Разработка шахтного поля вследствие больших его размеров происходит не по всей плоскости, а отдельными частями и в определенной последовательности. Поэтому для удобства разработки шахтное поле делят на части. Деление шахтного поля может происходить вертикальными, горизонтальными и наклонными плоскостями как по линии падения, так и по линии простирания.
По линии падения шахтное поле разделяют на выемочные горизонты, выемочные ступени и этажи (рис. 2).
Выемочным горизонтом называется часть шахтного поля по падению, запасы которой выдаются на дневную поверхность с одного уровня, на котором расположены приствольний двор. Границей выемочного горизонта является: по падению верхняя (нижняя) техническая граница и (или) предел соседних выемочных горизонтов, а по простиранию – боковые границы шахтного поля.
Выемочной ступенью называется часть шахтного поля, которая расположена выше или ниже транспортного горизонта, запасы которой отрабатываются на этот горизонт. В первом случае она называется бремсберґовой ступенью, во втором – уклонной ступенью.
Этаж – часть шахтного поля, которая вытянута по простиранию и ограничена его границами по простиранию, а по падению – этажными штреками транспортным и вентиляционным. Наклонная высота этажа зависит от горно-геологических условий и горнотехнических факторов. При разработке пластов с углами падения от 35 до 55° она обычно составляет 145–155 м. При разработке крутых пластов наклонную высоту этажа принимают равной 125–135 м, а вертикальную – 100–120 м.
Сущность схемы подготовки главными штреками заключается в том, что через все шахтное поле примерно в его середине от главного и вспомогательного стволов проводятся главный транспортный и вентиляционный штреки на удалении 100-150 м друг от друга. От них проводятся транспортный и вентиляционный штреки, которые у границы выемочного поля соединяют разрезным штреком. Для переброски вентиляционной струи на пересечении главного транспортного штрека с вентиляционным выемочным штреком сооружают кроссинг.
По простиранию шахтное поле может разделяться на блоки, панели, выемочные полосы (столбы) (рис. 2).
Блок – часть шахтного поля, раскрытие которой осуществляется самостоятельными выработками, раскрывающие (стволами и квершлагами), и которая имеет самостоятельное проветривание. Границы блока по простиранию – границы соседних блоков или с одной стороны – границы шахтного поля, по падению – границы выемочного горизонта. Блоки по простиранию объединяются общим для всего горизонта магистральным штреком, по которому происходит транспорт полезного ископаемого до главного ствола. В свою очередь блок может делиться на этажи, панели, выемочные полосы.(рис.1)
Рис.1. Деление шахтного поля на блоки:
1 – главные стволы; 2 – блоковые воздухоподающие стволы; 3 – вентиляционные шурфы (стволы); 4 – блоковые воздухоподающие стволы; 5 – главные откаточные штреки; 6 – лава; 7 – границы блоков
Рис.2. Деление шахтного поля:
I – на этажи; II – на панели; III – на столбы, вытянутые по падению (восстанию); 1 – капитальный квершлаг; 2 – главный откаточный штрек; 3 – бремсберг; 4 – ходки; 5 – этажный откаточный штрек; 6 – ярусный конвейерный штрек; 7 – этажный вентиляционный штрек; 8 – ярусный вентиляционный штрек; 9 – главный полевой вентиляционный штрек; 10 – шурф; 11 – главный полевой откаточный штрек
2. Способы подготовки шахтного поля.
После вскрытия шахтного поля приступают к следующему этапу его разработки – подготовки.
Подготовкой называют проведение горных выработок после вскрытия шахтного поля с целью разделения его на части, удобные для размещения очистных забоев.
Способом подготовки называют комплекс подготовительных выработок, обеспечивающих деление шахтного поля на части и служат для транспортных, вентиляционных и других технологических связей между очистными забоями и выработками, раскрывающие месторождение.
