Розкриття шахтних полів

Размещено на http://www.allbest.ru/

Фактори, що впливають на спосіб розкриття. Вимоги до способів розкриття

На вибір способу розкриття впливають гірничо-геологічні, гірничотехнічні та економічні фактори. До гірничо-геологічних факторів належать кількість пластів, що підлягає розкриттю, та кут їх падіння, глибина залягання, відстань між пластами, властивості бокових порід, водоносність, порушеність родовища, рельєф поверхні.

До гірничотехнічних факторів відносять виробничу потужність шахти та термін її служби, розміри шахтного поля, спосіб його підготовки, рівень розвитку гірничодобувної техніки.

Обраний спосіб розкриття має бути економічно вигідним та відповідати наступним вимогам:

· мати мінімальну протяжність розкриваючих виробок;

· мати мінімальні первісні капітальні витрати;

· малий термін будівництва шахти;

· однотипність транспорту;

· забезпечення надійного та ефективного провітрювання шахти та ін.

Розрізняють три головних розкривальних виробки шахти: вертикальні стволи, похилі стволи та штольні. Виходячи з того, що головних розкривальних виробок на шахті має бути не менше за дві, можливі їх комбінації.

Основні способи розкриття

Розглянемо деякі варіанти способів розкриття шахтних полів: похилими стволами, вертикальними стволами, штольнями і комбіноване розкриття. Ці варіанти використовуються при розкритті як одиноких так і світи вугільних пластів.

Розкриття похилими і вертикальними стволами містить проведення похилих і вертикальних головних розкривальних виробок та різних додаткових, що залежить від числа і потужності пластів, кута їх падіння, потужності наносів, глибини розробки, виробничої потужності шахти та ін.

Застосування похилих стволів дає можливість здобути економічні вигоди порівняно з вертикальними стволами у визначених гірничо-геологічних умовах.

При складному рельєфі поверхні у гористій місцевості єдино можливим способом розкриття родовища є розкриття штольнями.

Комбіновані способи розкриття дають змогу використовувати як вертикальні, так і похилі головні розкриваючі виробки. Так, вертикальний ствол застосовують для спуску -- підіймання людей та вантажу, а похилі - для видачі вугілля на поверхню.

Розкриття вертикальними стволами

Способи розкриття вертикальними стволами найпоширеніші і значення їх стає важливим зі збільшенням глибин розробки та виробничої потужності шахти.

Для розкриття за даною схемою з поверхні до головного горизонту споруджуються два (чи більше) вертикальних стволи - головний і допоміжний. На робочому горизонті вони з'єднуються збійкою, навколо стволів споруджується приствольний двір - мережа гірничих виробок для забезпечення вентиляції, транспортування корисних копалин та породи, розміщуються також камери різного призначення, будуються складські приміщення, локомотивне депо. З приствольного двору проводяться допоміжні розкриваючі виробки.

Виділяють одно- і багатогоризонтні схеми розкриття вертикальними стволами.

Одногоризонтні схеми розкриття - це схеми при застосуванні яких вугілля видається на поверхню з одного горизонту весь термін експлуатації шахти. Найхарактерніші з них при розкритті одиночного й світи пластів приведені на рис. 1 - 4.

Рис. 1. Розкриття вертикальними стволами без допоміжних виробок

Рис. 2. Розкриття одиночного пологого пласта вертикальними стволами і капітальним квершлагом

Рис. 3. Розкриття свити пологих пластів вертикальними стволами, капітальними квершлагом і гезенком

Зазначені схеми розкриття застосовуються при розмірах шахтного поля по падінню не більше 2,0…2,5 км з приблизно однаковими розмірами бремсберґових і уклонних полів, при кутах падіння більше 8є…10є.

Достоїнство одногоризонтних способів розкриття вертикальними стволами:

· відсутність поглиблення стволів і установки нових підйомних машин;

· відсутність підготовки нових горизонтів і пов'язаних з цим витрат;

· немає необхідності виконувати переобладнання поверхні шахти.

Недостатки:

· зменшення пропускної здатності бремсбергів і уклонів;

· збільшення чисельності робочих на транспорті;

· ускладнюється вентиляція шахти;

· неможливість розкриття шахтних полів більших розмірів по падінню.

Багатогоризонтні схеми розкриття - це схеми при застосуванні яких вугілля за термін служби шахти видається з двох і більше горизонтів. Ці схеми вимагають поглиблення вертикальних стволів і проведення погоризонтних або етажних квершлагів (рис. 5 - 8). У цьому разі шахта ніби оновлюється бо з'являється можливість обладнати нові горизонти більш сучасною технікою, також з'являється можливість уникнути великої довжини бремсберґів та уклонів, розробляти шахтні поля більших розмірів по падінню.

Рис. 5. Розкриття одиночного пологого пласта вертикальними стволами і погоризонтними квершлагами

Рис. 6. Розкриття свити пологих пластів вертикальними стволами і погоризонтними квершлагами

Рис. 7. Розкриття одиночного пологого пласта вертикальними стволами і етажними квершлагами

Рис. 8. Розкриття свити пологих пластів вертикальними стволами і етажними квершлагами

Круті та крутосхилі пласти розкриваються вертикальними стволами та етажними квершлагами (рис. 9 - 10). Такий спосіб розкриття передбачає розташування приствольного двору на кожному горизонті через 110…130 м.

