застосовується комбіновані системи розробки з гнучким металевим перекриттям. Суть таких систем полягає у тому, що потужний пласт вугілля розділяється на два шари. Перший шар (під покрівлею) товщиною 1,5-2,0 м відробляється довгими стовпами по простяганню. У процесі виймання цього шару на його підошві настеляється гнучке перекриття із металевих штабів та металічної сітки. Другий шар відробляється під захистом цього перекриття зразу на всю останню потужність пласта. У цьому разі здебільшого використовують системи підповерхового обвалення або стовпами по падінню так само, як при щитовій системи розробки.

Питання для самоконтролю.

1. Дайте визначення терміна "система розробки".

2. Які вимоги пред'являються до вибору раціональної системи розробки?

3. Який основний признак прийнятий в класифікації систем розробки? Перелічить класи систем розробки.

4. Викладіть сутність суцільних систем розробки і назвіть їх відмінні признаки.

5. Перелічіть різновиди суцільної системи розробки і дайте їх графічну інтерпретацію.

6. Зобразите графічно суцільну систему розробки пологих пластів лава-етаж з охороною штреків: ціликами вугілля; однобічною і двобічною бутовою смугою; із проведенням штреків по пустим породам. Дайте оцінку кожного з них і назвіть умови їх застосування.

7. Який спосіб охорони вентиляційних штреків при суцільній системі розробки застосовується найчастіше за все на практиці і чому?

8. Перелічить умови, в яких при суцільній системі виробки слід розташовувати по пустим порода. Вкажіть параметри їх розташування відносно пласта і виробленого простору.

9. Зобразите графічно різновиди суцільної системи розробки: із середнім вентиляційним штреком; зі спареними лавами в етажу; з розподілом етажу на підетажі; з вийманням лавами за підняттям. Дайте їм оцінку і вкажіть умови застосування.

10. Які способи охорони пластових транспортних виробок застосовуються при суцільній системі розробки крутих пластів? Зобразите їх графічно, дайте їх оцінку і вкажіть умови застосування.

11. Те ж для вентиляційних штреків.

12. Перелічить умови, при яких допускається послідовне провітрювання лав.

13. Викладіть сутність стовпових систем розробки і назвіть їх відмінні признаки.

14. Перелічить різновиди стовпових систем розробки і дайте графічну інтерпретацію кожної з них.

15. Зобразите графічно стовпову систему розробки пологих пластів: лава-ярус; зі спареними лавами в ярусі; з поділом етажу на підетажі; з вийманням по повстанню чи падінню одинарними і спареними лавами, дайте оцінку кожної з них і назвіть умови їх застосування.

16. Як проводять виїмкові штреки відносно ізогіпси пласта? Які фактори впливають на вибір направлення проведення штреків?

17. Перелічити способи підготовки довгих стовпів по простяганню, зобразіть їх графічно, дайте їм оцінку і вкажіть умови їх переважного застосування.

18. Чому різновид стовпової системи розробки лава-ярус має найбільше розповсюдження порівняно з іншими різновидами систем цього класу?

19. В чому полягає особливість застосування стовпових систем розробки крутих пластів порівняно з пластами пологими і похилими?

20. Викладіть сутність щитової системи розробки потужних пластів. Зобразіть її графічно і дайте їй оцінку.

21. Які системи розробки відносяться до комбінованих і з якою ціллю вони застосовуються?

22. Наведіть приклади комбінованих систем розробки суцільних зі стовповими і стовпових з суцільними, зобразіть їх графічно, дайте оцінку їм і вкажіть доцільність їх застосування.

23. Якими принципами необхідно керуватися при конструюванні системи розробки, що забезпечує високі навантаження на очисний вибій по газовому чиннику? Поясніть роль кожного з них.

24. Перелічіть способи розділу потужного пласта на шари, що знайшли застосування на практиці, і зобразіть їх графічно.

25. В якій послідовності здійснюється виймання шарів і чим це визначається?

26. Зобразіть графічно системи розробки похилими шарами з вийманням лавами по простяганню; по падінню і з виїмкою смугами по простяганню. Дайте їм оцінку і вкажіть області застосування кожної.

27. Яким чином запобігають попадання обрушених порід або закладки з одного шару в інший при нисходячому порядку їх відробки?

28. Викладіть сутність і зобразіть графічно систему розробки горизонтальними шарами. Дайте оцінку їй і вкажіть область її застосування.