|
1. откаточный штрек;
2. конвейерный штрек;
3. путевой бремсберг;
4. панельный бремсберг;
5. людской ходок;
6. ярусный конвейерный штрек;
7. ярусный вентиляционный штрек;
8. очистной забой;
9. разрезная печь;
10. вынимаемые целики угля.
При втором способе бесцеликовой отработки, целики угля остаются после отработки вышележащей лавы и они отрабатываются нижележащей лавой.
При третьем способе бесцеликовой отработке выработки проводятся в присечку по выработанному пространству с отставанием от очистного забоя на 60-180м – в зависимости от условий. Присечка может быть с частичным сохранением старой выработки, полная присечка – когда выработка проводится по границе старой выработки и с оставлением полосы угля шириной 1-3м между старой выработкой и вновь проводимой. При проведении таких выработок предусматривается запас поперечного сечения выработки на усадку в пределах 500-700мм. Выработки крепятся усиленной крепью.
Уголь от очистного забоя транспортируется по конвейерному штреку, затем по бремсбергу до погрузочного пункта на откаточном штреке. Свежий воздух в очистной забой подают с откаточного штрека по ходкам и конвейерным штрекам. Исходящая струя по вентиляционному штреку поступает в ходки и далее на вентиляционный горизонт шахты или по шурфу на поверхность.
Применяют при любых углах падения на пластах средней мощности, а на пологих пластах при комплексно- механизированной выемке – до 5-7м. Преимущество – снижаются затраты на поддержание подготовительных выработок (по сравнению со сплошной системой), обеспечивается доразведка условий залегания пласта, независимое ведение подготовительных и очистных работ.
Недостатки – более поздний срок ввода в эксплуатацию выемочных полей и более сложная схема проветривания.
7. Дегазация. Коэффициент дегазации. Схемы дегазации пластов и выемочных участков. Управление газовыделением с помощью газоотсасывающих вентиляторов.
Дегазация шахт - совокупность мероприятий, направленных на извлечение и улавливание метана, выделяющегося из различных источников, с изолированным отводом его на поверхность или в горные выработки, где возможно его разбавление до безопасных концентраций, а также предусматривающих физическое или химическое связывание метана до поступления его в горные выработки.
1. Критерием, определяющим необходимость выполнения работ по дегазации источников метановыделения, является повышение метанообильности выработок I сверхдопустимой по фактору вентиляции I в (без дегазации), то есть
(1)
где I - метанообильность выработки (фактическая или по прогнозу), м3/мин;
I в - допустимое по фактору вентиляции метановыделение в выработку без дегазации источников метановыделения, м3/мин;
v - скорость движения воздуха в выработке, м/с;
S - сечение выработки для прохода воздуха, м2;
с - допустимая концентрация метана в вентиляционной струе, %;
с 0 - концентрация метана в поступающей вентиляционной струе, %;
k н - коэффициент неравномерности метановыделения; принимается согласно нормативному документу по проектированию вентиляции угольных шахт.
2. Необходимое значение коэффициента дегазации 
, доли ед., выработки (призабойного пространства лавы, выемочного участка или подготовительной выработки) определяется по формуле
(2)
3. Фактическая эффективность дегазации оценивается коэффициентом К д, доли ед., дегазации, равным отношению величины снижения газообильности горной выработки за счет дегазации к газообильности выработки без применения дегазации:
(3)
где I' - метановыделение в выработку при применении дегазации, м3/мин.
При фактически измеренном расходе каптируемого метана величина коэффициента К д может быть определена по формуле
(4)
где G д - суммарный расход (дебит) метана, извлекаемого на выемочном участке средствами дегазации, м3/мин.
4. Суммарное значение коэффициента дегазации К дег нескольких источников метановыделения на выемочном участке, горные работы которого воздействуют на угленосную толщу или свиту угольных пластов, слагается из величин:
К дег = п пл k д.пл + п с.п k д.с.п + п с.н k д.с.н + п п k д.п, (5)
где п пл, п с.п, п с.н, п п - долевое участие в метанообильности выработки соответственно разрабатываемого пласта, сближенных подрабатываемых пластов, сближенных надрабатываемых пластов и газоносных пород, доли ед.;
k д.пл, k д.с.п, k д.с.н, k д.п - коэффициент дегазации соответственно разрабатываемого пласта, сближенных подрабатываемых пластов, сближенных надрабатываемых пластов и газоносных пород, доли ед.
