Лекция 16
Сплошная система разработки на крутых пластах с добычей угля узкозахватными комбайнами
1. Сплошная система разработки на пластах крутого падения «лава – этаж».
2. Сплошная система разработки на пластах крутого падения с магазинными уступами и безмагазинная технология.
3. Сплошная система разработки при полевой подготовке этажа
Сплошная система разработки на пластах крутого падения «лава – этаж».
Основной разновидностью сплошной системы разработки на пластах крутого падения является лава – этаж.
Сущность. От этажных квершлагов в обе стороны по пласту проводят этажный транспортный и вентиляционный штреки. В 20-40 м от транспортного квершлага, оставляя охранный целик над ним, проводят разрезную печь на всю высоту этажа.
Как правило, печь должна проводиться по предварительно пробуренной скважине путем расширения последней сверху вниз. Ширина печи 1,8-2,0 м при индивидуальной крепи в лаве и 4,0 м при механизированной. При потолкоуступной форме очистного забоя выемку угля производят отбойными молотками в самом нижнем уступе, а при подвигании его на 1,8-2,7 м по простиранию отбойку начинают во втором уступе. При подвигании второго уступа на 1,8-2,7 м вводят в работу третий уступ и так далее, пока не будут введены в работу все уступы лавы.
При прямолинейном забое с выемкой угля комбайном после подготовки магазинного уступа выемку вначале производят в верхней части печи с таким расчетом, чтобы обеспечить угол наклона забоя на массив порядка 5–10о, а на выбросоопасных пластах и более.
Транспорт. Отбитый в забое уголь транспортируется под действием собственного веса в нижнюю часть лавы, где складируется в магазинный уступ, в котором уголь временно магазинируется, что связано с прерывностью работы локомотивного транспорта.
Вентиляция. Проветривание осуществляется по следующей схеме: этажный откаточный квершлаг – этажный откаточный штрек – лава – этажный вентиляционный штрек – этажный вентиляционный квершлаг. Схема проветривания выемочного участка – возвратноточная.
Достоинства и недостатки сплошной системы разработки крутых пластов – общие для сплошных систем.
Область применения:
- крутые пласты мощностью до 1,3м.
Рис.1 Сплошная система разработки на крутых пластах с прямолинейным забоем
1, 2 – соответственно транспортный и вентиляционный этажные квершлаги; 3, 4 – соответственно транспортный и вентиляционный этажные штреки; 5 – разрезная печь; 6- магазинный уступ; 7-просек; 8-углеспускная печь; 9-перекрыша уступа; 10-ножка уступа; 11-спасательная ниша.
При выемке угля комбайнами с индивидуальной и механизированной крепью типа КГУ форма очистного забоя – прямолинейная с наклоном на массив под углом 60-750 и наличием магазинных уступов. Наклон машинной части лавы необходим для лучшего прижатия комбайна к забою, снижения скорости движения угля по лаве, а, следовательно, и уменьшения пылеобразования. При таком положении забоя отбитый комбайном уголь движется по лаве не со скоростью свободного падения, а скользит по обнаженному массиву и тормозится силами трения.
Расстояние между геологическими нарушениями по простиранию, при котором применение комбайнов с индивидуальной крепью экономически оправдано, можно оценить по формуле
а, б – соответственно с магазинной и безмагазинной технологией выемки угля
Рисунок 2.16 – Сплошная система разработки крутых пластов с прямолинейной формой очистного забоя
где Lпр – расстояние между геологическими нарушениями по простиранию, м;
Cмон.-дем. – стоимость монтажно-демонтажных работ, грн.;
lк – длина комбайновой части лавы, м;
P – производительность пласта, т/м2;
Cм – себестоимость добычи 1 т угля по очистному забою при применении отбойных молотков, грн.;
Ск– то же при применении комбайнов.
Расчеты показывают, что при мощности пласта от 0,6 до 1,2 м Lпр = 100…250 м. При меньшем расстоянии применять комбайны экономически не выгодно по причине чрезмерного роста стоимости монтажно-демонтажных работ.
