Тема 11. Системы разработки пластовых месторождений

Под системой разработки пластовых месторождений понимают определенный порядок проведения подготовительных и очистных выработок в пределах шахтного поля, увязанных по времени и в пространстве.

Системы разработки должны соответствовать следующим требованиям:

1. безопасность ведения горных работ;

2. экономичность разработки;

3. минимальные потери полезного ископаемого;

4. охрана окружающей среды.

Экономичность системы разработки определяется достигнутыми при её применении технико-экономическими показателями:

-прибылью;

-производительностью труда;

-потерями полезного ископаемого.

Экономичность системы разработки достигается при условии минимальных трудовых затрат, расходы энергии и трудового материала на единицу объема полезного ископаемого.

Выбор системы разработки может производиться методом прямого отбора по принципу соответствия её главнейшим геологическим и горнотехническим условиям месторождения, а выбор варианта отобранной системы – методом экономических расчетов.

На выбор системы разработки в конкретных условиях влияют как горно-геологические, так и технические и организационные факторы. К этим факторам относятся:

1. Мощность пласта влияет на технологию очистной выемки и на проведение подготовительных выработок. Так, пласты тонкие и средней мощности, а также часть крутых мощных пластов разрабатываются на полную мощность, а мощные, пологие и наклонные пласты обычно вынимаются отдельными слоями. Если мощность пласта менее 2.5 м, то при проведении подготовительных выработок приходится подрывать часть пород, вмещающих пластов.

2. Угол падения пласта влияет на способ транспортирования ПИ вдоль очистного забоя. При углах падения до 20-25%, необходимы тех средства для транспортирования при больших углах падения ПИ может перемещаться самотёком. Также угол падения влияет на конструкцию средств механизированной выемки и крепления.

3. Свойства вмещающих пород обрушаться или плавно прогибаться имеют решающее значение при выборе способа управления горным давлением и средств механизации очистной выемки, а их устойчивость предопределяет расположение подготовительных выработок по пласту и пустым породам.

4. Геологические нарушения усложняют разработку месторождения и влияют на выбор средств комплексной механизации очистных работ с учетом переходимости этих нарушений.

5. Взаимное расположение пластов в свите влияет на очерёдность их выемки, особенно при разработке с ближних пластов и на способ их подготовки (совместно или раздельно).

6. При разработке обводнённых месторождений необходимо их предварительно осушать, или применять такие системы разработки, которые исключали бы проникновение воды в призабойное пространство очистной выработки.

7. Кливаж – естественная трещиноватость горных пород по параллельным поверхностям, не совпадающая с плоскостями напластования. С кливажем связанно свойство горных пород и угля более легко отделяется от общей массы по кливажным трещинам.

При разработке пластовых месторождений принята следующая классификация систем разработки.

А) Системы разработки пластов тонких и средней мощности:

1. Сплошные системы разработки:

1. 1. сплошные системы разработки по простиранию;

1. 2. сплошные системы разработки по восстанию;

1. 3. сплошные системы разработки по падению;

1. 4. сплошные системы разработки диагональные.

2. Столбовые системы разработки:

2.1. системы разработки длинными столбами;

2.1.1. системы разработки длинными столбами по простиранию;

2.1.2. системы разработки длинными столбами по восстанию;

2.1.3. системы разработки длинными столбами по падению;

2.1.4. системы разработки диагональными столбами;

2.2. системы разработки короткими столбами.

3. Камерные системы разработки:

3.1. камерные системы по простиранию;

3.2. камерные системы по падению;

3.3. камерные системы по восстанию;

3.4. камерные системы диагональные.

4. Комбинированные системы разработки (камерно-столбовая, парными штреками и др):

4.1. комбинированные системы по простиранию;

4.2. комбинированные системы по падению;

4.3. комбинированные системы по восстанию;

4.4. комбинированные системы диагональные.

Б) Системы разработки мощных пластов.

