- - - Пути развития и совершенствования систем разработки пологих пластов

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.
Резкое увеличение подвигания, а также значительная трудоемкость перемонтажа выемочных агрегатов потребуют применения новых вариантов систем разработки и схем подготовки шахтного поля, при которых использование агрегатов может быть наилучшим, а перемонтаж забойного оборудования может производиться наименьшее число раз.
При этом на каждом новом этапе совершенствования техники прогресс в системах разработки за счет развития того или иного их свойства направлен на лучшее использование новой техники, создание удобств для ее применения, повышения нагрузки на очистные забои и откаточные выработки.
Развитие и освоение техники воздействовало на развитие систем разработки двояким образом: непосредственно и через нагрузку на выработки, которая зависела от достигнутой производительности машин.
В своем большинстве геологические условия Донбасса (мощность пласта, устойчивость боковых пород, величина газовыделения и опорного давления) не позволяли высокопроизводительно использовать самоходные маневровые машины и механизмы, приспособленные для работы в коротких забоях, поэтому коротко забойные камерные и камерно-столбовые системы в бассейне почти не применялись. Применялись машины и механизмы для длинных забоев и соответствующие им системы разработки.
Освоение комплекса машин и механизмов привело к повышению добычи из забоя, что предъявляло к системе разработки и ее параметрам новые требования.
Развитие систем при этом обычно происходило следующим образом. Вначале улучшались параметры применяемого варианта системы разработки и использовались потенциальные возможности, заложенные в нем. Одновременно раскрывались присущие ему противоположности, которые постепенно проявлялись, в связи с чем эффективность варианта начинала снижаться. Так, например, при увеличении нагрузки на лаву за счет ее удлинения затраты на проведение и поддержание выработок и участковый транспорт при подэтажном варианте комбинированной системы падали медленнее, чем при варианте «лава-этаж» сплошной системы разработки. С увеличением длины лавы экономичность подэтажного варианта относительно варианта «лава-этаж» снижалась. При длине лавы 150 м экономия становилась столь небольшой, что она не оправдывала тех дополнительных усилий, которые приходилось затрачивать на преодоление недостатков подэтажного варианта, отсутствующих у варианта «лава-этаж».
Таким образом, уменьшение затрат на одну тонну добываемого угля за счет увеличения длины лавы, повышая абсолютную экономичность подэтажного варианта, одновременно снижало его относительную экономичность.
При дальнейшем увеличении длины лавы возникал убыток от применения подэтажного варианта. Поэтому, когда длина лавы достигла 150 м, дальнейшее увеличение нагрузки было целесообразно только за счет роста подвигания лав. Но, во-первых, это вело к нарушению того принципа, что каждой нагрузке на очистной забой должна соответствовать своя оптимальная длина лавы и своя скорость подвигания. Во-вторых, повышение скорости подвигания потребовало увеличения расстояния между бремсбергами в целях своевременной подготовки последующего выемочного участка, продления времени работы лавы в пределах выемочного поля и повышения экономичности разработки. Последнее, в частности, связано с тем, что при переходе лавы в каждое последующее выемочное поле приходится демонтировать и монтировать забойное оборудование, поскольку при комбинированной системе разработки оставляются около бремсберговые целики и у каждого бремсберга приходится заново нарезать лаву. Последовательное проветривание лав затрудняло увеличение расстояния между бремсбергами и сдерживало интенсификацию очистных работ. Поэтому пришлось переходить на обособленное проветривание. Это приводило к тому, что в каждом выемочном поле могла работать только одна лава. Когда расстояние между участковыми бремсбергами достигало большой величины, происходила деконцентрация лав в этаже, сопровояодавшаяся увеличением длины поддержания подэтажных штреков. В конце концов длина поддерживаемых штреков может настолько возрасти, что дальнейшее увеличение скорости подвигания лав при этой схеме в сравнении с другими станет нецелесообразным.
Повышение эффективности использования рассматриваемого варианта системы разработки как средства интенсификации горных работ за счет увеличения длины и скорости подвигания лавы приводит к росту его абсолютной экономичности (затраты на одну тонну добычи угля снижаются) и к уменьшению его экономичности относительно других конкурирующих с ним вариантов систем разработки.
Увеличение нагрузки на лавы, т. е. концентрация очистных работ, при подэтажном варианте комбинированной системы вызывает деконцентрацию горных выработок (лав, надэтажных штреков и бремсбергов) в пространстве, ввиду чего дальнейшее увеличение размеров элементов схемы подготовки и отработки выемочных участков может стать неприемлемым; возникает необходимость в замене схемы подготовки и отработки при этом варианте на другую, более совершенную.