Долевое участие i -го источника пi, доли ед., метановыделения в газовом балансе участка без дегазации устанавливается из отношения
(6)
где Ii - метановыделение на участке из i -го источника метановыделения, м3/мин;
I - метанообильность выемочного участка, м3/мин.
Значения пi, Ii, I устанавливаются согласно нормативному документу по проектированию вентиляции угольных шахт.
5. Коэффициент дегазации i -го источника метановыделения k д i, доли ед., рассчитывается по формуле
(7)
где G д i - дебит метана, извлекаемого средствами дегазации из i -го источника, м3/мин.
8. Горные удары и их классификация. Прогноз степени удароопасности угольных пластов. Особенности технологии отработки пластов, склонных к горным ударам.
Горный удар - мгновенное хрупкое разрушение целика или краевой части массива, проявляющееся в виде выброса руды (породы) в подземные выработки с нарушением крепи, смещением машин, механизмов, оборудования и вызывающее нарушение технологического процесса. Удар сопровождается резким звуком, сильным сотрясением горного массива, образованием пыли и воздушной волной.
Прогноз удароопасности основан на оценке напряженного состояния и физико-механических свойств горных пород в зоне опорного давления геомеханическими и геофизическими методами.
Геомеханический метод
1. По дискованию керна при ведении горных работ. Метод дискования керна является базовым. Другие существующие и вновь вводимые методы, методики и критерии определения удароопасности в обязательном порядке должны быть сверены на сходимость с результатами базового метода для каждого месторождения и приведены в Указаниях. Толщина выбуриваемых из скважин дисков t зависит от величины максимальных радиальных напряжений 
. Чем больше максимальные радиальные напряжения 
, тем интенсивнее процесс дискообразования.
Диски имеют выпукло-вогнутую форму с выпуклостью в направлении массива. К учету принимаются диски, толщина которых не превышает половины их диаметра.
Наименьшую среднюю толщину дисков с единицы длины скважины устанавливают при наиболее высоких уровнях напряженности 
(σсж - предел прочности на одноосное сжатие) и минимальных соотношениях 
( - напряжение на оси скважины). Вторая составляющая радиальных напряжений 
практически не оказывает влияния на процесс дискообразования.
Количественные зависимости толщины дисков от уровня напряженности и вида напряженного состояния массива являются универсальными для пород, склонных к горным ударам (рис. 6).
Рис. 6. Зависимости параметров дискования керна t cp / d дис от уровня напряженности массива при различных соотношениях между осевыми и радиальными напряжениями :
d дис - диаметр дисков; t cp - средняя толщина дисков. Остальные условные обозначения см. в тексте
С увеличением диаметра керна d ктолщина дисков возрастает, а относительная ее величина t cp / d куменьшается. Пересчет параметров дискования керна с одного диаметра на другой производят с помощью поправочного коэффициента kt, если известны толщина дисков или их количество с единицы длины скважины хотя бы одного диаметра:
t1 = t2kt или N2 = N1kt
где 
при 
;
t 1 - толщина дисков диаметром 
;
t 2 - толщина дисков диаметром 
;
N 1 - число дисков при диаметре керна 
;
N 2 - число дисков при диаметре керна 
.
Дискообразование происходит с наибольшей интенсивностью при расположении скважин перпендикулярно действию максимальных напряжений. При бурении скважин под углом к указанному направлению происходит изменение параметров дискования керна.
Для прогноза удароопасности и оценки напряженности массива может быть использовано буровое оборудование со следующими характеристиками режима бурения: скорость вращения бурового става 350 - 450 об/мин, усилие подачи 1 МПа, скорость бурения 1 - 2 см/мин, количество воды, подаваемой на забой скважины - 3 - 7 л/мин. При бурении рекомендуется применять керновые полусферические коронки диаметром 59 мм.
Для прогноза удароопасности необходимо определить направление действия главных напряжений и уровень напряженности в зоне максимума зоны опорного давления.
Напряженное состояние пород по дискованию керна количественно оценивается только в зоне максимума опорного давления на основе зависимости 
(рис. 7), которая определяется напряжениями 
. Радиальные напряжения являются тангенциальными 
по отношению к выработке.
Напряженное состояние массива по разделению керна на диски вне зоны опорного давления можно количественно оценивать с достаточной достоверностью по зависимостям, представленным на рис. 6.
