6.3.5 Столбовая система разработки по простиранию на крутых пластах

На крутых пластах применяют различные варианты системы разработки длинными столбами по простиранию. Так, при мощности пласта до 1,6…1,8 м применяют столбовую систему без разделения этажа на подэтажи с отработкой выемочных полей на передние промежуточные квершлаги. В зависимости от средств механизации очистных работ забои имеют потолкоуступную или прямолинейную форму.

При отработке пластов мощностью свыше 1,6…1,8 м возникает опасность обрушения вышерасположенных уступов, а процесс крепления выработанного пространства становится трудоемким и небезопасным. Поэтому забою придают прямолинейную или почвоуступную форму, а этаж по простиранию делят на отдельные выемочные поля длиной по 250—300 м. Каждое выемочное поле с группового или полевого штрека вскрывают промежуточными квершлагами, откаточным и вентиляционным (рис. 6.12).

Рис. 6.12. Система разработки длинными столбами по простиранию с разделением этажа на выемочные поля на крутых пластах с управлением горным давлением полным обрушением:

1 — промежуточный откаточный квершлаг; 2 — скаты; 3 —этажный откаточный штрек; 4 — параллельный штрек; 5 — промежуточный штрек; 6 — этажный (минусовой) штрек; 8 — промежуточный вентиляционный квершлаг; 9 — разрезная печь

Для подготовки к очистной выемке от квершлагов по пласту проводят откаточный и вентиляционный штреки. От откаточного штрека на границе целика угля размером 10—15 м, оставляемого в качестве охранного под квершлагом, проводят или один скат, разделенный на два отделения, или два параллельных ската; один из них служит для прохода людей, другой — для спуска леса. Скаты соединяют откаточный и вентиляционный горизонты. С установлением нормального проветривания начинают дальнейшее проведение штреков до границы выемочного поля. Откаточный штрек проводят одновременно с первым параллельным штреком. От ската проводят промежуточный штрек также с параллельным штреком. Штреки разделяют выемочное поле на столбы. Поскольку вертикальная высота этажа составляет 100 -м, а наклонная высота столба 30—40 м, этаж по падению делят на два или три выемочных столба (подэтажа).

Этажные штреки через каждые 90—100 м соединяют скатами, что значительно облегчает проветривание выработок в период их проведения и спуск в откаточный штрек угля, получаемого при проведении промежуточных и вентиляционных штреков и при очистных работах в верхних подэтажах. У границы выемочного поля проводят разрезную печь. На этом завершается оконтуривание запасов выемочного поля.

Целики угля над штреками имеют размер по восстанию и по простиранию не более 4—5 м.

6.3.6 Система разработки длинными столбами по простиранию с выемкой угля полосами по падению под щитовым перекрытием

Разработка пластов с применением передвижной крепи в виде щитового перекрытия впервые была предложена и нашла широкое применение на шахтах Кузнецкого бассейна.

Сущность щитовой разработки заключается в том, что в вентиляционном штреке монтируется щитовое перекрытие специальной конструкции, которое покоится на целиках угля у кровли и почвы пласта. Между ними проводится своеобразная канава-забой. С откаточного штрека под щит проводят ряд печей, которые используют для спуска добываемого угля. Выемка угля под щитом производится путем последовательного взрывания зарядов в шпурах, пробуренных в канаве и целиках. Отбитый уголь само теком спускается по печам на откаточный штрек. Щит опускается вниз под действием собственного веса и веса обрушающихся на него пород. Таким образом, технология добычи угля под щитом исключает такие трудоемкие процессы, как крепление призабойного пространства, управление горным давлением, транспортирование угля и др.

Для разработки крутых пластов применяют щиты различных конструкций. Первыми из них начали применять так называемые секционные щиты.

Секционный щит состоит из четырех-пяти секций. Размер секции по простиранию 6 м, вкрест простирания несколько меньше мощности пласта — от 4,5 до 8 м. Длина щита обычно составляет 24—30 м. Каждая секция представляет собой металлическую раму, которую монтируют из уголковых и швеллерных балок. Рама имеет жесткую конструкцию. Секции скрепляют между собой стальными канатами.

Накатник, укладываемый на металлическую раму, состоит из отдельных бревен диаметром 25—30 см. Вначале укладывают два-три ряда бревен вкрест простирания, затем один ряд по простиранию, далее один-два ряда вновь вкрест простиранию. Поверх накатника укладывают три-четыре прогона. Накатник прочно зажимают прогонами и металлической: рамой при помощи хомутов.

При щитовой системе разработки этаж обычно разделяют на односторонние выемочные поля размером по простиранию 250— 300 м, которые в свою очередь делят на отдельные полосы — щитовые столбы. Каждый столб отрабатывают самостоятельным щитом. Одно выемочное поле от другого отделяется противопожарным целиком шириной 6—10 м.

Каждое выемочное поле вскрывают промежуточным квершлагом, проводимым от полевого штрека (рис. 6.13). С квершлага проводят основной откаточный штрек.

После проведения печей и обеспечения условий для деятельного проветривания подготовительных забоев приступают к проведению откаточного и вентиляционного штреков до границы выемочного поля. Их обычно располагают на расстоянии 1—1,5 м от лежачего бока пласта.

