CC BY
35
УДК 622.274
ПОДГОТОВКА УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ В УСЛОВИЯХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОЙ ОЧИСТНОЙ ВЫЕМКИ
К.К. Кушеков
Кафедра горного и нефтяного дела Российский университет дружбы народов
ул. Орджоникидзе, д. 3, 117419, Москва, Россия
Представлены высокоэффективные технологические схемы подготовки выемочных полей к разработке угля подземным способом.
Как известно, способ подготовки и его основные параметры оказывают решающее значение на эффективность технологических схем очистной выемки. Поскольку предполагается, что высокопроизводительные очистные забои будут иметь длину столба в пределах ее оптимального значения, т.е. 3,5-4,5 км, а длину лавы около 250-350 м, то в пределах ограниченных размеров шахтного поля выбранный способ подготовки выемочного поля должен обеспечивать эти оптимальные параметры.
В условиях шахт УД АО «Миттал Стил Темиртау» такие параметры выемочного поля могут быть обеспечены только при следующих технологических схемах подготовки:
этажной или панельной схемах с проведением капитальных (панельных) бремсбергов (уклонов) на границе выемочного или шахтного поля;
погоризонтной схеме подготовки с отработкой длинными столбами по падению пласта от верхней до нижней границы шахтного поля для обеспечения оптимального размера, т.е. длины столба до 3,5-4,5 км. На большинстве шахт УД размер шахтного поля по падению не превышает 2,5-3,0 км. Поэтому погоризонтная схема подготовки, очевидно, найдет весьма ограниченное применение.
На рис. 1 представлены принципиальные технологические схемы подготовки выемочных полей, синтезированных в работах [1,2].
Эти схемы охватывают практически все возможные варианты технологических схем подготовки выемочного (шахтного) поля пологих пластов.
Схема ТП, (рис. 1, а) - представляет классический панельный способ, который применяется на большинстве шахт бассейна. Недостатком этого способа в современных условиях высокопроизводительных лав является большая протяженность выработок на одну лаву, сложность, а в некоторых случаях невозможность применения на действующих выемочных полях оптимальной длины столба.
Схема ТП2 (рис. 1,6)- для исключения недостатков схемы ТП] предусматривается проведение панельных бремсбергов (уклонов) на границах панели, что дает возможность увеличить длину столба в два раза и соответственно сократить протяженность проводимых и поддерживаемых выработок, монтажно-демонтажных и
других работ. Эта схема нами названа панельно-этажной, т.к. в зависимости от размера шахтного поля она может быть и панельной (более 2 км) и этажной (2 км и менее).________________________________
Р
? ?
' Х'І - 1
Н,< - «а э
О-
г 1
• ну:-но О
!" ■* О I
1 ; »
Рис. 1. Технологические схемы подготовки шахтного поля
Схема ТПз (рис. 1, в) - классическая этажная схема подготовки с капитальными бремсбергами (уклонами). Она применима, когда размер шахтного поля по простиранию позволяет разместить два столба с оптимальными размерами, т.е. 5 > 2Н„.
Схема ТГЦ (рис. 1, г) - этажная схема подготовки с капитальными бремсбергами (уклонами), пройденными на границе шахтного поля. Она применима в тех случаях, когда 5 < Н0.
Схема ТП5 (рис. 1, д) - погоризонтная схема подготовки с отработкой столба по падению пласта, область ее применения, когда Мб(у) &Н0 и а < 12°.
Схема ТПб (рис. 1, е) - погоризонтная схема подготовки с отработкой столба по падению пласта, область ее применения, когда Ыб (у) < Н0, М6 (у) &На и а < 12°.
Хотя схемы ТП5 и ТП6 не могут найти широкого применения, т.к. в условиях шахт бассейна трудно найти шахтные поля, удовлетворяющие необходимым уело-
виям, они могут быть успешно применены при отработке лавами от верхней до нижней технической границы.
Однако в этом случае классические погоризонтные схемы подготовки имеют ряд недостатков.
Например, известен погоризонтный способ подготовки шахтного поля с проведением у верхней границы горизонта главного полевого и пластового вентиляционного, а в середине шахтного поля главного полевого и пластового конвейерного штреков, периодически соединяемых наклонными квершлагами (гезенками) [3]. От конвейерного пластового штрека проводят комплекс наклонных выработок (бремсберги или уклоны), образуя выемочные столбы, отрабатываемые по падению (восстанию).
Недостатками данного способа являются большой объем горноподготовительных работ и ограниченная длина выемочного столба (до 1,0-1,5 км).
Известен также способ погоризонтной подготовки шахтного поля с проведением промежуточной диагональной сбойки посередине выемочного столба, служащей для подачи дополнительного количества свежего воздуха за счет общешахтной депрессии, что позволяет удлинить протяженность столба [4].
Недостатком этого способа подготовки является сложность перехода промежуточной диагональной сбойки, обуславливающей возникновение зон повышенного горного давления, уход груди забоя, куполообразование, вывалы породы в призабойное пространство лавы и потери добычи угля.
