6 Системы разработки угольных пластов

6.1 Общие понятия о системах разработки

6.1.1 Требования, предъявляемые к системам разработки

Системой разработкиугольного месторождения называют установленный для данных геологических условий залегания пласта и принятых средств механизации выемки угля определенный порядок ведения подготовительных, нарезных и очистных работ, увязанный в пространстве и времени.

К любой системе разработки предъявляются следующие основные требования: безопасность ведения работ, экономичность, охрана недр и окружающей человека среды.

Обязательным для безопасного ведения работ является:

• наличие не менее двух свободных выходов из очистного забоя;

• надлежащее и непрерывное его проветривание;

• рабочие места должны быть надежно закреплены от самопроизвольного обрушения пород кровли, сползания почвы;

• проведение профилактических мероприятий по подавлению пыли, предупреждению внезапных выбросов угля и газа, горных ударов и пр.

Экономичность системы разработки достигается при минимальных затрат труда, энергии и материалов на 1 т добытого полезного ископаемого. Минимальные затраты труда возможны при высокой производительности, которая обеспечивается комплексной механизацией и автоматизацией производственных процессов, научной организацией труда и рациональными конструктивными элементами системы разработки.

Охрана недр регламентируется специальными законами, в которых рассмотрены вопросы о потерях, кондициях на минеральное сырье и др.

Потери полезного ископаемого при выборе системы разработки оцениваются в совокупности с другими технико-экономическими показателями, характеризующими данную систему разработки, и должны быть экономически обоснованы. Неоправданно высокие потери угля в недрах наносят ущерб государству, увеличивают себестоимость угля, сокращают срок эксплуатации шахты.

Система разработки должна обеспечить условия для комплексной механизации производственных процессов, высокой и устойчивой нагрузки на очистной забой и надежности работы.

6.1.2 Классификация систем разработки

Большое разнообразие в геологических условиях залегания угольных пластов и видов технологии выемки полезного ископаемого в очистных забоях обусловило многообразие систем разработки и их вариантов. Поэтому необходима их классификация.

В качестве классификационного признака принята очередность ведения подготовительных и очистных работ. По этому признаку системы разработки делятся на сплошные и столбовые при применении длинных очистных забоев; на камерные и камерно-столбовые — при коротких забоях.

Характерным для столбовых систем разработки является проведение подготовительных и нарезных выработок до начала очистных работ, которые полностью оконтуривают запасы в пределах выемочного поля, столба или яруса.

При сплошной системе разработки проведение подготовительных выработок и очистная выемка угля в пределах выемочного столба или поля, яруса, слоя производятся одновременно.

Основное отличие дополняется рядом признаков, которые характеризуют варианты систем разработки.

Первый признак — технология очистной выемки угля. По этому признаку системы разработки разделяются на две группы:

I — с длинными забоями (лавами и полосами);

II — с короткими забоями (камерами).

Основное различие между короткими и длинными забоями заключается не только в их длине и различных средствах механизации очистных работ, но и в необходимости проведения мероприятий по управлению горным давлением в выработанном пространстве.

При коротких забоях кровля пласта опирается на массив и целики угля, благодаря чему отпадает необходимость в управлении кровлей вообще или хотя бы на время выемки угля в забое.

Рис. 6.1. Вариант системы разработки длинными столбами: )—>- направление перемещения очистного забоя; —>- падение пласта

При длинных забоях кровля может опираться только на массив угля, причем с одной стороны — на непрерывно перемещающийся забой, поэтому для разгрузки массива и призабойной крепи от горного давления необходимо осуществлять мероприятия по управлению кровлей (или горным давлением).

Системы разработки группы I делят на две подгруппы:

А — системы разработки пластов на полную мощность;

Б — системы разработки мощных пластов с разделением на слои (наклонные, горизонтальные, поперечно-наклонные, диагональные), одинаковой или разной толщины.

Второй признак — общее направление перемещения очистного забоя при выемке полезного ископаемого по отношению к элементам залегания пласта.

В соответствии с этим признаком на рис. 6.1 представлены варианты столбовой системы разработки длинными столбами по простиранию (рис. 6.1, а), падению (рис. 6.1, 6) и восстанию (рис. 6.1, б), которые отличаются друг от друга только направлением перемещения очистного забоя, а расположение горных выработок остается неизменным.

Третий признак — технологическая схема подготовки этажа или яруса к очистной выемке. Например: с разделением и без разделения этажа на подэтажи, с пластовой или полевой, индивидуальной или групповой подготовкой пластов, с доставкой полезного ископаемого на задний, передний или двусторонний квершлаг, гезенк, бремсберг.

Основного отличия и трех перечисленных признаков, рассматриваемых совместно, достаточно для полной характеристики системы разработки.