Приходится переходить на столбовую систему разработки с отработкой на передний бремсберг, которая снижает эти противоречия и обеспечивает дальнейший эффективный рост нагрузки. Так, в тресте «Первомайскуголь» и возникла столбовая система разработки с разделением этажа на подэтажи.
Действительно, применение схемы подготовки и отработки выемочного участка, которой предусматривалась доставка угля на передний бремсберг, избавляет от деконцентрации в пространстве в случае его быстрого подвигания. Однако такая отработка в неблагоприятных условиях может одновременно создать препятствие ускорению подвигания лав. При этой схеме лава нижнего подэтажа должна пересекать бремсберг (переходить через него), что затруднительно при значительном опорном давлении, возникающем впереди лавы, под влиянием которого бремсберг может деформироваться. Это ведет к осложнениям при разработке пластов на значительной глубине и неустойчивой кровле.
При значительном подвигании лав, когда разрабатываются пласты на глубоких горизонтах, подэтажный вариант в существующем виде неприемлем.
Если развитие выемочных агрегатов, комплексов машин и механизмов, предназначенных для очистных работ, обеспечивающих высокое подвигание лав, пойдет быстрее, то по мере увеличения нагрузки на лаву потенциальные возможности столбовой системы будут исчерпываться. В конце концов и она окажется препятствием на пути дальнейшей интенсификации горных работ, так как недостаточный размер крыльев панелей потребует частого демонтажа и монтажа сложного оборудования.
Тогда придется вновь обратиться к этажной подготовке, при которой высота этажа вырастет до высоты горизонта. Это будет комбинированная схема подготовки, сочетающая в себе достоинства этажной и панельной схем.
Таким образом, совершенствование техники, сопровождающееся ростом нагрузки, влияет на развитие параметров систем и улучшение схем подготовки и отработки этажей и ярусов.
Когда возрастающая нагрузка достигает определенной величины, возникает необходимость в создании нового варианта системы разработки.
На изменения систем разработки оказывают значительное влияние и горно-геологические факторы: угол падения пласта, крепость вмещающих пород, газообильность пласта и спутников, склонность пласта к внезапным выбросам, горным ударам и самовозгоранию, температура пород, нарушенность и глубина залегания пласта и др.
С увеличением глубины разработки изменяется крепость вмещающих пород и величина горного давления. С глубиной увеличивается газообильность пластов и растет число пластов, опасных по внезапным выбросам и горным ударам, повышается температура горных пород.
Большинство месторождений Донбасса залегает в виде мульд, поэтому с увеличением глубины разработки пласты выхолаживаются - углы падения пластов уменьшаются до 5-10°.
Средняя скорость увеличения глубины горных работ в Донбассе колеблется от 12 до 20 м/год.
В украинской части Донецкого бассейна ведется строительство новых глубоких шахт с проектной глубиной разработки до 1000 м и более.
В 1968-1980 гг. намечено строительство 50 шахт с общей проектной мощностью 92 млн. т в год. Удельный вес шахт, ведущих горные работы на глубине 700-1100 м, к 1970 г. достигнет 10,0%.
На шахтах, имеющих средние глубины, будет преобладать панельная схема подготовки, поскольку намечено создать конвейеры для наклонных выработок с углом наклона более 18°. В связи с этим сократится применение этажной подготовки с разделением этажа на подэтажи. Подэтажный вариант не обеспечивает высокой интенсивности очистных работ при комбинированной системе разработки, ибо при переходе в каждое последующее выемочное поле приходится заново разрезать лаву, демонтировать и монтировать оборудование, а при столбовой системе этот вариант затруднительно применять на глубоких шахтах.
Кроме того, с ростом нагрузки на забой оптимальные параметры системы разработки (длина лавы, расстояние между бремсбергами, высота этажа) возрастают до размеров, затрудняющих ее применение даже при этажной подготовке, а экономичность этого варианта относительно других вариантов уменьшится.
При панельной подготовке в ряде случаев будет применяться комбинированный порядок отработки панелей, когда одно крыло первой панели отрабатывается лавой прямым ходом, а граничащее с ним крыло другой панели отрабатывается этой же лавой обратным ходом, что не будет требовать демонтажа оборудования.
На глубоких шахтах будут преобладать погоризонтальные схемы вскрытия с блочной подготовкой. Отработку блоков в ряде случаев планируется производить лавами по восстанию (падению) на всю высоту горизонта.
