- - пласт - Страница 8

Системы разработки оказывают влияние на безопасность работ, схемы вскрытия и подготовки шахтного поля, объем проведения и поддержания горных выработок, концентрацию и интенсификацию горных работ, длительность и эффективность использования машин, механизмов и горных выработок, работу очистного забоя, режим работ, организацию труда и производства. Развитие систем разработки привело к изменению их параметров и возникновению новых вариантов систем.
Известно, что каждый вариант систем разработки выгодно применять (в подходящих для него условиях) при определенных параметрах. Так как применение новой техники и интенсификация работ изменяли параметры, то это приводило к необходимости замены одного варианта системы другим.
Под воздействием новой техники развивались свойства различных вариантов систем разработки. При этом то или другое свойство на том или другом этапе являлось более важным.
Внедрение в очистных забоях высокопроизводительных комплексов машин время от времени ведет к пересмотру взглядов на прогрессивность того или иного варианта системы разработки. Это как раз и связано с тем, что при совершенствовании техники и изменении скорости подвигания изменяется экономичность одних вариантов систем разработки относительно других. Так, например, при применении высокопроизводительных комплексов необходимую нагрузку на откаточный штрек, обеспечивающую экономически выгодное использование транспортных средств, можно будет получать при работе одной лавы на штрек в более широком диапазоне горно-геологических условий. Это уменьшит значение подэтажного варианта и преимущественно отработки спаренными лавами, а в ряде случаев сделает применение их целесообразным.
До 1955 г. разработка сближенных пластов, при выемке которых очистные работы одного пласта оказывают вредное влияние на горные выработки другого, производилась, главным образом, раздельно. Для обработки каждого пласта проводились свои откаточные и вентиляционные штреки. Совместная разработка сближенных пластов, когда выработки одного пласта используются для отработки другого, имела небольшое распространение, вследствие, главным образом, небольшой производительности шахт (не требовалась одновременная отработка двух пластов) и недостаточной изученности этого вопроса.
В результате научно-исследовательских работ, проводившихся такими институтами, как ВНИМИ, ИГД им. Скочинского, ДонУГИ, ДПИ, ДГИ, ЛГИ и др., был сделан ряд важных выводов, позволивших организовать более правильную и эффективную отработку одиночных и сближенных пластов на полевые или пластовые штреки. В частности, был установлен весьма важный факт, что групповые штреки следует располагать под выработанным пространством, а не под массивом или целиком угля. Было также доказано, что отработка через наклонные гезенки на штреки, пройденные в почве пласта, в ряде горно-геологических условий является более эффективной, чем отработка через горизонтальные квершлаги или с помощью сплошной системы при расположении штреков в самом разрабатываемом пласте. К этому времени доставка материалов по гезенку была механизирована, что облегчало применение этих выработок в качестве группирующих.
В очистных забоях для выемки угля применялись отбойные молотки, крепление забоев выполнялось деревом, управление кровлей осуществлялось удержанием рабочего пространства на кострах.
Такая технология и специфические условия эксплуатации крутых пластов: высокая газоносность, внезапные выбросы угля и газа обусловили преимущественное распространение сплошной системы разработки в варианте «лава-этаж» с потолкоуступной формой очистного забоя.
До настоящего времени высота уступов колеблется в пределах С-30 м. На пластах с крепким углем и малоустойчивыми боковыми породами высота уступов равняется 6-10 м; при средней крепости угля и средней устойчивости боковых пород высота достигает 12-16 м, а при мягком угле и устойчивых породах - 18 м и более.
Этажные штреки в большинстве случаев охраняются целиками угля. Размеры целиков: над откаточными штреками по простиранию 4,5- 5,4 и по падению 6-10 м, целики под вентиляционными штреками - соответственно 3,6-4,5 м и 4-6 м.
При разработке пластов со слабыми боковыми породами, а также в случаях склонности почвы к сползанию по соображениям безопасности работ приходится еще оставлять целик угля в средней части лавы. Такие целики создают дополнительную опору для кровли и почвы в выработанном пространстве, в связи с чем уменьшается вероятность обрушения кровли и сползания почвы.
При восстановлении разрушенных немецкими оккупантами шахт Донецкого угольного бассейна схемы вскрытия пластов и подготовки шахтных полей не изменялись. Подготовка очистного фонда работ осуществлялась по сплошной системе разработки. Это обеспечило сокращение сроков восстановления шахт. В первое послевоенное пятилетие (к 1950 г.) применение сплошной системы разработок в добыче угля из очистных забоев в Донбассе достигло 98,3% против 93,6% в 1940 г. Доминирующим был способ подготовки выемочного участка по схеме «лава-этаж».
Протяженность поддерживаемых горных выработок на 1000 т добычи достигала 20 км, а трудоемкость работ по их ремонту - до 100 человек на 1000 т добычи угля. Выдача породы на поверхность от ремонта этих выработок перегружала подземный транспорт и подъем, резко снижая их пропускную способность по выдаче угля. Это сдерживало продвигание очистных забоев, нагрузка которых составляла в среднем по бассейну всего лишь 123 т угля в сутки. Увеличение объема добычи угля при столь низкой нагрузке на очистной забой приводило к росту их числа и деконцентрации горных работ.