1. Системы разработки мощных пластов без разделения пласта на слои (одновременно на полную мощность):

1.1. системы разработки длинными столбами;

1.2. системы разработки короткими столбами;

1.3. камерные системы разработки;

1.4. комбинированные системы разработки.

2. Системы разработки мощных пластов с делением пластов на слои (слоевые системы разработки):

2.1. системы разработки наклонными слоями;

2.2. системы разработки горизонтальными слоями;

2.3. системы разработки поперечно-наклонными слоями;

2.4. системы разработки диагональными слоями;

2.5. системы разработки вертикальными слоями;

2.6. системы разработки комбинированные.

Тонкие и средней мощности пласты разрабатываются на полную мощность. При разработке мощных пластов производят деление пласта на отдельные слои. Мощность слоя принимают 2,5-3,5 м в зависимости от принятой системы разработки. Выемку угля в слое производят, как правило, с применением буровзрывных работ. Длина шпура обычно составляет 1,1 м. Лаву крепят призабойной и специальной крепью. В слоевых системах разработки принята полная закладка выработанного пространства. Шаг закладки 10 – 20 м, т.е. после выемки 10 – 20 полос, очистные работы временно приостанавливают и производят подготовку выработанного пространства к закладке (возводят органную крепь, производят ее отшивку, оборудуют слоевой вентиляционный штрек, демонтируют конвейер в пределах шага закладки).

Сплошная система разработки.

Система разработки, при которой очистные работы в пределах этажа выемочного поля, участка или яруса ведут одновременно с проведением подготовительных выработок, незначительно опережающие в пространстве и времени очистные забои называется сплошной системой.

На практике встречается много вариантов сплошных систем разработки, в зависимости от способов подготовки пластов, проведения и охраны штреков (сплошная система разработки пологих и наклонных пластов лава – этаж, лава – ярус; сплошная система разработки с разделением этажа на подэтажи, ярусы на подъярусы).

Если пласт имеет мощность менее 0.9 – 1м, а вмещающие породы достаточно устойчивы, то откаточный штрек проводят узким забоем как одиночную выработку. Для ограждения штрека от влияния горного давления и предупреждения утечек воздуха через выработанное пространство лавы на пути его движения над штреком вслед за подвиганием очистного забоя выкладывают стенку шириной до 1м. Стенку возводят из стоек, уложенных одна на другую на глине.

Бутовую полосу шириной не менее 6м выкладывают из породы, получаемой от проведения бутового штрека. Если пласт имеет мощность более 0.9 – 1м, то откаточные штреки проводят также узким забоем с параллельной выработкой – просеком.

Штреки с просеком сбивают печами, они же являются выходами из лавы. Просеки служат для проветривания забоя штрека в период его проведения, а также для размещения в них скребковых конвейеров, служащих для выдачи угля из лавы на откаточный штрек.

Вентиляционный штрек, как правило, проводят вслед за лавой, причем забой по углю является общим. Забой штрека по породе отстаёт от забоя по углю на 2 -2.5 м. Породу, получаемую от подрывки кровли пласта, используют для выкладки бутовой полосы.

Длина лавы при благоприятных условиях может быть до 250м. Забой обычно прямолинейный, однако в зависимости от средств комплексной механизации по концам лавы могут оформлять одну или две ниши, или же работать без них.

Недостатки сплошной системы разработки:

1. очистные работы нельзя отделить в пространстве от подготовительных, что является причиной простоев и низких темпов подвигания как очистных, так и подготовительных забоев;

2. подготовительные выработки в течение всего срока их службы находятся в выработанном пространстве, поэтому испытывают усиленное горное давление, что приводит к частому ремонту крепи;

3. отсутствуют предварительная разведка пласта и его условий залегания;

4. велики утечки воздуха через выработанное пространство.

Область применения - тонкие и средние мощности, пологие и наклонные малогазоносные пласты без значительных геологических нарушений.