Производственная мощность шахт непрерывно увеличивается, что влечет за собой одновременное освоение нескольких пластов.
Эти положения следует учитывать при рассмотрении вопроса о перспективах развития систем разработки на ближайшие 10-15 лет.
Планом дальнейшего повышения уровня механизации производственных процессов на шахтах Донецкого бассейна предусматривается:
К 1970 г. основные процессы в очистных и подготовительных забоях будут почти полностью механизированы, транспортирование угля по промежуточным штрекам и наклонным выработкам конвейеризировано на 30%, почти все горные выработки будут закреплены металлом. Это приведет к увеличению средней нагрузки на очистной забой в 1970 г. до 350 т/сутки, скорость подвигание очистных забоев составит около 2 м/сутки и средние темпы проведения подготовительных выработок достигнут 120 м/мес.
При высокой нагрузке на забой подготовительной выработки можно будет обеспечить такую же нагрузку на панель при проведении в ней подготовительных выработок, как и при ведении очистных работ. В этом случае в одной панели можно будет вести только подготовительные, а в другой- только очистные работы. Это позволит улучшить организацию работ, специализировать их, обеспечить проведение вентиляционных штреков при столбовой и комбинированной системах разработки в присечку, расширить область применения этих систем в условиях большого опорного давления.
Высокая нагрузка на очистной забой и большая глубина разработки требует предварительного охлаждения и дегазации подготовленных к выемке столбов, применения прямоточной и сонаправленной схем проветривания, раздельного удаления газа, выделяющегося как в очистном, так и в подготовительном забоях, а также при транспортировке угля по штрекам.
Все это приводит к созданию и внедрению различных вариантов столбовой и комбинированной системы разработки при выемке столбов обратным ходом.
Таким образом, при рассмотрении вопросов о перспективах развития систем разработки следует исходить из изменения технической базы и горно-геологических условий. При этом очевидно, что для шахт, работающих на средних глубинах, преобладающей системой разработки будет столбо¬вая с выемкой лавами по простиранию и по восстанию.
На пластах, газообильных или опасных по выбросам, наряду со столбовой будет применяться сплошная система с проведением штреков позади лав, а также комбинированная система в варианте «лава-ярус» с подсвежением исходящей струи воздуха и фланговым проветриванием.
При значительной мощности пласта, неустойчивых боковых породах будет применяться полевая подготовка, когда в почве пласта имеются достаточно устойчивые породы для проведения по ним полевых штреков.
На глубоких шахтах основные, вскрывающие и подготавливающие горизонт выработки будут проходиться полевыми, по крепким породам, с предварительной или последующей надработкой. Значительное распространение на таких шахтах получит система разработки по восстанию и падению «спаренными лавами» в виде столбовой и комбинированной систем выработки на всю высоту горизонта.
Разработка свит пластов при малых расстояниях между ними (до 40 м), как правило, будет осуществляться совместно с группированием на штреки при помощи гезенков и квершлагов.
На средних глубинах будет преобладать исходящая отработка пластов и обратный порядок разработки выемочных участков. Группирование в основном будет осуществляться на пластовые штреки.
В старых районах на больших глубинах, вероятно, расширится область применения группирования пластов на полевые выработки, несколько чаще станет применяться прямой порядок разработки при восходящем порядке выемки пластов, позволяющий осуществлять более эффективную защиту удаленных пластов. Как правило, группирование на штреке будет осуществляться не более 2-3 пластов.
При отработке по простиранию разработка свит пластов при значительном расстоянии между ними (от 40 до 80 м) и разработке по простиранию будет осуществляться на групповые наклонные выработки (уклоны, бремсберги), при работе по восстанию (падению) - на по горизонтальные выработки-штреки.
Одновременно с изменением систем разработки будут меняться их параметры. Длина лавы возрастет до 200 и более метров. При применении столбовых систем разработки резко возрастет длина столбов - до 1000-1500 м, что вызовет увеличение размеров панели до 2000-3000 м, а при работе по восстанию повысится наклонная высота горизонта до 1000-1200 м.
При разработке пластов мощностью свыше 1,2 м в сложных геологических условиях на шахтах с небольшими глубинами работ, возможно, получит распространение система разработки с короткими забоями, которые облегчат применение технологии, обеспечивающей отсутствие людей в забое.
Однако на ближайшие годы основными системами разработки на пологих пластах Донбасса останутся системы разработки с длинными забоями.



Теги: пласт, выработка, пласт. Просмотров: 3398
Другие новости по теме:

Информация

Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.