Учебная дисциплина
«Вскрытие и подготовка пластовых месторождений»
(6 семестр)
Группа ТПП-17
Тема 8. Вскрытие шахтного поля. Типовые компоненты схем вскрытия
Вскрытие шахтного поля – проведение комплекса вскрывающих горных выработок, обеспечивающих доступ с поверхности к залежам полезного ископаемого и обеспечивающих условия для последующей эффективной отработки запасов шахтного поля.
Выбор способа вскрытия зависит от комплекса взаимосвязанных природных, горнотехнических и экономических факторов, а именно: рельефа земной поверхности; числа пластов, углов падения, мощности, газоносности вскрываемых пластов и расстояния между ними; свойств вмещающих пород и нарушенности месторождения, размеров шахтного поля, производственной мощности и срока службы шахты.
Оптимальный способ вскрытия должен удовлетворять следующим основным требованиям:
- Обеспечивать безопасность горных работ.
- Максимальное извлечение полезного ископаемого.
- Минимальные капиталовложения на вскрытие шахтного поля.
- Минимальные эксплуатационные расходы (на подъём, транспорт, поддержание выработок, водоотлив и проветривание).
- Минимальный срок ввода шахты в эксплуатацию.
- Оптимальные технические решения: однотипность транспорта по всем выработкам; наиболее эффективное и надёжное проветривание (шахты в целом, блока, горизонта, панели); максимальная концентрация горных работ и др.
Параметры вскрывающих и подготавливающих шахтное поле горных выработок
При решении вопросов вскрытия и подготовки шахтного поля необходимо принимать решения о площади поперечного сечения горных выработок. Размеры выработок выбирают исходя из габаритных размеров транспортных средств, зазоров между подвижными составами и крепью, ожидаемых смещений пород в течение срока службы выработки и допустимых скоростей движения воздуха по выработкам.
Вертикальные стволы круглого сечения имеют диаметр в свету 5÷ 9 м с градацией через 0,5 м (рис. 1 ÷ 3).
Протяжённые горные выработки, имеющие длительные сроки службы, крепят монолитным бетоном, сборным бетоном с податливыми прокладками (рис. 4, 5).
|
Рис. 3. Скипо-клетевые стволы
12 – скипы; 13 – клеть; 14 – инспекторский подъём; 15 – противовес клети; 16 – лестничное отделение; 17 – противовесы скипов; 18 - скипы
|
Рис..5. Сплошная блочная бетонная крепь БКА (а)
и крепь с обратным сводом БКЗ (б)
|
Рис. 7. Арочная металлическая крепь из спецпрофиля и деревянная крепь горизонтальных и наклонных горных выработок
Участковые горные выработки могут крепиться деревом, анкерами, металлом в зависимости от горно-геологических условий, назначения и срока службы (рис. 6, 7).
Ширина прохода для людей должна быть 0,7 м, а высота выработки не менее 1,8 м от почвы. Проходы для людей на всём протяжении выработок должны быть на одной и той же стороне.
При локомотивной откатке высота подвески контактного провода должна быть не менее 2 м от головки рельсов, а в околоствольном дворе на участке передвижения людей до места посадки в вагонетки – не менее 2,2 м. В местах подвески расстояние контактного провода до верхняка крепи должно быть не менее 0,2 м.
Минимальные площади поперечных сечений горизонтальных и наклонных горных выработок в свету
| Горные выработки | Минимальные площади поперечных сечений, м2 | Минимальная высота от почвы (головки рельсов) до крепи или оборудования, м |
| 1. Главные откаточные и вентиляционные горные выработки, людские ходки для механизированной перевозки | 9,0 | 1,9 |
| 2. Участковые вентиляционные, промежуточные, конвейерные и аккумулирующие штреки, участковые бремсберги и уклоны | 6,0 | 1,8 |
| 3. Вентиляционные просеки, печи, косовичники и другие горные выработки | 1,5 | - |
| 4. Участковые горные выработки, находящиеся в зоне влияния очистных работ, людские ходки, не предназначенные для механизированной перевозки людей | 4,5 | 1,8 |
В соответствии с Правилами безопасности в угольных шахтах проветривание горных выработок осуществляют таким образом, чтобы все действующие горные выработки были обеспечены расходом воздуха не менее расчётного, а состав, скорость и температура воздуха в них соответствовали нормам и правилам в области промышленной безопасности "Инструкция по контролю состава рудничного воздуха, определению газообильности и установлению категорий шахт по метану и (или) диоксиду углерода".
Концентрация кислорода в воздухе в горных выработках, в которых находится или может находиться персонал, должна составлять не менее 20% (по объёму).