С целью преодоления отмеченных выше недостатков нами разработан следующий способ погоризонтной подготовки шахтных полей, который осуществляется следующим образом (рис. 2) (Заявка на патент РК №1812/02.08.05). От около-ствольного двора 1 воздухоподающего 2 и скипового 3 стволов проводятся главные наклонные полевые выработки 4 (бремсберги или уклоны) и 5 (ходок) до верхней границы шахтного поля. На нижней границе горизонта проводят полевой конвейерный штрек 6, на верхней границе горизонта параллельно друг другу проводят полевые вентиляционный 7 и воздухоподающий 8 штреки. Подготовку выемочных столбов 9, совпадающих по размерам с длиной шахтного поля по падению, производят оконтуривающими воздухоподающим 10 (поддерживают и используют от предыдущего выемочного столба) и конвейерным 11 участковыми бремсбергами (уклонами). От главных наклонных выработок по середине горизонта под разрабатываемым пластом проводят полевой промежуточный штрек 12, который сбивается с воздухоподающим и конвейерным участковыми бремсбергами (уклонами) участковыми гезенками 13. Полевой промежуточный штрек служит для подготовки длинных выемочных столбов (до 3,5-4 км), для транспортирования полезного ископаемого и проветривания (подачи свежей струи 14), за счет общешахтной депрессии, забоя 15 подготовительной выработки и лавы 16. Пока в верхней части горизонта 17 производят очистные работы (добычу угля) в нижней части 18 осуществляют проходку подготовительных выработок и подготовку выемочного столба.
При подходе лавы к промежуточному полевому штреку подготовительные выработки в пределах нижнего горизонта должны быть уже пройдены.
Грузопоток угля 19 из лавы транспортируют по участковому конвейерному бремсбергу (уклону) через участковые гезенки по промежуточному полевому штреку, до подхода к нему очистных работ, до главных наклонных полевых выра-
боток и далее к стволу, а после перехода промежуточного полевого штрека осуществляют через участковый конвейерный бремсберг (уклон) до полевого конвейерного штрека и далее к стволу.
22 21, , 7 8
- ^ ,,
*■" 3 1
Рис. 2. Погоризонтная подготовка шахтного поля
Проветривание очистного забоя осуществляется следующим образом. До подхода очистных работ к промежуточному полевому штреку свежая струя воздуха подается по главным наклонным выработкам далее по промежуточному полевому штреку и через участковые гезенки по участковому воздухоподающему бремсбергу (уклону) с подсвежением по участковому конвейерному бремсбергу (уклону). После прохода лавой промежуточного полевого штрека свежая струя воздуха подается по полевому конвейерному штреку и через участковые гезенки по участковому воздухоподающему бремсбергу (уклону) с подсвежением по участковому конвейерному бремсбергу (уклону). Выдача исходящей струи воздуха 20 производят через поддерживаемую часть участкового конвейерного бремсберга (уклона) и далее по полевому вентиляционному штреку на вентиляционный ствол 21.
По мере подвигания очистного забоя участковый воздухоподающий бремсберг (уклон) погашается, участковые гезенки изолируются перемычками 22 и заполня-
ются заиловочными материалами 23.
Охрана поддерживаемой части участкового конвейерного бремсберга (уклона) осуществляется бутовыми полосами 24.
Применение предлагаемого способа подготовки шахтных полей позволит: увеличить нагрузку на лаву по газовому фактору за счет прямоточного проветривания с подсвежением исходящей струи; вести отработку выемочных столбов по падению (восстанию) пласта при длине горизонта до 3,5 - 4,0 км, что в свою очередь значительно снижает затраты на монтажно-демонтажные работы; вести отработку запасов с высокой концентрацией горных работ по схеме шахта-лава; уменьшить затраты на проведение и поддержание горных выработок; исключить опрокидывание вентиляционной струи за счет естественной тяги.
ЛИТЕРАТУРА
1. Рогов Е.И. Взаимодействие технологии и условий подземной выемки угля. -Алма-ата, 1978. - С. 22-32.
2. Демин В.Ф. Создание технологии эффективной выемки маломощных и сложноструктурных пластов с использованием шахтной породы. Автореферат на соискание ученой степени докт. техн. наук: 25.00.22. - Караганда: КарГТУ, 2004. - 37 с.
3. Технология подземной разработки месторождений полезных ископаемых. Учебник для вузов /Под ред. A.C. Бурчакова. - М.: Недра, 1983. - С. 205-207.
4. Воспроизводство вскрытых и подготовленных запасов угля на угольных шахтах /Под ред. Н.К. Гринько. - М.: Недра, 1990. - 178 с..
5. Воробьев А.Е., Лоцев Г.В. Подземная разработка угольных месторождений. -Кызыл-Кия, 2006. - 166 с.
PREPARATION OF COAL LAYERS AT HIGH PARAMETERS OF A HIGH CAPACITY ACTUAL MINING
K.K. Kushekov
The department of Mining and oil business Peoples’ Friendship University of Russia Ordzhonikidze str., 3, 117419, Moscow, Russia
High performance flow diagrams of preparation of mine sections to development of coal by a underground method are introduced.
Кушеков Каиргали Караевич, канд.техн.наук, докторант кафедры горного и нефтяного дела, вице-мэр г. Атырау Республики Казахстан, автор 70 публикаций по подземной разработке угля.