В это же время на шахтах им. Кирова, им. Горького, № 142, № 25-бис, № 23-бис и № 3 треста «Несветайантрацит» перешли от сплошной к комбинированной системе парных штреков.
В 1953 г. была принята в эксплуатацию шахта «Родинская» № 1 треста «Красноармейскуголь» комбината «Донецкуголь» с панельной подготовкой, столбовой системой разработки и полной конвейеризацией транспорта. Разработка ярусов бремсбергового поля в панели велась снизу вверх с использованием ранее пройденного вентиляционного штрека в качестве откаточного.
Для удешевления нарезных работ и создания безопасных условий труда на угольных шахтах применяется бурение скважин различного назначения: вентиляционных, углеспускных, водоспускных, а также дегазационных и опережающих скважин большого диаметра.
Бурение скважин по углю осуществляется специальными сбоечно-буровыми машинами и станками.
В 1947 г. был освоен серийный выпуск советской мощной сбоечно-буровой машины СБМ-ЗУ, не уступавшей по своему техническому уровню лучшим зарубежным машинам того периода, послужившая базовой машиной для создания целой серии легких сбоечно-буровых станков типа ЛБС-2, ЛБС-4. Конструкция станков ЛБС-2 предложена инженерами С. И. Чугунихиным и И. Г. Ризелем и усовершенствована рационализатором М. В. Васильевым.
Характерной особенностью современного периода развития конструкций сбоечно-буровых машин является широкое применение гидравлических приводов для подачи и вращения бурового инструмента, что позволило резко повысить технический уровень машин и решить задачу в широких
пределах изменять режимы бурения. Применение в буровом инструменте пластинок твердого сплава отечественного производства позволило резко повысить износостойкость режущего инструмента и срок его службы.
Так, например, институт Донгипроуглемаш разработал мощную буровую машину БДМ с гидравлической подачей и вращением бурового инструмента и буровой станок Б-15 М с гидравлической подачей и дистанционным управлением.
После окончания Великой Отечественной войны, в связи с широким проектированием и строительством новых шахт в исследовательских и проектных организациях началось изыскание и разработка более совершенных способов вскрытия и подготовки шахтных полей Донбасса.
Институт горного дела АН УССР предложил погоризонтную схему вскрытия при подготовке участками-блоками, при групповой разработке пластов и расположении главных выработок в устойчивых породах. Такая схема вскрытия и подготовки осуществлена на ряде шахт-новостроек, например, на шахтах «Россия» и «Украина» треста «Селидовуголь», «Краснолиманской» треста «Красноармейскуголь» и др.
Во исполнение решений XXI съезда КПСС по указанию ЦК КПСС была создана специальная комиссия, которая разработала технические направления развития угольной промышленности СССР на предстоявшие 7-10 лет. Эта комиссия рекомендовала при проектировании новых шахт применять схемы вскрытия и подготовки шахтных полей, обеспечивающие увеличение нагрузки на шахтопласт, резко сократить протяженности горных выработок, увеличить сроки существования горизонтов (или этажей), а также применять бесступенчатую или одноступенчатую схемы подземного транспорта. Наиболее рациональной схемой вскрытия считают вскрытие вертикальными стволами. При проектировании крупных шахт (в частности с длиной шахтных полей по простиранию 10-12 км), в особенности метанообильных, в целях снижения величины общешахтной депрессии целесообразно предусматривать вскрытие шахтных полей отдельными блоками с независимым проветриванием каждого. Наиболее рациональными схемами подготовки шахтных полей признаны панельные и этажные с несколькими подэтажами, обеспечивающие высокую нагрузку на пласт. Для повышения устойчивости основных выработок магистральные выработки рекомендуется проводить в устойчивых породах и применять групповую разработку пластов. При проектировании новых шахт целесообразно предусматривать такие схемы вскрытия горизонтов и отдельных участков, которые обеспечат простоту подземного транспорта по магистральным выработкам, прямоточное восходящее проветривание горизонтов, этажей и выемочных полей. Уклонные работы могут допускаться при небольших запасах угля на горизонте, при весьма пологих пластах, а также для последнего (нижнего) горизонта шахтного поля.
Способы вскрытия и подготовки угольных месторождений и параметры их зависят от ряда горно-геологических и технических условий, главные из которых: рельеф местности, угол падения пластов, число и взаимное расположение пластов в шахтном поле, мощность пластов, размеры шахтного поля, глубина залегания пластов, мощность и строение покрывающих пород, степень устойчивости боковых пород, геологические условия залегания, выдержанность пластов по мощности, газоносность пластов, подверженность пластов внезапным выбросам и самовозгоранию, производственная мощность шахты.
Горнотехнические условия. Основные особенности условий Донбасса: небольшая мощность угольных пластов, относимых по действующей классификации в основном к группе тонких и весьма тонких; сравнительно большое количество пластов, сохраняющихся в стратиграфическом разрезе на значительной площади бассейна; простое тектоническое строение на преобладающей части угленосной толщи; достаточная устойчивость горных пород, вмещающих угольные пласты; благоприятные условия вскрытия месторождений на преобладающей площади Донбасса и содержащей 50% всех запасов.
Подавляющее большинство шахт Донбасса сосредоточено в крупных синклинальных складках. В пластах пологого залегания (до 25°) сосредоточено 50% запасов угля бассейна.