Допустимая концентрация метана в рудничном воздухе
| Вентиляционная струя, трубопровод | Допустимая концентрация метана, % (по объёму) |
| В лавах и тупиковых горных выработках, камерах, в горных выработках выемочного участка, поддерживаемых горных выработках и исходящих из них | |
| Исходящая крыла, шахты | 0,75 |
| Поступающая на выемочный участок, в лавы, к забоям тупиковых горных выработок и в камеры | 0,5 |
| Местные скопления метана в горных выработках | |
| На выходе из смесительных камер | |
| Трубопроводы для изолированного отвода метана, газодренажные горные выработки | 3,5 |
| Дегазационные трубопроводы | До 3,5 и более 25 |
| Изолированные горные выработки, выработанные пространства | Не регламентируется |
Максимально допустимая концентрация диоксида углерода в рудничном воздухе на рабочих местах, в исходящих струях выемочных участков и тупиковых горных выработок составляет 0,5%, в горных выработках с исходящей струей крыла, горизонта и шахты - 0,75%, при проведении и восстановлении горных выработок по завалу - 1%.
Максимально допустимая концентрация водорода в зарядных камерах составляет 0,5%.
Максимально допустимые скорости воздуха в горных выработках
| Горные выработки, вентиляционные устройства | Максимальная скорость воздуха, м/с |
| Вентиляционные скважины | Не ограничена |
| Стволы и вентиляционные скважины с подъемными установками, предназначенными только для подъема людей в аварийных случаях, вентиляционные каналы | |
| Стволы, предназначенные только для спуска и подъема грузов | |
| Кроссинги трубчатые и типа перекидных мостов | |
| Стволы для спуска и подъема людей и грузов, квершлаги, главные откаточные и вентиляционные штреки, капитальные и панельные бремсберги и уклоны | |
| Все прочие горные выработки, проведенные по углю и породе | |
| В лавах и тупиковых горных выработках |
Максимальная скорость воздуха в стволах, предназначенных для спуска и подъёма грузов и используемых при аварии для вывода персонала, составляет 10 м/с.
Вскрывающие выработки – выработки, обеспечивающие доступ с поверхности к пластам полезного ископаемого в недрах и возможность выполнения горных работ, связанных с подготовкой месторождения или его частей к отработке. Правильный выбор вскрывающих выработок (схемы вскрытия шахтного поля) имеет большое значение, так как от этого зависят размеры первоначальных капитальных вложений и эксплуатационных затрат, сроки строительства шахты, пропускная способность главного подъёма, уровень механизации горных работ и т. д.
Различают основные и дополнительные вскрывающие выработки.
При подземном способе добычи угля к основным вскрывающим выработкам относят вертикальные и наклонные стволы, выработки околоствольного двора, штольни, к дополнительным вскрывающим выработкам - квершлаги, гезенки, скаты, слепые стволы, “передаточные” уклоны и бремсберги. С помощью основных вскрывающих выработок осуществляется вскрытие шахтного поля с поверхности.
В зависимости от основного назначения эксплуатационные стволы разделяют на главные и вспомогательные. Главными называют стволы, служащие для подъёма полезного ископаемого на поверхность. Часто вертикальные шахтные стволы выполняют одновременно несколько функций. В этом случае стволы называют по основной функции: грузолюдские (для спуска-подъёма людей, оборудования, материалов), водоотливные или дренажные (для откачки воды), воздухоподающие (для подачи в шахту свежей струи воздуха) вентиляционные (для выдачи из шахты отработанной струи воздуха), закладочные (для спуска закладки), породные (для подъёма породы) и др. Стволы, предназначенные для обслуживания блоков, называют блоковыми.
Вертикальные стволы круглого сечения имеют диаметр в свету 5÷ 9 м (см. рис. 1÷ 3), крепятся бетоном.
Вспомогательные стволы, вертикальные или наклонные, предназначены для спуска и подъёма людей, оборудования, различных материалов и других целей (кроме подъёма полезного ископаемого).
Наклонные вспомогательные стволы могут иметь прямоугольную, арочную, круглую формы. Крепят вспомогательные стволы бетоном, железобетоном, металлической арочной податливой крепью; в крепких устойчивых породах - набрызг-бетоном; в благоприятных условиях - анкерной крепью.