2. Сплошная система разработки на пластах крутого падения с магазинными уступами и безмагазинная технология.
Наличие магазинных уступов укорачивает машинную (комбайновую) часть лавы, увеличивает трудоемкость очистных работ, сдерживает рост нагрузки на очистной забой и его подвигание, ухудшает условия труда рабочих, так как выемка угля в уступах по-прежнему производится отбойными молотками с использованием мускульной силы забойщиков. Их ликвидация (рис.2.б) приводит к улучшению всех технико-экономических показателей: нагрузка на лаву увеличивается на 20-25%, подвигание – на 9,5-12%, производительность труда – на 11-15%, себестоимость добываемого угля снижается на 13-15%. Однако при этом весьма сложным становится обеспечение лавы запасными выходами, так как отбитый уголь, заполняя выработанное пространство под углом естественного откоса, "запечатывает" лаву (рис.2.б). Поэтому при безмагазинной технологии выемки угля они сооружаются в выработанном пространстве, для чего на высоте 16-18 м заблаговременно выкладывается 3-4 ряда костров, образующих корридор для прохода людей и вентиляции, как это показано на рисунке 2.16б. Кровля или почва в бывших углеспускных печах (на крутом падении их называют гезенками) и прилегающем к ним корридоре подрываются отбойными молотками и перекрепляются сплошной венцовой крепью, обеспечивая свободный проход людей и свежей струи воздуха.
Несмотря на указанные преимущества безмагазинная технология выемки угля не нашла широкого применения на шахтах, так как требует очень четкой организации работы подземного транспорта (непрерывного обмена груженых и порожних составов на добычном участке), что трудно достижимо на практике. При непредвиденных задержках с обменом составов лава "подсыпается", а выделяющийся при этом метан быстро достигает предельно допустимой концентрации, при которой лава должна быть остановлена и разгазироваться.
Рисунок 3 – Расположение выработок на откаточном горизонте при сплошной системе разработки крутых пластов с полевой подготовкой этажа и безмагазинной технологией выемки угля
1 – полевой откаточный штрек; 2 – породный скат (гезенк); 3 – просек; 4 – очистной забой; 5 – отбитый уголь
3. Сплошная система разработки при полевой подготовке этажа
Сплошная система разработки применяется и при полевой подготовке этажа. При этом форма очистного забоя может быть различной и, как уже отмечалось выше, зависит от средств механизации очистных работ. На рисунке 3 в качестве примера показано расположение горных выработок на откаточном горизонте при полевой подготовке этажа и безмагазинной технологии выемки угля.
Полевые штреки располагают в почве на расстоянии 5-20 м от него. Гезенки (скаты), соединяющие полевой штрек с лавой, проводятся через 6-8 м по простиранию буровзрывным способом, с помощью буросбоечных машин типа "Стрела" или отбойными молотками.
Областью применения сплошной системы разработки крутых пластов с полевой подготовкой этажа является:
- пласты с ложной кровлей и сползающей почвой, при которых проведение пластовых выработок приводит к их нарушению и невозможности удержания;
- при одновременной отработке весьма сближенных пластов;
- пласты, склонные к самовозгоранию угля, при разработке которых оставление угольных целиков запрещено ПБ, а также пласты, опасные по внезапным выбросам угля и газа, при разработке которых целики, будучи концентраторами напряжений, способствуют развязыванию выбросов.
Контрольные вопросы
1. Дайте определение сплошной системе разработки?
2. Перечислите разновидности сплошных систем разработки и дайте их графическую интерпретацию?
3. Изобразите графически сплошную систему разработки пологих пластов лава-этаж. Дайте ей оценку?
4. Изобразите графически разновидность сплошной системы разработки пологих пластов лава-этаж со средним вентиляционным штреком. Дайте ей оценку?
5. Изобразите графически сплошную систему разработки крутых пластов лава-этаж. Дайте ей оценку?
6. Назовите достоинства, недостатки и область применения сплошных систем разработки?