К выработкам, подготовительным, относятся: капитальные и панельные бре-мсберґи, уклоны с ходками; главные, магистральные, этажные и ярусные штреки; фланговые вентиляционные и воздухоподающие выработки. Подготовительные выработки, могут проводиться по пласту или на некотором расстоянии от него по пустым породам.
Различают пластовую, полевую, индивидуальную и групповую подготовку пластов.
При пластовой подготовке все выработки, включая и основные, проводят и поддерживают по каждому из пластов свиты, охраняя их целиками или массивом угля. Размеры предохранительных целиков между наклонными стволами, капитальным и панельным бремсбергом (уклоном) и ходком принимаются не менее 30 м; между участковым бремсбергом и ходком – не менее 20 м; между наклонным стволом, капитальным или панельным бремсбергом (уклоном) или ходком и разрезной печью – не менее 40 м; между участковым бремсбергом (уклоном) или ходком и разрезной печью – не менее 20 м.
При полевой подготовке пластов основные выработки (главные и этажные штреки, бремсберги и уклоны) проводят по пустым породам или пропласткам на некотором удалении от пласта, а вспомогательные – по пласту. Для соединения полевой выработки с пластовыми проводят на некотором расстоянии друг от друга квершлаги или гезенки. В соответствии с требованиями НТП полевые выработки проводятся на расстоянии от пласта не менее 7 м, при этом в кровле и почве толща прочных пород должна составлять не менее 1,5-2 м. Во всех остальных случаях необходимо стремиться располагать полевые выработки в прочных породах вне зоны влияния очистных работ.
Область применения полевой подготовки пластов:
- срок службы выработки – 10 лет и более;
- подготовка пластов, склонных к самовозгоранию, опасных по внезапным выбросам угля и газа, горным ударам;
- подготовка мощных пластов (более 3,5 м), особенно склонных к самовозгоранию.
Основными преимуществами полевой подготовки пластов являются:
- увеличение надежности работы полевых выработок по сравнению с пластовыми (увеличивается время безотказной работы и коэффициент их готовности);
- снижение затрат на поддержание выработок;
- снижение до минимума потерь угля, т.к. при этом не требуется оставления целиков для поддержания пластовых выработок.
Недостатками полевой подготовки являются:
- большой объем породы, выдаваемой из шахты, что вызывает необходимость
увеличения пропускной способности транспортных звеньев шахты (вспомогательных стволов, бремсбергов, уклонов и др.);
- более высокая стоимость проведения выработок по породе по сравнению с пластовыми, что приводит к увеличению первоначальных затрат на подготовку пластов;
- недостаточная доразведка горными выработками шахтного поля.
Целесообразность полевой или пластовой подготовки в каждом конкретном случае определяется технико-экономическим расчетом с учетом всех видов затрат.
При индивидуальной подготовке пласта проводят и поддерживают все горные выработки, необходимые для отработки шахтного поля или его части. Выработки с длительным сроком службы могут быть при этом как пластовыми, так и полевыми.
При групповой подготовке пластов часть выработок (особенно с длительным сроком службы) проводят общими для всех разрабатываемых пластов свиты или отдельной ее группы. Они могут быть полевыми или пластовыми. При группировании на всю длину сохраняют лишь групповые штреки, остальные же периодически погашаются.
Достоинства групповой подготовки:
- сокращается число и протяженность поддерживаемых выработок, а, следовательно, и затраты на поддержание выработок;
- повышается эффективность работы транспорта;
- уменьшаются утечки воздуха и улучшаются условия проветривания шахты.
Групповые выработки, как правило, следует располагать в лежачем боку группы пластов, проводя их по пласту с устойчивыми боковыми породами или же полевыми. В случае отработки нескольких групп пластов групповую выработку можно располагать и между группами, но при этом должна быть исключена возможность ее подработки.
Группирование сближенных пологих и наклонных пластов при помощи промежуточных квершлагов и гезенков должно применяться при расстоянии между пластами по нормали до 40 м. При большем расстоянии вопрос должен решаться технико-экономическим расчетом. Более подробно этот вопрос будет рассмотрен ниже.