При современных высоких производственных мощностях шахт проходят не менее трёх наклонных стволов: один – главный и два вспомогательных. Между вспомогательными стволами и главным оставляют целики угля шириной 20-30м. Для доставки материалов и оборудования по вспомогательным наклонным стволам применяются следующие виды транспорта: монорельсовый, рельсовый (одноконцевая канатная откатка или напочвенная дорога). Транспортирование по рельсовым путям оборудования и материалов осуществляется на специальных платформах и в вагонетках
Для спуска-подъёма людей по вспомогательным стволам применяют в основном рельсовый транспорт с канатной откаткой. При современном техническом уровне одноступенчатый канатный подъём осуществляется при длине стволов до 2000м. Одновременная работа средств для спуска и подъёма людей и средств рельсового транспорта для спуска (подъёма) грузов в одном вспомогательном стволе запрещается.
Околоствольный двор шахты представляет собой совокупность выработок около шахтных стволов, предназначенных для обслуживания подземного хозяйства и соединения стволов с главными откаточными и вентиляционными выработками шахты. В околоствольном дворе производятся работы по приёму и выдаче полезного ископаемого и породы на поверхность, приёму материалов и оборудования, доставляемых в шахту с поверхности, и размещаются камеры различного технологического назначения.
По схемам движения грузопотоков различают околоствольные дворы круговые, петлевые, челноковые и тупиковые. В РФ преимущественно применяют круговые и петлевые (рис. 8) околоствольные дворы, характеризующиеся более простыми (по сравнению с челноковыми и тупиковыми) манёврами, большей компактностью и более простой привязкой к конкретным горногеологическим условиям.
Рис. 8. Круговой (а) и петлевой (б) околоствольные дворы
1 -основной (скиповой) ствол; 2 - вспомогательный (клетевой) ствол; 3 и 4-соответственно угольная и породная разгрузочные ямы; 5 – главная откаточная выработка; 6 и 7 - перемещение соответственно порожних и гружёных вагонеток
От нормального функционирования околоствольного двора зависит в целом работа шахты, поэтому околоствольные дворы должны по возможности закладываться в устойчивых породах. Для охраны околоствольного двора оставляют целики угля с размерами, исключающими отрицательное влияние горных работ на его состояние. Для защиты выработок и камер околоствольного двора от разрушения их крепят долговременными видами крепи - монолитным бетоном и железобетоном.
При вскрытии шахтного поля дополнительные вскрывающие выработки обычно не имеют непосредственного выхода на поверхность.
Как следует из практического опыта в общей сети вспомогательных вскрывающих выработок более предпочтительными являются квершлаги.
Подъём угля и породы по вертикальным стволам производится обычно в скипах. Клетевой подъём используется для спуска-подъёма людей, материалов, оборудования и редко для подъёма горной массы.
Вспомогательные стволы оборудуют клетевым подъёмом.
Контрольные вопросы
1. Какой диаметр имеют вертикальные стволы?
2. Какой вид крепи используют в вертикальных стволах круглого сечения?
3. Какие минимальные размеры должен имеет проход для людей в горизонтальных выработках?
4. Разрешается ли проход для людей между путями в двухпутных выработках?
5. Какая минимально допустимая величина зазора в горизонтальных выработках между крепью и конвейером на высоте конвейера?
6. Какая минимально допустимая величина зазора в горизонтальных выработках между конвейером и подвижным составом?
7. Какая минимально допустимая величина зазора в горизонтальных выработках между подвижным составом и крепью?
8. Какая минимально допустимая площадь поперечного сечения главных откаточных и вентиляционных горных выработок?
9. Какая максимально допустимая концентрация метана в горных выработках с исходящей струей крыла, горизонта или шахты?
10. Какая максимально допустимая концентрация метана в изолированных горных выработках и выработанном пространстве?
11. Какая максимально допустимая концентрация метана в дегазационных трубопроводах?
12. Какая максимально допустимая скорость воздуха в стволах, предназначенных только для спуска и подъема грузов?
13. Какая максимально допустимая скорость воздуха в вентиляционных скважинах?
14. Какая максимально допустимая скорость воздуха в стволах, предназначенных для по дъема людей?
15. Какие выработки расположены в пределах околоствольного двора?
16. Какое назначение имеет околоствольный двор?
17. Как осуществляют подъем угля по вертикальным стволам?
18. Как осуществляют подъем угля по наклонным стволам?
19. Для каких целей используют клетевой подъём?
Форма ответа
Учебная дисциплина
«Вскрытие и подготовка пластовых месторождений»
(6 семестр)
Группа ТПП-17
ОТВЕТЫ
на контрольные вопросы обучающегося
по теме 8 - Вскрытие шахтного поля. Типовые компоненты схем вскрытия
………………………..
………………………..
_____________ _______________
ФИО студента подпись студента
Группа ТПП-17 дата
Преподаватель проф._ЗУБОВ