Рис. 9. Схема розкриття вертикальними стволами і етажними квершлагами свити крутих пластів

Рис. 10. Розкриття вертикальними стволами і етажними квершлагами свити крутих пластів

Достоїнство багатогоризонтних способів розкриття вертикальними стволами:

· можливість розкриття шахтних полів більших розмірів по падінню;

· відсутність багатоступінних уклонів;

· підвищується пропускна здатність бремсбергів і уклонів;

· можливість переобладнання нових горизонтів більш сучасною технікою;

· покращення провітрювання шахти.

Недостатки:

· потрібне періодичне поглиблення стволів і обладнання нових горизонтів;

· збільшення капітальних витрат на поглиблення стволів.

Розкриття похилими стволами

За невеликої потужності наносів і спокійного залягання пластів з кутами падіння до 18° шахтні поля розкривають похилими стволами. Для чого з поверхні до нижньої межі першого поверху проводяться три стволи, один з яких - головний, а два інші - допоміжні. Стволи звичайно закладаються у центрі шахтного поля (рис. 11).

Головний ствол, призначений для підіймання корисних копалин, обладнується стрічковими конвеєрами.

Допоміжні стволи проводяться паралельно головному на відстані 30…50 м, один з яких використовується для підіймання породи з шахти, спуску обладнання та матеріалів до шахти, а другий - для спуску - підйому людей. Головний ствол використовується також для видачі вихідного потоку повітря.

Рис. 11. Розкриття похилими стволами, пройденими по пласту вугілля

Похилі стволи можуть бути проведені як по пластах, так і по вміщуючих породах - польовими (рис. 12 - 13). На кожному етажу підготовлюють приймально-відправні площадки, проводять відкатний і вентиляційний штреки, готують нарізні виробки.

Цей спосіб розкриття відзначається простотою і дає можливість швидше вводити шахти в експлуатацію. Але згодом зростає довжина стволів, дорожчає їх підтримання.

Рис. 12. Розкриття похилими стволами, пройденими по пустим породам і етажними квершлагами

Рис. 13. Розкриття свити пластів похилими стволами, пройденими по пустим породам і етажними квершлагами

Похилими стволами з кутом падіння до 18° можна розкривати і горизонтальні пласти і обладнувати їх стрічковими конвеєрами (рис. 14).

Рис. 14. Розкриття горизонтального пласта похилими стволами

Розкриття штольнями

Розкриття штольнями - один із найпростіших та економічно вигідних способів розкриття, який використовується в районах з гористим рельєфом.

Штольня розташовується з урахуванням можливості розміщення навколо устя промислового майданчика під будівлю та спорудження шахти, прокладання залізничного полотна чи автомобільного шляху.

Істотний вплив на спосіб розкриття штольнями чинить кут падіння пластів. Так, при похилому заляганні (рис. 15, 16) шахтне поле ділиться на дві ступені - бремсберґова і уклонна. При крутих пластах окрім штолень, як допоміжні виробки використовуються гезенки, сліпі стволи та етажні квершлаги (рис. 17).

Рис. 15. Розкриття пологого пласту штольнями

Рис. 16. Розкриття свити пологих пластів штольнями

Рис. 17. Розкриття крутих пластів штольнями і етажними квершлагами за допомогою гезенків і сліпих стволів

Комбінований спосіб розкриття

Спосіб розкриття, за якого як головні розкриваючі виробки використовуються вертикальні та похилі стволи або штольні, має назву комбінованого.

Найпоширеніший спосіб комбінованого розкриття похилих пластів зображений на рис. 18, де похилий ствол проводиться по нижньому пласту та обладнується стрічковим конвеєром для видачі корисних копалин на поверхню. Вертикальні стволи призначені для спуску-підйому людей, матеріалів і обладнання, подачі повітря до шахти та виводу його на поверхню, можливі і інші комбінації розкриття. Комбінованому способу властиві всі переваги і недостатки способів розкриття, що в входять до нього.

При розкритті глибоких та потужних шахт з розмірами шахтного поля по простяганню більш як 8 км застосовується схема розкриття з розділенням шахтного поля на блоки.

Суттєвість цієї схеми розкриття в тому, що шахтне поле ділиться по простяганню на блоки. кожний блок має секційне провітрювання, для чого в кожному із них проводять не менше двох вертикальних стволів. Один із них застосовується для подачі свіжого повітря з поверхні, а другий - для виводу на поверхню.

Підйом вугілля із шахти проводиться по головному вертикальному скіповому стволу, розміщеному по середині шахтного поля.

Рис. 18. Комбіноване розкриття вертикальним і похилим стволами

Число стволів та їх розміщення в шахтному полі

На кожній шахті повинно бути не менше двох стволів.