Одновременно с основным откаточным штреком на 3—4 м выше его проводят параллельный штрек от ходовой печи. Штреки для целей проветривания и спуска угля соединяют скважинами диаметром 500 мм.

Подготовку первого щитового столба к очистной выемке начинают после проведения штреков. Подготовка как первого, так и последующих столбов заключается в проведении печей и сбоек различного назначения. Для спуска угля из-под щита под действием собственного веса под середину каждой секции, т. е. через каждые 6 м, проводят углеспускные печи (на рис. 6.13 первый щитовой столб показан отработанным). Вначале их бурят диаметром 300 мм, а затем расширяют специальным расширителем буросбоечной машины до диаметра 850 мм.

Углеспускные печи крепят деревянной венцовой сплошной крепью. Стенки круглых печей затягивают проволочной сеткой, которую прикрепляют к стенкам выработки деревянными анкерами. В крайней входной печи, используемой для передвижения людей и вентиляции, устанавливают деревянную крепь.

Рис. 6.13. Система разработки длинными столбами по простиранию с выемкой угля полосами по падению под щитовым перекрытием:

1 — промежуточный квершлаг; 2 — полевой штрек; 3—этажный (минусовой) вентиляционный штрек; 4 — контрольная секция щита; 5 — рассечка; 6 — ходовая печь; 7 — углеспускная печь; S — входная печь; 9 — вентиляционная печь; 10 — сбойки; 11 — параллельный штрек; 12 — откаточный штрек

Ходовую печь крепят и оборудуют деревянными лестницами на всю длину и полками около ходовых сбоек. Ходовую и входную печи через каждые 7—9 м соединяют ходовыми сбойками. Сбойки используют для прохода людей под щит и для проветривания.

Для монтажа щита в вентиляционном штреке на всю мощность пласта вынимают горизонтальный слой угля. При этом образуется монтажная камера — рассечка. Посредине рассечки по простиранию проводят канаву глубиной около 1,5 м для прохода людей во время и после монтажа щита. По этой канаве движется исходящая струя воздуха из-под действующего щита. Ширина канавы поверху на 1,5—2 м меньше мощности пласта, с тем чтобы у кровли и почвы пласта оставались целики угля достаточной ширины, которые служат опорами для щитовой крепи. Устья печей, находящихся ниже рассечки, должны быть закреплены на глубину 2 м.

Окончив, монтаж первой секции, проводят рассечку для второй, начинают ее монтаж и т. д. На смонтированной секции и между ними укладывают металлическую сетку, которая предохраняет от проникновения под щит мелкой породы.

Для безопасного ведения работ под щитом каждую углеспускную печь закрывают металлической решеткой, которую за углы подвешивают на канатах к раме секции. Вдоль щита натягивают канат, к которому рабочие цепляют карабин фалы предохранительного пояса.

Для передвижения людей над крайними углеспускными печами подвешивают металлические канатные лестницы. В ближайшей к завалу углеспускной печи лестница всегда должна находиться в опущенном состоянии и доходить до основного штрека. Во входной печи лестницу спускают до ближайшей сбойки, соединяющей эту печь с ходовой.

При отработке каждого последующего щитового столба ходовая печь предыдущего становится вентиляционной, а также служит вторым запасным выходом из-под щита. Крепь этой печи и углеспускных печей в процессе отработки щитового столба разбирают.

Перед пуском щита в работу над ним должна быть создана подушка из разрыхленных пород. Толщина подушки примерно равна мощности пласта. Подушка предназначена для увеличения веса щита в первоначальный период его движения, а также для предохранения накатника от разрушения глыбами породы, падающими на щит в период его движения. Кроме того, обрушенные породы играют роль временной крепи, удерживающей вмещающие пласт породы от обрушения в зоне выше щитового перекрытия.

Для приведения щита в рабочее положение углубляется канава и вынимается опорный целик у лежачего бока пласта путем многократного взрывания зарядов в шпурах, пока щит не займет нормальное положение по отношению к почве и кровле пласта.

Очистные работы под щитом начинаются после вывода щита в нормальное положение. При этом буровзрывные работы по выемке угля чередуются с выпуском его на основной штрек через углеспускные печи. После каждого взрывания забой проветривают, выравнивают, удаляют оставшиеся куски угля. Работы под щитом обычно выполняет бригада из трех горнорабочих в смену. Кроме того, один рабочий занят на погрузочном пункте на основном штреке.

Проветривание выработок в выемочном поле как при проведении подготовительных выработок, так и при очистных работах осуществляется за счет общешахтной депрессии. Направление движения воздуха показано стрелками (см. рис. 8.20).

Транспортирование угля при рассматриваемой системе разработки осуществляется следующим образом. По углеспускным печам уголь самотеком поступает в первый параллельный штрек. В нем монтируется конвейер, который доставляет уголь до печи за пределами действующего щитового столба. Обычно этот своеобразный горный бункер располагается в непосредственной близости от промежуточного квершлага. Из бункера уголь поступает в откаточный штрек, где грузится в вагонетки.