CC BY
38
-------------------------------------------- © В.В. Агафонов, А.Б. Михеева,
2010
УДК 622.273
В.В. Агафонов, А.Б. Михеева
СИСТЕМА ТИЗАЦИЯ АЛЬ ТЕРНА ТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ТРАДИЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПОДГОТОВКИ И ОТРАБОТКИ ВЫЕМОЧНЫХ ПОЛЕЙ, АДАПТИВНЫХ К УСЛОВИЯМ ГЛУБОКИХ ШАХТ
Систематизированы отдельные альтернативные элементы традиционных технологий подготовки и отработки выемочных полей с позиций геомеханической и газовой составляющих, адаптивных к условиям глубоких шахт.
Ключевые слова: технология, выемочное поле, система разработки.
Семинар № 16
Т Т а основе проведенного анализа традиционных технологий подземной разработки угольных пластов и обоснования адаптивных к условиям глубоких шахт элементов этих технологий можно провести синтез новых технологий подготовки и отработки угольных месторождений. Для этого была проведена систематизация альтернативных элементов.
Результаты систематизации наиболее адаптивных к условиям глубоких шахт элементов подготовки выемочных полей глубоких шахт выглядят следующим образом: 1 уровень - способы и схемы подготовки выемочных полей, 2 уровень
- панельная подготовка, погоризонтная подготовка, комбинированная подготовка, 3 уровень - бремсберговое выемочное поле, уклонное выемочное поле с бремсберговой схемой проветривания, 4 уровень - однокрылое выемочное поле, двукрылое выемочное поле, 5 уровень -оконтуривание поля фланговыми выработками, без оконтуривания поля фланговыми выработками, 6 уровень - пластовая подготовка, полевая подготовка,
пластово-полевая (комбинированная) подготовка.
В пределах шахтного поля возможно применение этажной, панельной и пого-ризонтной схем подготовки шахтного поля. В условиях Кузбасса, где преобладают угольные месторождения в форме брахисинклинальных складок, на верхних горизонтах применяется этажная подготовка, на нижних горизонтах в мульдовой части - погоризонтная или комбинированная подготовка. Например, в условиях Байдаевской брахи-синклинали на шахтах «Байдаевская», «Абашаевская», «Юбилейная» подготовка верхних горизонтов шахтного поля проводилась по этажной схеме, а на глубине 150-200 м был осуществлен переход на панельную подготовку. Это связано с тем, что у выходов под наносы угол падения свиты пластов был равным 25-60°. Несмотря на применение традиционных и гидравлического способов угледобычи при этажной подготовке нагрузка на очистной забой составляла 5-15 тыс. т в месяц, а производительность труда рабочего - 30-50
т/месяц. В связи с этим не рекомендуется на больших глубинах применять этажную подготовку, так как ее эффективность даже на малых глубинах разработки низкая.
Перспективной является комбинированная схема подготовки, включающая элементы панельной и погоризонтной схем подготовки. На нижних горизонтах, особенно в мульдовых участках месторождений или в зонах геологических нарушений, реализация классических схем панельной или погоризонтной подготовки ограничена. В связи с этим возникает необходимость синтеза уникальных вариантов комбинированной схемы подготовки.
Классическое деление горизонта на бремсберговые и уклонные поля или ступени на глубоких горизонтах шахт осложнено требованиями Правил безопасности, согласно которым проветривание должно быть таким, чтобы в уклонном поле свежий воздух подавался из нижней точки уклонов, то есть необходимо проветривание по бремсберговой схеме. В этой связи применение на глубоких шахтах уклонных выемочных полей с нисходящим проветриванием не рассматривается.
Возможность деления выемочного поля на два крыла рекомендуется геометрическими размерами шахтного или выемочного полей, а также условиями безопасного ведения горных работ на пластах, склонных к газодинамическим явлениям и самовозгоранию угля. Оба варианта могут применяться на глубоких шахтах. Однако на газоносных пластах для разделения процессов очистных и проходческих работ деление выемочного поля на два крыла производилась
чаще, что приводило к деконцентрации горных работ.
С повышением надежности оборудования КМЗ появилась возможность увеличения длины выемочного столба до 3-5 км. Поэтому в благоприятных горно-геологических и геометрических параметров шахтного поля на больших глубинах рекомендуется применение однокрылых выемочных полей.
При разработке угольных пластов на глубине до 250-З00 м подготовка выемочных полей осуществлялась как с оконтуриванием фланговыми выработками, так и без них. При глубине разработки более 300 м фланговые выработки стали использоваться не только для вспомогательного транспорта, но и выдачи исходящей струи воздуха при комбинированной схеме проветривания выемочных участков. Например, в условиях шахты «Юбилейная» в Кузбассе при отработке газоносного пласта 16 возникла необходимость проведения на фланге выемочного поля двух выработок: одна предназначена для изолированного отвода метановоздушной смеси, а другая - для выдачи исходящей струи воздуха и вспомогательного транспорта. Таким образом, схема подготовки выемочного поля с оконтуриванием его фланговыми выработками является более адаптивной к условиям разработки газоносных пластов на больших глубинах.