Для оценки напряженного состояния участков массива бурят скважину по нормали к поверхности обнажения либо к плоскости, являющейся касательной к ее поверхности, на глубину, равную наибольшему размеру выработки h. При бурении отбирают керновый материал через каждые 0,5 или 1 м.
Результаты измерений толщины дисков представляют в виде гистограмм. Прямолинейные участки гистограммы, соединенные плавной линией, имеют вид параболы, обращенной ветвями вверх.
Расстояние от устья скважины до середины участка с минимальной толщиной дисков соответствует расстоянию до максимума зоны опорного давления.
При наличии на гистограмме нескольких участков с минимальной толщиной дисков (лепестков) следует определять на этих участках прочность на сжатие σсж пород (руд). Определение σсж может быть выполнено, например, прибором БУ-39 конструкции ВНИМИ.
Рис. 7. Номограмма для определения напряжений в максимуме зоны опорного давления по дискованию керна
Положение зоны максимума опорного давления при различиях в прочностных свойствах горных пород необходимо определять по наибольшей величине 
, устанавливаемой с учетом средней толщины дисков и их прочности из зависимости:
В крепких разновидностях пород - вблизи контактов крепких и слабых пород - может наблюдаться увеличение дискообразования с ограниченной протяженностью, не превышающей 0,2 - 0,25 м. Эти экстремумы представлены, как правило, не более чем 5 - 10 дисками и не определяют зоны максимума опорного давления.
Положение зоны максимальных нагрузок при неизменной прочности пород необходимо устанавливать по наиболее удаленному экстремуму.
Прогноз удароопасности пород и руд выполняется исходя из определения величины напряжений в максимуме зоны опорного давления и расстояния до максимальных нагрузок от обнажения.
Прогноз удароопасности должен производиться в скважинах, ориентированных перпендикулярно действию максимальных напряжений. Для определения направления максимального напряжения в сечении выработки следует бурить веер скважин в соответствии с методикой для данного месторождения. Скважина, из которой керн вышел в виде дисков наименьшей толщины, показывает направление максимальных напряжений, перпендикулярное ее оси.
Удароопасность массива при дисковании керна в нескольких скважинах должна определяться также по скважине с наименьшей толщиной дисков в зоне максимума опорного давления. Прогноз степени удароопасности при неизменных горнотехнических и горно-геологических условиях может проводиться только по одной скважине с минимальной толщиной дисков.
Иногда у обнажения образуется зона разрушенных пород (руд) Х 2. Эта зона может возникать и в результате буровзрывных работ. Дискования керна в этой зоне не наблюдается. Начало зоны дискования керна характеризует границу между зонами Х 2и Х 1(рис. 8).
Рис. 8. Схема, иллюстрирующая положение зоны дискования Х 1:
X - расстояние от обнажения до зоны максимума опорного давления; Х 1 = X - Х 2; γ = удельный вес породы; Н - глубина разработки
По параметрам t cp / d дис, Х 1 и Х 2 определяют категорию удароопасности участка горного массива (рис. 9).
Рис. 9. Номограмма для определения категории удароопасности участков массива по дискованию керна:
h - высота выработки (обозначения на рис. 7, 8)
Направление действия максимальных напряжений уточняется для каждого месторождения
9. Способы предотвращения горных ударов.
Для безопасного ведения горных работ предусматривается:
Опережающая отработка защитных пластов;
Специальные схемы вскрытия, подготовки и отработки пластов.
Создание защитных зон в призабойной части угольного пласта
Опережающая отработка защитных пластов
Применение опережающей отработки позволяет снизить горное давление на угольный пласт подверженный горным ударам.
При разработке свиты пластов в первую очередь разрабатывают защитный пласт. Если в свите пластов все пласты, опасные по горным ударам разрабатывают в первую очередь пласт, обеспечивающий наибольшую эффективность защиты.
Специальные схемы вскрытия, подготовки и отработки ударных пластов
Снижение удароопасности пластов достигается не только специальными способами, но и соответствующим выбором технологии ведения горных работ. Раскройка шахтных полей должна обеспечивать планомерную отработку угольных пластов. Если при раскройке полей не будут учтены основные принципы предотвращения горных ударов то в процессе разработки угольных пластов появятся зоны с повышенной удароопасностью.
Создание защитной зоны
Применяется в тех случаях, когда опережающая отработка защитных пластов невозможна.
Способы создания защитной зоны следующие:
- бурение разгрузочных скважин большого диаметра;
- камуфлетное взрывание;
- нагнетание воды в пласт.