В залежності від кількості і взаємного розташування виробок, якими подається свіже і відводиться забруднене повітря, схеми вентиляції шахт розподіляють на центральні, флангові і комбіновані. Центральні схеми, в свою чергу, розподіляють на центрально-здвоєну і центрально-віднесену. При центрально-здвоєному розташуванні стволів (рис. 19) повітряподавальний і повітрявивідний стволи розташовують в центрі шахтного поля. Свіже повітря подається по першому стволу, розподіляється на крила шахти, обмиває очисні вибої і інші місця його споживання, а потім рухається вентиляційними виробками до другого ствола, яким і видається на поверхню.

При центрально-віднесеній схемі (рис. 20) стволи розташовуються на значній відстані один від другого. Ця схема використовується при відробці верхньої частини шахтного поля. Перевагами центральних схем є відносно малі капітальні витрати, швидке введення шахти в експлуатацію, незначні витрати корисних копалин в ціликах, наявність однієї вентиляційної установки, простота управління провітрюванням. До недоліків центральних схем необхідно віднести високу депресію шахти, великі витоки повітря в приствольному дворі і на шляху руху свіжого і вихідного струменів, необхідність вентиляційного горизонту по всій довжині шахтного поля.

розкриття шахтний поле

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 19. Центрально-подвоєне розташування стволів

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 20. Центрально-віднесене розташування стволів

Флангове розташування стволів застосовуються при розкритті шахтного поля в центрі і на межах (рис. 21).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 21. Флангове розташування стволів

В центрі шахтного поля розташовується один або два стволи (як правило, повітряподавальні), а на межах шахтного поля - флангові стволи (як правило, повітрявидаючі). Свіже повітря подається центральним стволом і рухається виробками основного горизонту до очисних вибоїв. Вихідний струмінь надходить в виробки вентиляційного горизонту і відводиться через флангові стволи на денну поверхню. Повітря по всій довжині крила рухається в одному напрямку. До переваг флангових схем відносять відсутність витоку повітря під час його руху від повітряподавального ствола до очисного вибою, зменшення поверхневих витоків повітря на флангових стволах, зменшення загальношахтної депресії за рахунок скорочення шляху руху повітря, рівномірний розподіл депресії в різні періоди відробки, а також відсутність необхідності підтримання виробок вентиляційного горизонту протягом всього періоду відробки шахтного поля. Недоліки флангових схем - це великі капітальні витрати (обумовлені необхідністю проведення виробок основного горизонту перед початком очисних робіт до меж шахтного поля); збільшення витрат корисних копалин в охоронних приствольних ціликах; наявність великої кількості вентиляційних установок, що ускладнює управління вентиляторами, їх електропостачання і обслуговування; труднощі з реверсуванням повітряних струменів при аварійних режимах.

Комбіноване розташування стволів (рис. 22) є сполукою елементів центральних і флангових схем. в таких схемах в якості повітряподавального використовується центральний ствол, а в якості повітрявідводних - центральні і флангові стволи. При центрально-фланговій схемі повітря подається в шахту центральним стволом і розподіляється по робочим дільницям, які знаходяться на флангах і в центрі шахтного поля. Вихідні струмені дільниць на флангах направляються в вентиляційні флангові стволи, а вихідні струмені дільниць, розташованих в центрі шахтного поля, направляються на денну поверхню через другий центральний ствол. Таким чином, дільниці в центральній і фланговій частинах шахтного поля провітрюється розрізнено.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 22. Комбіноване розташування стволів

Переваги комбінованих схем провітрювання в тому, що при значній кількості виробок і великих розмірах шахтного поля депресія вентиляторних установок залишається відносно невеликою, підвищується надійність провітрювання окремих дільниць, спрощується регулювання розподілу повітря на дільницях, підвищується безпека робіт завдяки збільшенню кількості виходів із шахти на поверхню. Недоліки комбінованих схем - це складність вентиляційної мережі, труднощі управління роботою вентиляторів і регулювання розподілу повітря по шахті в цілому, великі капітальні витрати.

При розподілі шахтного поля на блоки застосовують секційну схему вентиляції, яка передбачає самостійне провітрювання кожного блоку. Для цього повітряподавальний і повітрявідводний стволи споруджують в кожному блоці. В блоках, як правило, застосовують центрально-віднесену і рідше флангову схеми вентиляції.

Література

1. Ананьин Г.П. и др. Технология подземных горных работ - М.: Недра, 1970. - 367 стр.

2. Горная энциклопедия - М.: Сов. энциклопедия, 1984-1990 гг.

3. Дорохов Д.В. и др. Технология подземной разработки пластовых месторождений полезных ископаемых - Донецк: ДонГТУ, 1997. - 344 стр.

4. Килячков А.П. Технология горного производства - М.: Недра, 1985.

5. Некрасовский Я.Э., Колоколов О.В. Основы технологии горного производства - М.: Недра, 1981. - 200 стр.

6. Правила безпеки у вугільних і сланцевих шахтах - К.: Основа, 1994. - 356 стр.

7. Правила технической эксплуатации угольных и сланцевых шахт - М.: Недра, 1986.

8. Стрельников В.И. Технология очистных работ - Донецк: ДонНТУ, 2001. - 150 стр.

Размещено на Allbest.ru