Как установлено, применение полевых выработок существенно упрощает схему проветривания и повышает безопасность горных работ. Однако проведение полевых выработок сопровождается увеличением зольности горной массы, низкой производительностью и повышен-
ной опасностью труда при буровзрывном способе разрушения пород.
Пластовая подготовка выемочных полей при механическом разрушении угля и пород является основной на малых глубинах разработки. На больших глубинах из-за высокого горного Давления возникает необходимость увеличения площади поперечного сечения горных выработок. Кроме того, при разработке угольных пластов, склонных к газодинамических явлениям и самовозгоранию угля, повышается опасность ведения горных работ.
В связи с этим оптимальным вариантом подготовки выемочных полей на больших глубинах является комбинированный способ, включающий проведение полевых выработок, от которых проводятся пластовые выработки длиной до 500-700 м.
Результаты систематизации адаптивных к условиям глубоких шахт способов и схем подготовки выемочных участков включают следующие уровни: 1 уровень
- способы и схемы подготовки выемочных участков, 2 уровень - последовательная отработка столбов в выемочном поле, отработка выемочного поля через столб, 3 уровень - движение очистного забоя по падению пласта, движение очистного забоя по восстанию пласта, движение очистного забоя по простиранию пласта, 4 уровень - от центра к флангам, от флангов к центру, 5 уровень
- подготовка с оставлением угольных целиков между столбами, бесцеликовая подготовка, полевая подготовка, 6 уровень - повторное использование выработок, проведение выработок вприсечку к выработанному пространству, 7 уровень - многоштрековая подготовка, малоштрековая подготовка.
Следует отметить, что выбор способа и схемы подготовки выемочных участков существенно зависит от принятых способа и схемы подготовки выемочного поля. Однако имеются элементы, позволяющие синтезировать оригинальные схемы подготовки выемочных участков на больших глубинах. К таким признакам относятся: последователь-
ность отработки выемочных столбов в выемочном поле, направление движения очистного забоя относительно элементов залегания пласта и границ выемочного поля, способ охраны и поддержания выемочных выработок, количество выемочных выработок.
Порядок отработки выемочного поля через столб широко применяется в горной практике при разработке на малых и средних глубинах угольных пластов, склонных к самовозгоранию. При отработке выемочного столба в угольном массиве условия поддержания выемочных выработок благоприятные. Сложности возникают при подготовке и оконту-ривании выемочного столба, у которого соседние столбы отработаны. В этом случае опорное давление зависающих пород кровли над отработанными столбами при увеличении глубины разработки приводит к разрушению краевой части угольного столба.
По условиям проветривания, с учетом роста газоносности пластов, также необходимо увеличить площадь поперечного сечения выработок. Решение указанных задач возможно посредством:
• увеличения площади поперечного
сечения выемочных выработок до 18-25
2
м при минимальном их количестве на выемочном участке, то есть применение малоштрековой технологии подготовки выемочного участка;
• увеличением количества выемочных выработок на выемочном участке с площадью поперечного сечения каждой выработки 8-14 м .
Оба варианта подготовки выемочного участка могут, применяться на больших глубинах. Выбор оптимального варианта осуществляется с учетом реальных горно-геологических условий и имеющегося горно-шахтного оборудования.
На основе анализа систем проведена систематизация адаптивных к условиям глубоких шахт элементов традиционных систем разработки с рассмотрением отдельных достоинств. Выделенные элементы являются основой комбинированных систем разработки: 1 уровень - традиционные системы разработки, 2 уровень -камерно-столбовая, сплошная, длинными
столбами с длинными КМЗ, длинными столбами с короткими КМЗ, - при этом выделены следующие достоинства - (для камерно-столбовых) - дистанционная выемка угля (мобильность выемочных и транспортных машин, низкая стоимость машин и оборудования), (для сплошных) -формирование выработок на границе с выработанным пространством, оставление породы в шахте, сокращение времени на подготовку запасов к выемке), (для длинных столбов с длинными КМЗ) - высокопроизводительное оборудование, проведение и поддержание выработок в угольном массиве, прямолинейная форма очистного забоя, устойчивая схема проветривания, (для длинных столбов с короткими КМЗ) -формирование выработок одновременно с очистной выемкой.
і— Коротко об авторах -------------------------------------
Агафонов В.В. - кандидат технических наук, доцент, Михеева А.Б. - ассистент,
кафедра Подземной разработки пластовых месторождений, Московский государственный горный университет,
Moscow State Mining University, Russia, [email protected]
ДИССЕРТАЦИИ
ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ
Автор
Название работы
Специальность Ученая степень
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГОРНЫЙ ИНСТИТУТ им. Г.В. ПЛЕХАНОВА
ПАСЫНКОВ Определение граничных показателей
Денис при проектировании открытой разработки рудных месторождений 25.00.21 к.т.н.
Владимирович
ВИНОГРАДОВА Оценка сейсмического воздействия
Екатерина взрывных работ на действующие тоннели при их реконструкции 25.00.20 к.т.н.
Юрьевна