Система разработки длинными столбами.

Системы разработки длинными столбами отличает независимое ведение подготовительных и очистных работ в пределах выемочного поля. На момент начала очистной выемки подготовительной выработки оконтуривающие выемочным столбом должны быть проведены на всю его длину.

Столбовая система разработки применяется при любых способах подготовки шахтных полей, при этом очистной забой может двигаться по простиранию, по падению и восстанию, а также диагонально.

Достоинства столбовых систем разработки:

1. благоприятные условия поддержания подготовительных выработок, так как они находятся или в массиве угля или в зоне установившегося горного давления;

2. полное разделение подготовительных и очистных работ во времени и пространстве;

3. детальная разведка пласта в период подготовки столба;

4. возможность своевременной профилактической подготовки пласта к выемке (дегазация, проведение противовыбросных мероприятий, разупрочнение труднообрушаемых кровель);

5. возможность погашения подготовительных выработок позади очистного забоя;

Недостатки столбовых систем разработки:

1. большой объём подготовительных работ до начала очистной выемки;

2. наличие тупиковых выработок в период проведения подготовительных работ;

3. трудности с проветриванием очистного забоя на сопряжение его с вентиляционным штреком;

4. большие затраты на поддержание подготовительных выработок.

Система разработки длинными столбами (лава – этаж, лава – ярус). Этажные(ярусные) штреки проводят от капитального(панельного) бремсберга до границы этажа(панели), а затем соединяют разрезной печью. Высота этажа(яруса) при этом принимаются равной 150 – 300м, а длинна столба 1 – 2 км. Подготовка столба осуществляется пластовыми и полевыми выработками(полевая подготовка применяется при неустойчивых боковых породах). Область применения - пологие и наклонные пласты мощностью от 0.6 до 2.5м, с породами кровли от средней устойчивости до устойчивых, газоносность любая.

Системы разработки с разделением этажа (яруса) на подэтажи (подъярусы). Разделение этажа на подэтажи обеспечивает более высокую концентрацию горных работ. Этаж разделяется по падению на 2, очень редко на 3 части, которые отрабатываются соответственно двумя или тремя лавами, общей длинной 350 – 450м. При этажной подготовке этаж разделяется не только по падению на подэтажи, но и по простиранию на выемочные поля с размерами 750 -1000м по простиранию и 350 – 450м по падению. Если направление отработки выемочного поля совпадает с общим направлением отработки этажа, то такой вариант называется системой разработки длинными столбами по простиранию с транспортировкой угля по промежуточному штреку на передний бремсберг, а если в противоположном направлении, то на задний бремсберг.

Столбовая система разработки лава – этаж (лава – ярус) при пластовой подготовке.

Системы разработки длинными столбами по простиранию спаренными лавами

с подсвежением струи (с последовательным их проветриванием)

Комбинированные системы разработки.

Комбинированные системы разработки характеризуют одновременное наличие в порядке ведения очистных и подготовительных работ в пределах выемочного поля элементов различных систем разработки. Из множества вариантов комбинированных систем разработки выделяют «систему разработки парными штреками». Сущность её заключается в том, что нечётные этажи (ярусы) отрабатываются в прямом порядке сплошной системой, а чётные оказывающиеся оконтуренными выработками – сплошной.

Область применения: маломощные и средней мощности (до 1,5 м.) пласты с углами падения до 15%, при любой газоносности, залегающие в устойчивых и средней устойчивости вмещающих породах и не имеющих значительных геологических нарушений.

Достоинства: 1. быстрое развитие фронта очистных работ; 2. эффективное проветривание лав; 3. малые потери полезного ископаемого в связи с практическим отсутствием целиков; 4. высокие скорости подымание обратных лав.

Недостатки: 1. неполное использование фронта очистных работ; 2. интенсивное воздействие горного давления; 3. большая трудоёмкость поддержания подготовительных выработок.

Дата добавления: 2014-11-09