Столбовая система разработки лава-ярус (этаж)
Общие сведения
Столбовые системы разработки
Столбовые системы разработки характеризуются тем, что до начала ведения очистных работ по пласту проводят подготовительные выработки, которыми в пласте оконтуривают отдельные участки, называемые столбами, и только после этого приступают к очистной выемке.
Отличительными признаками столбовых систем разработки являются:
очистные и подготовительные работы разделены во времени и пространстве;
выемочные выработки поддерживаются в нетронутом массиве угля или в зоне установившегося горного давления и, как правило, погашаются по мере подвигания очистного забоя;
направление транспортирования угля по выработкам, примыкающим к лаве, и направление движения отработанной струи воздуха по ним всегда совпадают с направлением движения самой лавы.
Столбовые системы разработки могут применяться при любых способах подготовки шахтного поля, но в общем на пологих пластах применяют при панельной подготовке, а на пластах с углами падения до 10° — при погоризонтной. Классификация столбовых систем разработки приведена на рис. 5.5.
Различают следующие разновидности столбовых систем разработки, геометрическая интерпретация которых дана на рис. 5.5:
при выемке лавами по простиранию:
лава-ярус (этаж);
со спаренными лавами в ярусе (этаже);
Рис. 5.5. Разновидности столбовых систем разработки:
а, б, в — при выемке лавами по простиранию соответственно лава-ярус (этаж), со спаренными лавами в ярусе (этаже), с разделением этажа на подэтажи; г, д, е, ж — с выемкой по восстанию (падению) соответственно г, д — одинарными лавами, е, ж — спаренными лавами
с разделением этажа на подэтажи;
при выемке лавами по восстанию или падению:
с выемкой одинарными лавами;
с выемкой спаренными лавами.
Общими достоинствами столбовых систем разработки являются:
хорошее состояние транспортных выемочных выработок, располагаемых в массиве угля, и малые затраты на их поддержание;
исключение взаимных помех в работе по проведению выемочных выработок и очистной выемке, что позволяет эффективно использовать высокопроизводительную технику для очистных и подготовительных забоев;
детальная разведка пласта в период подготовки столбов об условиях его залегания и возможности своевременного выявления геологических нарушений и принятия необходимых мер по их переходу очистными забоями или подготовке нового забоя за нарушением;
погашение выемочных выработок производят по мере подвигания очистного забоя, что позволяет регулярно и полно извлекать металлическую крепь;
отсутствуют утечки воздуха через выработанное пространство, что обеспечивает нормальное проветривание лавы и предупреждает возможность самовозгорания угля в выработанном пространстве, а в случае возникновения пожара его можно легко изолировать путем установки герметических перемычек в выемочных выработках, пройти новую разрезную печь и продолжить очистные работы без длительных перерывов.
Общие недостатки столбовых систем разработки:
большой объем проведения подготовительных выработок до начала ведения очистных работ, что удлиняет сроки ввода лав в эксплуатацию, а при новом строительстве шахт или подготовке новых горизонтов вызывает значительные капитальные затраты;
сложность проветривания подготовительных выработок большой протяженности в период их проведения;
ограничение нагрузки на очистной забой по газовому фактору, особенно на весьма газоносных пластах;
подготовительные выработки поддерживаются как в период их проведения, так и во время производства очистных работ. При пучащих почвах это приводит к дополнительным расходам на их поддержание. При устойчивых породах этот недостаток отсутствует.
Эта разновидность столбовой системы разработки, характеризующаяся тем, что в ярусе или этаже находится всего одна лава, благодаря своей конструктивной простоте имеет наибольшее распространение на практике. Применяется главным образом при панельной подготовке пластов, однако при небольших размерах шахтного поля по простиранию, когда не возникают затруднения в подготовке столбов в отношении проветривания подготовительных забоев или в недостатке времени и средств, может применяться и при этажной подготовке. В таком случае разновидность системы носит название "лава-этаж".
Общий вид системы разработки представлен на рис. 5.6, на котором показано: часть отработанного яруса, ярус, в котором ведутся очистные работы, и ярус, находящийся в подготовке.
Подготовка яруса сводится к устройству приемных площадок у бремсберга и проведению транспортного и вентиляционного штреков до границ панели. На границе панели проводят разрезную печь, монтируют в ней забойное оборудование и начинают вести очистные работы в направлении к бремсбергу или уклону, погашая транспортный и вентиляционный штреки позади забоя лавы. Таким образом, выемочные штреки в их рабочей части не попадают в зону интенсивного проявления горного давления, а поддерживаются в нетронутом массиве (транспортный штрек) или же в зоне установившегося горного давления (вентиляционный штрек), что резко снижает затраты на их ремонт и обеспечивает надежность работы транспорта на участке.
Транспортирование угля по ярусному штреку в большинстве случаев осуществляют ленточными конвейерами, а доставку оборудования и материалов — подвесными монорельсовыми дорожками. При сложной гипсометрии применяется электровозный транспорт.
Схема транспорта: лава-4-1.
Схема проветривания участка: 2-4-лава-5-3. Особенностью проветривания для столбовой системы разработки является то, что почти весь газ, выделяющийся на участке, поступает в лаву, и максимальная его концентрация достигает на сопряжении лавы с вентиляционным штреком. А поскольку предельное содержание метана в исходящей из очистного забоя струе воздуха согласно ПБ не должно превышать 1%, а скорость движения воздуха по забою также ограничена (не более 4 м/с), то через лаву можно подать ограниченное его количество, что ограничивает нагрузку на забой по газовому фактору. В этом заключается один из уже отмеченных выше недостатков столбовой системы разработки.
Достоинства разновидности столбовой системы разработки лава-ярус:
общие для всех столбовых систем;
конструктивная простота в отношении компоновки выработок, схемы транспорта и проветривания.
Недостатки:
общие для всех столбовых систем;
небольшой фронт очистных забоев в крыле панели; однако при высоких нагрузках на очистной забой этот недостаток умаляется.
Условия применения системы довольно обширны и охватывают весь диапазон пластов по углам падения с мощностью свыше 1-1,2 м, в том числе и с самовозгорающимися углями, но с боковыми породами, не склонными к интенсивному пучению.
Рис. 5.6. Столбовая система разработки лава-ярус: 1 — панельный бремсберг; 2 — вспомогательный бремсберг; 3 — вентиляционный ходок; 4, 5 — ярусный штрек транспортный и вентиляционный; 6 — разрезная печь